O que é SegWit? Introdução à estratégia inteligente de escalabilidade on-chain do Bitcoin

Segregated Witness (SegWit) marca um avanço tecnológico essencial na evolução do Bitcoin, ao responder a desafios críticos de escalabilidade que surgiram quando a rede ultrapassou o seu mercado inicial de nicho. Satoshi Nakamoto definiu originalmente um limite de um milhão de bytes por bloco, uma restrição que se tornou cada vez mais problemática à medida que o Bitcoin ganhava popularidade. Com blocos criados aproximadamente a cada dez minutos e capacidade limitada a cerca de sete transações por segundo, a rede enfrentou congestionamentos frequentes, resultando em filas de dezenas de milhares de transações, taxas elevadas que atingiam dezenas de dólares e atrasos de processamento que podiam durar vários dias em períodos de maior procura. SegWit surgiu como resposta a estes estrangulamentos de desempenho, permitindo acelerar o processamento de transações e reduzir taxas, mantendo a segurança da rede.

Apresentação do SegWit

A tecnologia Segregated Witness foi proposta em 2015 pelo programador Pieter Wuille, em colaboração com outros desenvolvedores do Bitcoin Core, como solução abrangente para as limitações de velocidade no processamento de transações. A implementação oficial ocorreu em 2017, através de um soft fork na rede Bitcoin, aumentando imediatamente a capacidade de processamento de dados dos blocos em 1,7 vezes. Este passo representou um marco importante na evolução técnica do Bitcoin, sem necessidade de um hard fork polémico.

A adoção do SegWit rapidamente ultrapassou o ecossistema do Bitcoin, tendo criptomoedas de referência como Litecoin e Bitcoin Cash integrado a tecnologia para usufruir das suas vantagens. As principais melhorias resultantes da adoção do SegWit abrangem três áreas essenciais: expansão da capacidade dos blocos para mais transações por bloco, maior velocidade de transação devido à otimização da estrutura de dados, e escalabilidade reforçada para suportar o crescimento futuro da rede. No conjunto, estas melhorias resolveram as maiores preocupações de utilizadores e programadores quanto à capacidade do Bitcoin para funcionar como rede de pagamentos eficiente.

Princípios técnicos do SegWit

Compreender o SegWit implica analisar a estrutura básica das transações Bitcoin. Cada transação é composta por dois elementos distintos: dados essenciais de transação e dados de testemunho. Os dados de transação registam informações fundamentais como saldos e montantes transferidos, enquanto os dados de testemunho servem para verificar a identidade do utilizador via assinaturas criptográficas. Os utilizadores concentram-se sobretudo nas informações patrimoniais, como saldos, enquanto a verificação de identidade, embora indispensável, não precisa de ocupar grande espaço na estrutura da transação.

A ineficiência da conceção original do Bitcoin advinha do espaço excessivo ocupado pelos dados de testemunho—nomeadamente, as assinaturas—nos blocos de transação, dificultando a eficiência das transferências e aumentando os custos de inclusão. Numa transação Bitcoin típica, o destinatário precisa apenas de confirmação da existência dos ativos para transferência, não de detalhes sobre o processo de verificação da identidade do remetente.

O SegWit adota uma abordagem inovadora ao extrair os dados de testemunho do corpo principal da transação e armazená-los separadamente numa nova estrutura. Esta segregação permite simultaneamente reduzir o tamanho efetivo dos dados de transação no bloco principal, acomodar mais transações dentro do limite de um megabyte e acelerar o processamento global de transações. Ao isolar os dados de assinatura, o SegWit otimiza a utilização do espaço do bloco sem comprometer segurança ou funcionalidades.

Principais vantagens do SegWit

O SegWit oferece vantagens substanciais que transformam a eficiência operacional do Bitcoin e a experiência dos utilizadores.

Capacidade de bloco aumentada

Segundo análises estatísticas, a informação das assinaturas pode ocupar até 65% do espaço de um bloco de transação Bitcoin. Com a implementação do SegWit e a segregação destes dados de testemunho, o espaço de armazenamento original do bloco passa a estar disponível para mais transações. Esta mudança arquitetónica aumenta efetivamente a capacidade do bloco, sem alterar o limite estrutural de um megabyte, permitindo processar mais transações por bloco. O resultado é uma utilização mais eficiente do espaço limitado dos blocos, resolvendo o desafio de escalabilidade que travava o crescimento do Bitcoin.

Taxa de transação mais rápida

O SegWit utiliza uma abordagem de processamento de dados em camadas, semelhante às soluções layer-2 do Ethereum, processando os dados do Bitcoin em estruturas distintas para aumentar o débito de transações. Após a adoção do SegWit, o sistema de transações Bitcoin concentra mais poder computacional e maior capacidade de armazenamento no processamento da informação principal das transações, em vez de se focar na verificação de assinaturas. Este enfoque reduz substancialmente a carga computacional face à estrutura anterior, aumentando teoricamente a taxa de transações por segundo (TPS). Dados empíricos comprovam que, após a implementação do SegWit, o custo médio por transação caiu significativamente, refletindo maior eficiência e menor congestionamento na rede.

Compatibilidade superior com Lightning Network

A Lightning Network é a solução layer-2 mais relevante na expansão do Bitcoin, desenhada para enfrentar desafios de escalabilidade através do processamento off-chain de transações. A Lightning Network acrescenta uma camada extra à blockchain do Bitcoin, estabelecendo canais de pagamento que viabilizam transferências rápidas e de grande volume em qualquer circunstância. Este processamento fora da cadeia complementa a otimização on-chain do SegWit, que foca o processamento dos dados mais relevantes diretamente na blockchain.

Ao aliviar a pressão sobre a blockchain principal do Bitcoin, o SegWit cria condições favoráveis à implementação e operação da Lightning Network. A separação dos dados de transação e de assinatura na arquitetura do SegWit traz um benefício adicional de segurança: elimina completamente os dados de assinatura do utilizador em certas etapas do processamento, evitando a maleabilidade de transações—a vulnerabilidade que permitia adulterar dados de transação antes da confirmação. Esta proteção garante que dados incorretos não fiquem permanentemente registados na blockchain e favorece reparações de informação de transação e futuras expansões do protocolo.

Além disso, o SegWit é um precursor essencial da tecnologia de Bitcoin ordinals, ao expandir os limites para a inclusão arbitrária de dados em transações. Esta evolução permite gravar inscrições em satoshis individuais. O upgrade Taproot desenvolveu sobre esta base, facilitando o armazenamento de dados de testemunho arbitrários e continuando a expandir os limites de dados nas transações Bitcoin, tornando possível a criação dos atuais NFTs ordinals de Bitcoin.

Aplicação prática do SegWit

Para utilizadores comuns, o SegWit proporciona três benefícios práticos que afetam diretamente o uso diário de criptomoedas. Primeiro, os endereços SegWit oferecem maior segurança em relação aos tradicionais, graças a estruturas criptográficas reforçadas e proteção contra maleabilidade. Segundo, permitem processamento mais rápido das transações, através de maior capacidade de bloco e verificação acelerada. Terceiro, reduzem consideravelmente as taxas de transação face aos endereços convencionais, por vezes até 35% relativamente aos formatos anteriores.

A implementação para o utilizador é simples: ao usar um endereço de carteira compatível com SegWit para receber transferências de Bitcoin, beneficia automaticamente destas vantagens. A adoção do SegWit tem vindo a crescer de forma significativa nos últimos anos, refletindo o reconhecimento das suas vantagens entre utilizadores e prestadores de serviços.

Os formatos de endereço Bitcoin dividem-se principalmente em vários tipos, cada um com características próprias:

Endereços legacy

Endereços legacy (P2PKH) começam por 1, sendo a estrutura original dos endereços Bitcoin ainda em utilização. Exemplo: 1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u. P2PKH significa Pay To PubKey Hash—pagamento para o hash da chave pública. Estes endereços funcionam, mas não beneficiam das otimizações do SegWit.

Endereços SegWit aninhados

Endereços SegWit aninhados (P2SH) começam por 3 e são compatíveis com SegWit. Exemplo: 3KF9nXowQ4asSGxRRzeiTpDjMuwM2nypAN. Estes endereços utilizam o modelo Pay-to-Script-Hash (P2SH), permitindo funcionalidades SegWit e mantendo compatibilidade com nós antigos que não suportam endereços SegWit nativos. O formato P2SH suporta funções mais complexas, sendo usado sobretudo para endereços multi-assinatura que exigem várias assinaturas digitais por transação. Endereços começados por 3 têm ampla aceitação e podem enviar Bitcoin para endereços começados por 1 e bc1.

Endereços SegWit nativos

Endereços SegWit nativos (Bech32) começam por bc1q e foram especificamente desenvolvidos para otimização SegWit. Exemplo: bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3. Definidos na BIP173, os endereços Bech32 são insensíveis a maiúsculas/minúsculas (apenas 0-9 e a-z), evitando confusão e facilitando a leitura.

Estes endereços usam codificação Base32 em vez de Base58, o que requer menos caracteres e permite cálculos mais eficientes e armazenamento mais compacto em códigos QR. O Bech32 oferece maior segurança através de uma deteção de erros otimizada por checksum, reduzindo o risco de endereços inválidos. A compatibilidade nativa com SegWit elimina a necessidade de espaço adicional para endereços em P2SH, reduzindo as taxas de transação. Os endereços Bech32 têm várias vantagens sobre os antigos Base58: QR codes menores, maior resistência a erros, segurança reforçada, insensibilidade a maiúsculas/minúsculas e melhor legibilidade por uso exclusivo de minúsculas.

Para endereços SegWit versão 0 começados por bc1q, os Pay-to-Witness-Public-Key-Hash (P2WPKH) têm comprimento fixo de 42 caracteres; os Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH), 62 caracteres. P2WPKH destina-se a endereços comuns; P2WSH, a endereços multi-assinatura.

Foi identificada uma vulnerabilidade menor: se o último carácter de um endereço Bech32 for P, a introdução acidental de Qs adicionais pode passar a verificação de checksum sem gerar erro. No entanto, os endereços SegWit têm limites de comprimento rígidos de 20 ou 32 bytes, pelo que Qs extra tornam o endereço inválido e as carteiras rejeitam a transação.

Endereços Taproot

Endereços P2TR (Bech32m) começam por bc1p e correspondem aos endereços Taproot, como bc1pqs7w62shf5ee3qz5jaywle85jmg8suehwhOawnqxevre9k7zvqdz2mOn. Para resolver a vulnerabilidade do checksum Bech32, foi proposto o padrão Bech32m na BIP0350, que acrescenta um dígito extra à fórmula do checksum, garantindo que caracteres adicionais originam checksum inválido.

Este novo padrão aplica-se apenas a endereços Taproot e futuros formatos, enquanto endereços SegWit versão 0 continuam a usar Bech32, já protegidos por limites de 20 ou 32 bytes. Para endereços SegWit nativos versão 1 (Taproot), Bech32m começa sempre por bc1p, suportando funcionalidades BTC NFT e Ordinals NFT.

Diferenças subtis entre os endereços

A eficiência das taxas varia significativamente entre os formatos de endereço, impactando a experiência do utilizador e a economia da rede:

• Endereços compatíveis com SegWit (alguns começados por 3) poupam cerca de 24% nas taxas face aos endereços tradicionais (começados por 1)
• Endereços SegWit nativos (começados por bc1) poupam cerca de 35% nas taxas face aos endereços tradicionais (começados por 1)
• Endereços SegWit (começados por bc1 e alguns por 3) podem poupar até 70% das taxas face aos endereços multi-assinatura (alguns por 3)
• Endereços Taproot suportam BTC NFT e Ordinals NFT com taxas semelhantes aos endereços começados por 3

Estas diferenças refletem a eficiência de cada formato na utilização do espaço de bloco e no processamento de transações, sendo os formatos mais recentes geralmente superiores em custo-benefício e funcionalidades.

Conclusão

Segregated Witness é um marco na evolução do Bitcoin, ao resolver limitações críticas de escalabilidade mantendo compatibilidade retroativa e segurança da rede. Ao separar dados de testemunho dos dados de transação, o SegWit aumentou a capacidade efetiva dos blocos em 1,7 vezes sem alterar o limite estrutural de um megabyte, demonstrando inovação arquitetónica em vez de alterações polémicas ao protocolo.

A tecnologia SegWit traz benefícios concretos em várias dimensões: maior capacidade de bloco, permitindo mais transações por bloco; processamento de transações mais rápido, reduzindo tempos de confirmação; taxas substancialmente mais baixas, promovendo acessibilidade económica; e eliminação da vulnerabilidade de maleabilidade, reforçando a segurança. Além destas melhorias imediatas, o SegWit criou as bases para soluções de escalabilidade avançadas como Lightning Network e aplicações inovadoras como ordinals Bitcoin e NFTs.

A adoção generalizada por criptomoedas de referência como Bitcoin, Litecoin e Bitcoin Cash confirma a eficácia e relevância do SegWit. A infraestrutura moderna de cripto integra plenamente o suporte SegWit e endereços Taproot, permitindo beneficiar de processamento otimizado, taxas reduzidas e acesso a aplicações emergentes baseadas em Bitcoin. Com a evolução contínua do Bitcoin para responder à procura crescente, o SegWit afirma-se como um marco crucial, demonstrando que melhorias técnicas ponderadas podem gerar ganhos substanciais de desempenho sem comprometer os princípios que tornam o Bitcoin valioso e seguro. Compreender o SegWit é fundamental para quem pretende otimizar as transações Bitcoin e explorar todo o potencial da infraestrutura moderna do Bitcoin.

FAQ

O que é o SegWit no Bitcoin?

SegWit (Segregated Witness) é uma atualização do Bitcoin que separa as assinaturas das transações dos dados, aumentando a velocidade das transações e a capacidade dos blocos. Implementado em 2017, resolve problemas de escalabilidade.

Posso enviar BTC para um endereço SegWit?

Sim, pode enviar BTC para um endereço SegWit. A transação será processada normalmente, pois os endereços SegWit são totalmente compatíveis com as transações de Bitcoin convencionais.

Qual a diferença entre BTC e SegWit?

O BTC SegWit oferece taxas de transação mais baixas do que o BTC padrão. São necessários endereços SegWit para transações SegWit, mas nem todas as plataformas suportam este formato.