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一文讀懂比特幣交易中的“隔離見證”地址

2023-09-25 16:51:06 | 來源： | 作者：佚名

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展，比特幣作為第一個成功的加密貨幣，備受關(guān)注,比特幣的隔離見證地址是一種創(chuàng)新的技術(shù)，旨在解決比特幣交易延展性攻擊的問題,在本文中，我們將詳細探討比特幣交易中的“隔離見證”地址，并提供相應的源代碼示例

一文讀懂比特幣交易中的“隔離見證”地址

一、隔離見證的背景須知：

中本聰在設計比特幣的時候，規(guī)定了每個區(qū)塊的容量大小不能超過1M，而1M的空間容量所能記錄的交易筆數(shù)極為有限。在最早期，每個區(qū)塊1M的容量尚足以應付小眾市場的交易量，但當后期比特幣玩家激增后，就變得尤為擁堵。

比如，數(shù)據(jù)統(tǒng)計，比特幣網(wǎng)絡每十分鐘更新一次新區(qū)塊，受制于1M的容量，每個區(qū)塊中包含的交易數(shù)最多不超過幾十筆。目前，比特幣平均每秒能處理7次交易。因此，特殊情況下，比特幣區(qū)塊鏈上最高時有上萬筆交易積壓，比特幣轉(zhuǎn)賬交易費高達幾十美元。網(wǎng)絡擁堵時，比特幣交易甚至需要花費好幾天才能被打包。

因此，加密圈用戶迫切地需要一種高效的技術(shù)方案，來解決比特幣交易處理速度慢的問題。更直白來說，就是讓大家的比特幣到賬速度更快，以及交易手續(xù)費（支付礦工的費用）更低。當然，這一切也直指比特幣網(wǎng)絡擴容問題。

二、隔離見證的大致思路：

隔離見證技術(shù)，是由比特幣開發(fā)者Pieter Wuille和其他比特幣核心貢獻者于2015年提出的，旨在解決交易處理速度問題的解決方案。在隨后的2017年，隔離見證被正式用于比特幣網(wǎng)絡上的軟分叉中，比特幣單個區(qū)塊的信息處理能力也由此提高至以前的1.7倍。目前，比特幣、萊特幣和比特幣現(xiàn)金這三大主流幣種，都已經(jīng)開始采用了隔離見證。采用隔離見證帶來的利好主要有拓展區(qū)塊容量、提升交易速度，以及優(yōu)化交易的延展性。下面，先大致介紹下隔離見證的技術(shù)原理和實現(xiàn)思路。

專業(yè)玩家都知道，在比特幣的每筆交易信息分為兩個部分：基礎交易數(shù)據(jù)+見證數(shù)據(jù)，前者記錄賬戶資金結(jié)余，后者是驗證用戶身份。對于用戶而言，最關(guān)心的是賬戶資金結(jié)余等事關(guān)資產(chǎn)的核心信息，驗證用戶身份環(huán)節(jié)無需在交易中占據(jù)過多成本。簡單來說，轉(zhuǎn)賬接收方只需要確認資產(chǎn)可用，無需明了發(fā)起方詳細信息。但是，在比特幣交易結(jié)構(gòu)中，見證數(shù)據(jù)，也就是簽名信息占用了大量的存儲空間，進而耽誤了轉(zhuǎn)賬效率、增加了打包成本。隔離見證技術(shù)，就是將見證數(shù)據(jù)從交易信息中提出來單獨存儲，為交易“騰出空間、拓寬通道”。

三、隔離見證的主要優(yōu)勢：

1.增加區(qū)塊容量：

數(shù)據(jù)統(tǒng)計，簽名信息在比特幣交易區(qū)塊中最多可以占用65%的空間?？上攵捎酶綦x見證之后，原有的區(qū)塊存儲空間將得以釋放，進而可以處理更多的交易信息。

2.加快交易速率：

與以太坊Layer2的思路相通，將數(shù)據(jù)分層處理，以達到提高交易速率的目的。采用隔離見證后，比特幣交易系統(tǒng)會將更多的算力、更大的存儲，集中于交易信息的處理上，相較于之前的負擔大大減輕，TPS從理論上來看只增不減。數(shù)據(jù)顯示，采用隔離見證之后，平均每筆交易的成本降至1美元。

3.利好閃電網(wǎng)絡：

閃電網(wǎng)絡是討論度最高的比特幣二層協(xié)議擴容解決方案，設計主旨是鏈下解決比特幣的可擴展性問題。閃電網(wǎng)絡試圖在比特幣區(qū)塊鏈上新建一層網(wǎng)絡，同時架設一條支付通道，使得在任何極端情況下，大額的轉(zhuǎn)賬交易均能快速通暢地完成，這就可以理解為鏈下數(shù)據(jù)處理。而隔離見證在鏈上將優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)快速處理，

為閃電網(wǎng)絡的執(zhí)行紓解了大量的壓力，其實也間接地為閃電網(wǎng)絡創(chuàng)造了條件。

值得一提的是，隔離見證的技術(shù)架構(gòu)下，交易數(shù)據(jù)和簽名數(shù)據(jù)完全剝離，整個交易處理系統(tǒng)中，用戶的簽名數(shù)據(jù)也是被排除在外的，因此就不存在交易信息被篡改的可能性，進而一鍵消除錯誤信息被永遠記錄在鏈上的可能性。對于交易信息修復程序的拓展和應用，也有積極的助益。

此外，隔離見證也被視為 Ordinals BTC NFT的第一個先兆，擴大了可以在交易中放置多少任意數(shù)據(jù)的限制，從而為在比特幣每個聰上篆刻銘文提供了前提條件。2021年，Taproot創(chuàng)建了更容易存儲任意見證數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，并繼續(xù)對一個比特幣交易中放置數(shù)據(jù)限制進行了拓展，從而讓今天存在的 BTC Ordinals NFT 誕生實現(xiàn)。

四、隔離見證的具體應用：

對于普通用戶來說，隔離見證技術(shù)帶來的利好主要有三點：

1）更安全，較普通地址而言，具有更高的安全性；2）更快速，可擴容區(qū)塊容量，檢查交易速度更快；3）更便宜，交易手續(xù)費比普通錢包地址更低廉。

那么，這一技術(shù)如何運用到普通用戶身上呢？請打開你的錢包，如果采用隔離錢包地址完成接受比特幣轉(zhuǎn)賬，上述利好是可以切切實實享受到的。2020年8月底的一組數(shù)據(jù)顯示，比特幣的隔離見證使用率已達67%，目前的數(shù)據(jù)必然上了一個更高的臺階。

目前來看，比特幣的地址格式主要分為4個類型：

1.Legacy（P2PKH）格式（以1開頭的地址）— 傳統(tǒng)地址

范例：1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u

比特幣最初的地址格式，至今仍在使用。P2PKH 指 Pay To PubKey Hash（付款至公鑰哈希）。

2.Nested（P2SH）格式（部分以3開頭的地址）— 多簽地址

范例：3EktnHQD7RiAE6uzMj2ZifT9YgRrkSgzQX

P2SH (Pay-to-Script-Hash)，支付腳本哈希，即比特幣交易輸入輸出腳本，采用贖回腳本及贖回腳本哈希。其地址結(jié)構(gòu)類似于 P2PKH，但它支持比傳統(tǒng)地址更復雜的功能。P2SH 腳本函數(shù)最常用于 multisig 地址，這些地址可以指定多重數(shù)字簽名來授權(quán)事務。舉個例子：某個3開頭的地址由三人控制，其中，任意兩人同意，便可發(fā)起轉(zhuǎn)賬。

上述兩種地址，都是傳統(tǒng)的交易轉(zhuǎn)賬地址，并未采用隔離見證技術(shù)。下面介紹兩種主流的隔離見證地址。

3.Nested SegWit （P2SH）格式（部分以3開頭的地址）— 隔離見證兼容地址

范例：3KF9nXowQ4asSGxRRzeiTpDjMuwM2nypAN

3開頭的地址：因為使用 P2SH 方式打包，所以隔離見證兼容地址，也以3開頭，舊節(jié)點能識別。

大家不需要知道以3開頭的比特幣地址，到底是多簽地址，還是隔離見證兼容地址，只需要知道以3 開頭的地址，被廣泛支持，可以向 1開頭和 bc1 開頭的地址發(fā)送比特幣即可。

4.Native SegWit （Bech32）格式（地址bc1開頭）— 原生隔離見證地址

范例：bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3

Bech32編碼的地址，是專為SegWit開發(fā)的地址格式。Bech32在2017年底在BIP173被定義，該格式的主要特點之一是它不區(qū)分大小寫（地址中只包含0-9，az），因此在輸入時可有效避免混淆且更加易讀。

由于地址中需要的字符更少，地址使用Base32編碼而不是傳統(tǒng)的Base58，計算更方便、高效。數(shù)據(jù)可以更緊密地存儲在二維碼中。Bech32提供更高的安全性，更好地優(yōu)化校驗和錯誤檢測代碼，將出現(xiàn)無效地址的機會降到最低。

Bech32地址本身與SegWit兼容。不需要額外的空間來將SegWit地址放入P2SH地址，因此使用Bech32格式地址，手續(xù)費會更低。

Bech32地址比舊的Base58（Base58Check編碼用于將比特幣中的字節(jié)數(shù)組編碼為人類可編碼的字符串）地址有幾個優(yōu)點：

QR碼更小、更好地防錯、更加安全、不區(qū)分大小寫，只由小寫字母組成，所以在閱讀輸入和理解時更容易。

5. Native P2WPKH / Native P2WSH（Bech32）格式（地址 bc1q開頭）— 原生隔離見證地址

Native P2WPKH 范例：bc1qmgjswfb6eXcmuJgLxvMxAo1tth2QCyyPYt8shz

Native P2WSH 范例：bc1q09zjqeetautmyzrxn9d2pu5c5glv6zcmj3qx5axrltslu90p88pqykxdv4wj

對于版本 0 的隔離見證地址，它們總是以 bc1q 開頭

Pay-to-Witness-Public-Key-Hash（P2WPKH）地址的生成， P2WPKH 地址長度固定為 42 字符

Pay-to-Witness-Script-Hash（P2WSH）地址， P2WSH 地址長度固定為 62 字符

P2WPKH 通常用在普通的地址上，P2WSH 通常用在多簽地址中。

2019 年，人們發(fā)現(xiàn)如果一個 bech32 地址的最后一個字符是 P，如果意外在后面多輸入了一個或幾個 Q，依然能通過校驗和驗證，也不會收到輸入錯誤的提示。錢包軟件會認為地址輸入正確，任由將比特幣發(fā)送至錯誤地址，導致這筆比特幣無法被花費，就像我們在上文解釋的那樣。

好消息是bech32 只用于 SegWit，而 SegWit 地址有長度限制 —— 只能是 20 個字節(jié)或 32 個字節(jié)。幸運的是，如果在長度為 20 或 32 字節(jié)的地址后面多輸了一個 Q，輸入的地址就會因為超出長度限制而無效。錢包會發(fā)現(xiàn)這個問題，并拒絕發(fā)送比特幣。人們原本考慮針對 Taproot 引入類似的地址長度限制，但是下文提到的解決方案免去了這一需求。靈活的地址長度更有助于我們未來改進 Taproot。

6.P2TR（Bech32m）格式（地址bc1p開頭）——Taproot地址

范例：bc1pqs7w62shf5ee3qz5jaywle85jmg8suehwhOawnqxevre9k7zvqdz2mOn

為了修復 bech32 的漏洞，有人提議了一個叫作 bech32m 的新標準(9)。bech32m 實際上是非常簡單的改變：在 bech32 校驗和公式中額外添加了一個數(shù)字，以確保任何新增字符都會生成無效校驗和。這個新標準只應用于 Taproot 地址和未來地址。對于 SegWit 地址來說，一切都沒有改變，因為它們已經(jīng)有了 20 或 32 字節(jié)長度限制的保護。

為了緩解 Bech32 的上述缺點，在 BIP0350 中提出了 Bech32m 地址：

對于版本為 0 的原生隔離見證地址，使用以前的 Bech32；
對于版本為 1（或者更高）的原生隔離見證地址，則使用新的 Bech32m。

對于 Bech32m 地址，當版本為 1 時，它們總是以 bc1p 開頭（即 Taproot 地址）。

最后，不同地址間更細微的差別，還體現(xiàn)在以下方面：

1）隔離見證兼容地址（部分3開頭）比傳統(tǒng)地址（1開頭）節(jié)省24%轉(zhuǎn)賬手續(xù)費；

2）原生隔離見證地址（bc1開頭）比傳統(tǒng)地址（1開頭）節(jié)省35%轉(zhuǎn)賬手續(xù)費；

3）隔離見證地址（bc1開頭和部分3開頭）比多簽地址（部分3開頭），最多可以節(jié)省 70% 轉(zhuǎn)賬手續(xù)費。

4）Taproot地址，支持BTC NFT持有和Ordinals NFT打新，轉(zhuǎn)賬手續(xù)費類似3開頭

目前，歐易平臺重磅推出的歐易web3錢包已支持用戶在轉(zhuǎn)賬和充值時，使用隔離見證地址，以優(yōu)化使用體驗、降低使用費率、提高轉(zhuǎn)賬速度。同時，歐易web3錢包也已全面支持了Ordinals BRC-20和 BTC NFT所依賴的Taproot 地址，您可在歐易web3錢包盡享 BTC 生態(tài)。

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Tag：比特幣

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