Що таке SegWit? Огляд інноваційного підходу масштабування мережі Bitcoin

Bitcoin, як перша криптовалюта, стикається з викликами масштабування через стрімке зростання числа користувачів. Satoshi Nakamoto заклав ліміт розміру блоку — один мільйон байтів, який дозволяє обробити обмежену кількість транзакцій. На початку цього було достатньо для невеликої аудиторії, але з підвищенням попиту виникла проблема перевантаження. Мережа Bitcoin оновлюється приблизно кожні десять хвилин, обробляючи в середньому сім транзакцій на секунду, що, у періоди пікового навантаження, призводить до черг з десятків тисяч запитів. Комісії за перекази ростуть, а час підтвердження транзакцій значно збільшується під час перевантаження. Виникла потреба у технічному рішенні для прискорення обробки транзакцій і зменшення витрат.

SegWit: Впровадження

Segregated Witness (SegWit) — це рішення проблеми масштабування Bitcoin. Технологію запропонував Pieter Wuille разом із розробниками Bitcoin Core у 2015 році. SegWit — прорив у підвищенні пропускної здатності транзакцій. Soft fork, що відбувся у 2017 році, збільшив місткість блока в мережі Bitcoin у 1,7 раза. SegWit підтримують також такі криптовалюти, як Litecoin і Bitcoin Cash. Основні переваги SegWit — розширення місткості блоків, пришвидшення транзакцій та оптимізація масштабованості, що усуває ключові обмеження для розвитку Bitcoin. SegWit — одне з найважливіших оновлень протоколу, яке заклало основу підвищеної ефективності мережі.

Технічні принципи SegWit

Щоби зрозуміти інновації SegWit, потрібно розглянути структуру транзакції Bitcoin. Кожна транзакція складається з основних даних і даних свідка. Основні дані — це баланси рахунків та суми переказу, а дані свідка містять підписи, що підтверджують особу користувача. Користувачі цікавляться балансами, а для перевірки особи не потрібен великий обсяг даних у записі транзакції. Одержувачу достатньо підтвердження наявності активу, без деталізованих даних про відправника.

У традиційній структурі транзакцій Bitcoin підпис займає до 65% місця блоку. Це уповільнює обробку переказів і підвищує витрати. SegWit вирішує цю проблему, відокремлюючи дані свідка від основної інформації транзакції й зберігаючи їх окремо. Це дозволяє ефективніше використовувати місце у блоці, пришвидшує обробку транзакцій і знижує навантаження на мережу. Відокремлення даних свідка докорінно змінює структуру організації та перевірки транзакцій, забезпечуючи оптимізоване управління даними блокчейну.

Основні переваги SegWit

SegWit надає низку переваг, що підвищують функціональність Bitcoin. По-перше, він збільшує місткість блоків за рахунок звільнення простору, який займали підписи. Статистика показує, що підписи можуть займати до 65% блоку. Після впровадження SegWit об'єм блоку використовується більш ефективно.

По-друге, SegWit прискорює обробку транзакцій завдяки багаторівневій структурі, що концептуально нагадує layer-2 рішення Ethereum. Система Bitcoin концентрує більше ресурсів на обробці основної інформації транзакції, що знижує навантаження на мережу та теоретично збільшує TPS (транзакції на секунду). Дані свідчать про суттєве зниження середніх комісій з моменту впровадження SegWit.

По-третє, SegWit створює сприятливі умови для Lightning Network — основного layer-2 рішення для масштабування Bitcoin поза блокчейном. Lightning Network дозволяє швидко виконувати великі перекази через окремі платіжні канали, використовуючи обробку даних поза блокчейном. SegWit ефективно обробляє пріоритетні дані в основному ланцюгу, знижуючи навантаження на Lightning Network та відкриваючи можливості для складних рішень масштабування.

Технічна структура SegWit повністю розділяє транзакційні та підписні дані. Підпис користувача не зберігається у основному записі транзакції, що унеможливлює втручання в інформацію. Це не дозволяє некоректним даним потрапити на блокчейн і сприяє розвитку програм відновлення транзакційної інформації. SegWit став передумовою для Bitcoin Ordinals, розширивши межі розміщення даних у транзакціях, завдяки чому стало можливим створювати інскрипції на окремих сатоші. Оновлення Taproot у 2021 році розширило ці можливості, створивши системи для зберігання довільних даних свідка, що дозволило запускати Bitcoin Ordinals NFT та інші інноваційні кейси.

Застосування SegWit

Для користувачів SegWit надає три основних переваги: підвищену безпеку у порівнянні з класичними адресами, швидші транзакції завдяки розширеній місткості блоку та нижчі комісії у порівнянні зі звичайними адресами. Використання адрес гаманця з відокремленими свідками дозволяє отримати ці переваги. Підтримка SegWit постійно зростає — провідні платформи та гаманці впроваджують цю функціональність у свої сервіси.

Формати адрес Bitcoin розділяються на чотири категорії з різними характеристиками. Адреси Legacy (P2PKH) починаються з "1" і є оригінальним форматом, який досі використовується. P2PKH — це Pay To Public Key Hash. Приклад: 1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u.

Адреси Nested (P2SH), що починаються з "3", — це мультипідписні адреси. P2SH (Pay-to-Script-Hash) використовує скрипти викупу і хеші для входу та виходу транзакції. Такі адреси підтримують складні функції, найчастіше — мультипідпис, коли для транзакції потрібно кілька підписів. Наприклад, для переказу з адреси, яку контролюють три сторони, можуть знадобитися два підписи. Приклад: 3EktnHQD7RiAE6uzMj2ZifT9YgRrkSgzQX.

Адреси Nested SegWit (P2SH) теж починаються з "3" і сумісні з SegWit. Вони використовують пакування P2SH, тому розпізнаються вузлами старого типу. Приклад: 3KF9nXowQ4asSGxRRzeiTpDjMuwM2nypAN. Користувачам не потрібно розрізняти мультипідписні та SegWit-адреси з "3": обидва формати підтримуються й можуть відправляти Bitcoin на адреси з "1" або "bc1". Зворотна сумісність прискорила впровадження SegWit у мережі Bitcoin.

Адреси Native SegWit (Bech32), що починаються з "bc1", — це нативні адреси із відокремленим свідком. У BIP173 у 2017 році визначено Bech32-адреси, створені спеціально для SegWit. Приклад: bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3. Вони не чутливі до регістру (використовуються лише 0-9 і a-z), що спрощує читання й виключає помилки. Формат використовує кодування Base32 замість Base58, має менше символів, підвищує ефективність і щільність даних у QR-кодах. Bech32 забезпечує вищу безпеку завдяки оптимізованій перевірці контрольної суми, мінімізуючи кількість помилкових адрес. Нативна сумісність із SegWit виключає потребу у додатковому місці для вбудовування адрес SegWit у P2SH, що знижує комісії та підвищує ефективність.

Для адрес segwit версії 0 з "bc1q" адреси Pay-to-Witness-Public-Key-Hash (P2WPKH) мають фіксовану довжину 42 символи, а Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH) — 62 символи. P2WPKH — це стандартні адреси, а P2WSH — для мультипідпису.

Уразливість, виявлена у 2019 році, показала, що адреси Bech32 із закінченням на "P" можуть пройти перевірку контрольної суми навіть з доданими "Q", що дозволяє випадково відправити Bitcoin на некоректну адресу, яку неможливо використати. Але ліміт довжини адрес SegWit (20 або 32 байти) усуває цю проблему, оскільки додаткові символи призводять до некоректної адреси, яку гаманець відхиляє.

Адреси P2TR (Bech32m) з "bc1p" — це Taproot-адреси. Приклад: bc1pqs7w62shf5ee3qz5jaywle85jmg8suehwhOawnqxevre9k7zvqdz2m. Для вирішення проблеми Bech32 запропоновано стандарт Bech32m, що додає цифру у формулу контрольної суми, забезпечуючи некоректність при додаванні символів. Стандарт застосовується лише до Taproot і майбутніх адрес, тоді як SegWit-адреси захищені лімітом довжини. Згідно з BIP0350, версія 0 native SegWit використовує Bech32, а версія 1 і вище — Bech32m. Адреси Taproot (версія 1) завжди починаються з "bc1p" і підтримують зберігання BTC NFT і Ordinals NFT.

Відмінності між адресами

Аналіз форматів адрес показує суттєву різницю у витратах на транзакції при використанні SegWit. Адреси SegWit з "3" економлять близько 24% комісії порівняно з класичними адресами ("1"), а нативні SegWit з "bc1" — 35%. Адреси SegWit ("bc1" або "3") дозволяють економити до 70% комісій порівняно з мультипідписними адресами ("3"). Taproot-адреси мають подібний рівень комісії до адрес з "3", але додатково підтримують BTC NFT і Ordinals NFT. Ефективність витрат робить SegWit-адреси зручними для користувачів і бізнесу, які прагнуть оптимізувати транзакційні витрати.

Висновок

Segregated Witness — це ключове оновлення для Bitcoin, що істотно збільшило кількість оброблюваних транзакцій у блоці та вирішило проблеми масштабування. Окрім розширення місткості, SegWit усуває вразливість до модифікації транзакцій та підвищує програмованість Bitcoin, відкриваючи шлях для Lightning Network. Багаторівнева обробка даних і розділення свідка від основної інформації покращили ефективність, безпеку та економічність Bitcoin. Провідні криптовалютні платформи інтегрували підтримку SegWit для різних форматів адрес: Legacy, Nested SegWit, Native SegWit і Taproot, кожен із яких має переваги для різних цілей. Масштабне впровадження SegWit, що продовжує зростати, підтверджує його ефективність у вирішенні проблем масштабування. У процесі розвитку Bitcoin інновації SegWit залишаються основою для майбутніх удосконалень, показуючи, що технологічні зміни можуть суттєво підвищити ефективність блокчейну без втрати безпеки чи децентралізації. Розуміння SegWit є необхідним для тих, хто прагне осягнути технічну структуру Bitcoin і напрям розвитку мережі.

FAQ

Що таке SegWit у Bitcoin?

SegWit — це оновлення Bitcoin, що розділяє дані свідка і транзакції, збільшуючи місткість і масштабованість. Це зменшує розмір транзакції, дозволяючи обробляти більше операцій у одному блоці.

Чи можна надсилати BTC на адресу SegWit?

Так, надсилати BTC на адресу SegWit можна. Система повністю сумісна, і транзакція буде оброблена як звичайна.

У чому різниця між BTC і SegWit?

BTC SegWit має нижчі комісії порівняно зі стандартним BTC. Для зниження комісії потрібна SegWit-адреса, але не всі біржі їх підтримують.