细说隔离见证

前言：在本文中，毛球科技将介绍SegWit（隔离见证）是什么以及隔离见证如何帮助比特币区块链具有可扩展性。

SegWit（隔离见证）是一种协议升级，改变了比特币交易数据的结构。它于2017年8月23日在比特币区块链上推出，特点是比特币链中的软分叉，之后被用户广泛接受。

什么是隔离见证？

隔离见证是通过从比特币交易中删除签名数据来增加区块链的块大小限制的，当交易的某些部分从区块中删除时，这会释放空间或容量以将更多交易添加到链中。

• 首先也是最关键的是，隔离见证固定了交易的延展性。
• 增加比特币的区块大小以增加更多交易。
• 隔离见证引入了两种新的脚本类型——发送和接收比特币——以及一种名为Bech32的新编码方案。

（有无隔离见证区块链对比图）

什么是交易延展性？

交易延展性是交易具有多个有效txids的能力。那么什么是txids呢？毛球科技带大家一起来看看：

Txids简称为交易ID，它是一串字母和数字的组合，用于标识区块链上的特定交易。该字符串只是交易的双SHA-256哈希值。该散列可用于在节点或区块浏览器上查找交易。

在签署交易时，实际上签署的是txid。对txid进行签名可确保如果交易的任何部分发生变化，交易ID就会发生变化，并且签名将变为无效。

从技术上讲，txid并不总是整个交易的哈希值。由于签名不能对自身进行签名，因此签名不包含在txid中，因此签名可以在创建后更改，有时不会失效。在隔离见证出来之前，这允许在交易签署后更改txid，这个问题称为交易延展性。

隔离见证如何运作？

1. 增加区块大小：隔离见证提出了比特币区块的结构。非隔离见证区块也称为遗留区块，拥有1MB的空间。在1MB块内，数据是输入、输出和签名等。

另一方面，隔离见证区块大小高达4MB。这是因为它由基本事务块和扩展块组成。所以隔离见证，就像比特币现金一样，确实是一个区块大小的增加。

（传统与隔离见证区块对比）

隔离见证区块链结构实现了两个主要目标：

• 隔离见证区块结构将数字签名移到基础交易区块之外。因此，如果有人更改了交易上的签名，则不会影响交易ID。这实际上解决了交易延展性问题。
• 隔离见证区块结构最小化了块中的基本交易数据。由于见证数据最多占交易大小的65%，因此，将其移出基本交易块可以让更多的交易容纳在1MB的块中。

2. 隔离见证是一个软分叉：隔离见证只是一个区块增加，如此你可能会想，为什么不将块大小从1MB增加到4MB呢？这么做的原因，开发人员只是想避免硬分叉而已。

比特币特别声明区块大小不能超过1MB，所以比特币开发者找到了没有硬分叉的解决方案——软分叉。也就是在现有协议下，一个1MB的块加上另一个3MB的“扩展”的解决方案。

所以遗留节点可以接收4MB的块，而隔离见证节点可以接收1MB的扩展，总共4MB的块，这称为软分叉。

3. 量块

量块（Legacy Block）按大小衡量，而隔离见证块按重量衡量。

一个隔离见证交易分为两部分：

• 交易的隔离见证部分：交易的见证被归类为交易的隔离见证部分。
• 交易的非隔离见证部分：除见证之外的所有其他交易部分都归类为交易的非隔离见证部分。

国外开发者一个简单的公式定义了任何交易的权重：

意思就是3个非隔离见证部分加上1个隔离见证交易部分就等于一个交易的权重

然后，再来看一下数学方程块度量：

对于一个区块来说，非隔离见证部分和隔离见证部分定义为：

要使区块链上有效的条件则为：

legacy_block_size <= 1MB

block_weight <= 4MB

隔离见证的优缺点

优点：

1. 使比特币交易更快：隔离见证使比特币区块链更轻。它允许在不增加整体比特币区块链大小的情况下处理更多交易。

2. 使比特币交易更便宜：更高的交易速度意味着更低的交易费用。

3. 解决交易延展性问题：隔离见证是解决比特币协议中一个重大问题的简单而富有创意的解决方案。

缺点：

1. 隔离见证在比特币社区引起了分歧：围绕隔离见证的分歧导致了几次硬分叉，其中最著名的是比特币现金（BCH）。

2. 没有足够多的节点使用它：许多节点维护者不喜欢隔离见证，毛球科技究其原因是，较低的费用会影响他们的利润，而且他们也不喜欢必须支持不提供任何费用收入的见证数据侧链。

结 论

隔离见证的实施标志着比特币区块链网络的重大升级，它被引入可扩展的比特币网络以供大规模采用。

此外，将数字签名或见证人与交易块隔离，可实现多项优势，例如更小的交易规模、可延展性修复等。但与此同时，由于收入减少，许多节点不接受隔离见证。毛起科技认为，比特币交易的可扩展性需要更多的研发来解决几个问题，尽管隔离见证可以在短时间内修复可扩展性。

参考资料：

1.https://www.bitpanda.com/academy/en/lessons/what-is-segwit-segregated-witness-and-how-does-it-work/

2.https://www.econstor.eu/bitstream/10419/230576/1/1693601958.pdf

3.https://river.com/learn/what-is-segwit/

4.https://medium.com/@akshay_111meher/segwit-block-size-and-block-weights-f5864a6133fc

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