Что такое SegWit? Введение в инновационный способ масштабирования Bitcoin на блокчейне

Bitcoin, являясь первой криптовалютой, столкнулся с серьезными трудностями масштабирования по мере расширения пользовательской базы. Сатоши Накамото изначально установил лимит размера блока на уровне одного миллиона байт, что позволило размещать ограниченное количество транзакций. В ранние годы этого хватало для узкой аудитории, однако с ростом популярности Bitcoin перегрузка сети стала серьезной проблемой. Сеть обновляется примерно каждые десять минут, обрабатывая в среднем семь транзакций в секунду. В периоды пиковых нагрузок очередь может достигать десятков тысяч транзакций, комиссии растут, а время подтверждения заметно увеличивается. Такая ситуация потребовала появления технологического решения для ускорения обработки транзакций и снижения их стоимости.

Введение в SegWit

Segregated Witness (SegWit) стал ответом на проблему масштабируемости Bitcoin. В 2015 году его предложил разработчик Bitcoin Питер Вюлле совместно с Bitcoin Core. SegWit стал важным шагом для увеличения пропускной способности транзакций. Технология была внедрена через soft fork в 2017 году, что позволило увеличить объем информации, обрабатываемой в блоке, примерно в 1,7 раза. SegWit был внедрен не только в Bitcoin, но и в такие крупные криптовалюты, как Litecoin и Bitcoin Cash. Основные преимущества SegWit — увеличение объема блока, ускорение и оптимизация масштабируемости транзакций. Эти нововведения устранили ключевые ограничения роста сети Bitcoin. SegWit стал одним из важнейших обновлений протокола и заложил фундамент для повышения эффективности сети.

Технические принципы SegWit

Чтобы понять инновационность SegWit, важно рассмотреть структуру транзакций Bitcoin. Каждая транзакция состоит из двух частей: основной информации и witness-данных. Основные данные содержат сведения о балансе и сумме перевода, а witness-данные — подписи, подтверждающие личность пользователя. Пользователей прежде всего интересует информация о балансе, а для верификации личности не требуется существенный объем хранения в записи транзакции. Получателю достаточно подтверждения доступности средств, подробные сведения об отправителе не нужны.

Однако в стандартной структуре транзакций witness-данные, то есть подписи, занимают до 65% пространства блока. Это снижает эффективность, замедляет обработку переводов и увеличивает затраты на формирование блока. Технология SegWit решает эту задачу, вынося witness-данные из основной транзакции и размещая их отдельно. Такой подход позволяет эффективнее использовать пространство блока, ускоряет обработку транзакций и снижает нагрузку на сеть. Благодаря этому, SegWit радикально меняет организацию и обработку транзакций Bitcoin, делая работу с данными более рациональной.

Основные преимущества SegWit

SegWit дает Bitcoin ряд важных преимуществ, которые улучшают функциональность и удобство использования. Во-первых, технология увеличивает объем блока за счет высвобождения пространства, ранее занятого подписями. Анализ показывает, что подписи могут занимать до 65% объема блока, а внедрение SegWit позволяет размещать гораздо больше транзакций при том же лимите размера блока.

Во-вторых, SegWit ускоряет обработку транзакций благодаря многоуровневой организации данных, концептуально схожей с решениями второго уровня в Ethereum. Система Bitcoin направляет больше вычислительных ресурсов и места хранения на обработку основной информации о транзакциях, что снижает нагрузку на сеть. Такой подход теоретически повышает TPS — число транзакций в секунду, а статистика подтверждает, что после внедрения SegWit средние комиссии существенно снизились.

В-третьих, SegWit создает условия для работы Lightning Network — главного решения второго уровня для масштабирования вне основной цепи. Lightning Network строит дополнительный уровень в сети Bitcoin с собственными платежными каналами, что позволяет быстро осуществлять крупные переводы за счет внецепочечных расчетов. SegWit дополняет это решение, обрабатывая приоритетные данные в блокчейне и снижая нагрузку на Lightning Network, тем самым позволяя внедрять более сложные решения масштабирования.

Техническая архитектура SegWit полностью разделяет транзакционные и подписи. В процессе обработки транзакций подписи пользователя исключаются из основной записи, что предотвращает возможность подделки информации. Такая организация не позволяет фиксировать ошибочные данные в блокчейне и способствует развитию сервисов для восстановления информации о транзакциях. Кроме того, SegWit стал основой появления Bitcoin Ordinals, расширив возможности размещения произвольных данных в транзакциях и позволив наносить надписи на отдельные сатоши. Обновление Taproot в 2021 году развило эти возможности, позволив хранить любые witness-данные, что в итоге привело к появлению Bitcoin Ordinals NFT и других инновационных решений.

Применение SegWit

Обычные пользователи получают от SegWit три главных преимущества: повышенную безопасность по сравнению с классическими адресами, ускорение обработки транзакций за счет увеличенного объема блока и снижение комиссий относительно обычных адресов кошельков. Для этого достаточно использовать адреса кошельков с поддержкой segregated witness при переводах Bitcoin. Популярность SegWit растет: крупные криптобиржи и сервисы кошельков поддерживают SegWit во всех продуктах.

Форматы bitcoin-адресов делятся на четыре основные группы. Адреса Legacy (P2PKH) начинаются с "1" — это исходный формат bitcoin-адресов, используемый до сих пор. P2PKH означает Pay To Public Key Hash. Пример: 1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u.

Адреса Nested (P2SH), начинающиеся с "3", применяются для мультиподписей. P2SH (Pay-to-Script-Hash) использует скрипты и их хэши для формирования входных и выходных скриптов. Такие адреса поддерживают сложные функции, чаще всего — мультиподписи, когда для перевода требуется несколько цифровых подписей. Например, адрес под контролем трех лиц может потребовать две подписи для отправки средств. Пример: 3EktnHQD7RiAE6uzMj2ZifT9YgRrkSgzQX.

Адреса Nested SegWit (P2SH), также начинающиеся с "3", совместимы с segregated witness. Благодаря упаковке по P2SH такие адреса поддерживаются устаревшими узлами. Пример: 3KF9nXowQ4asSGxRRzeiTpDjMuwM2nypAN. Пользователям не нужно различать между мультиподписью и поддержкой segregated witness среди адресов, начинающихся с "3". Оба формата поддерживаются большинством сервисов и позволяют отправлять Bitcoin на адреса, начинающиеся с "1" или "bc1". Такая обратная совместимость упростила внедрение SegWit в экосистеме.

Адреса Native SegWit (Bech32), начинающиеся с "bc1", — это нативные адреса segregated witness. Формат Bech32 определен в BIP173 (2017), специально для SegWit. Пример: bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3. Основные плюсы: нечувствительность к регистру (используются только 0-9 и a-z), что исключает путаницу и повышает читаемость. Применяется Base32 вместо Base58, что позволяет делать адреса короче и эффективнее хранить их в QR-кодах. Bech32 повышает безопасность за счет оптимизированной проверки контрольной суммы, минимизируя риск ошибок. Нативная поддержка SegWit устраняет необходимость дополнительного пространства для вложения адресов в P2SH, снижая комиссии и повышая эффективность.

Для адресов segwit версии 0, начинающихся с "bc1q", адреса Pay-to-Witness-Public-Key-Hash (P2WPKH) имеют фиксированную длину 42 символа, а Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH) — 62 символа. P2WPKH обычно используются как обычные адреса, P2WSH — для мультиподписей.

В 2019 году обнаружили уязвимость: адреса Bech32, заканчивающиеся на "P", могли пройти проверку контрольной суммы даже при случайном добавлении символа "Q". Это могло привести к отправке Bitcoin на неправильные, недоступные адреса. Однако лимиты длины адресов segwit (20 или 32 байта) предотвращают ошибку: любые лишние символы делают адрес некорректным, и кошелек его отклоняет.

Адреса P2TR (Bech32m), начинающиеся с "bc1p", — это адреса Taproot. Пример: bc1pqs7w62shf5ee3qz5jaywle85jmg8suehwhOawnqxevre9k7zvqdz2m. Для устранения уязвимости Bech32 был предложен стандарт Bech32m: в формулу контрольной суммы добавили дополнительную цифру, чтобы любые добавленные символы делали ее ошибочной. Bech32m применяется только к Taproot и будущим адресам, а адреса SegWit защищены лимитами длины. Согласно BIP0350, адреса native segwit версии 0 используют Bech32, а версии 1 и выше — Bech32m. Taproot-адреса (версия 1) всегда начинаются с "bc1p", поддерживают хранение BTC NFT и Ordinals NFT.

Важные различия между адресами

Сравнение форматов адресов показывает значительную разницу в комиссиях при использовании SegWit. Адреса, совместимые с SegWit (начинающиеся с "3"), экономят примерно 24% комиссии по сравнению с классическими адресами (начинающимися с "1"). Нативные адреса SegWit (начинающиеся с "bc1") позволяют сэкономить около 35% комиссии относительно обычных адресов. SegWit-адреса (начинающиеся с "bc1" или "3") обеспечивают до 70% экономии комиссии по сравнению с адресами мультиподписи (тоже с "3"). Taproot-адреса дают аналогичные комиссии адресам, начинающимся с "3", и поддерживают хранение BTC NFT и Ordinals NFT. Эти преимущества делают SegWit-адреса все более актуальными для частных пользователей и бизнеса, стремящихся оптимизировать расходы.

Заключение

Технология Segregated Witness стала важным этапом развития Bitcoin, значительно увеличив пропускную способность блока и решив ключевые проблемы масштабирования. Помимо увеличения объема транзакций, SegWit устранил уязвимость, связанную с изменяемостью транзакций, и повысил программируемость Bitcoin, открыв путь к масштабируемым решениям, таким как Lightning Network. Многоуровневая обработка данных и разделение witness-данных и основной транзакционной информации существенно повысили эффективность, безопасность и снизили издержки сети. Крупнейшие криптовалютные платформы уже реализовали поддержку SegWit для различных форматов адресов: Legacy, Nested SegWit, Native SegWit и Taproot, что дает преимущества для разных сценариев. Широкое внедрение SegWit, продолжающееся с момента запуска, подтверждает его эффективность для преодоления ограничений масштабируемости. В ходе дальнейшего развития Bitcoin инновации SegWit становятся базой для новых улучшений, доказывая, что продуманные изменения протокола способны существенно повысить производительность блокчейна без ущерба для безопасности и децентрализации. Знание SegWit необходимо для всех, кто хочет разобраться в архитектуре Bitcoin и перспективах его развития.

FAQ

Что такое SegWit в Bitcoin?

SegWit — это обновление Bitcoin, при котором witness-данные отделяются от основной транзакционной информации, увеличивая емкость и масштабируемость. Это уменьшает размер транзакции и позволяет помещать в блок больше транзакций.

Можно ли отправить BTC на адрес SegWit?

Да, вы можете отправить BTC на адрес SegWit. Он полностью совместим, и ваша транзакция будет обработана как обычно.

В чем разница между BTC и SegWit?

BTC SegWit обеспечивает более низкие комиссии по сравнению со стандартными переводами BTC. Для снижения комиссии необходимы адреса SegWit, однако их поддерживают не все биржи.