SegWit là gì? Giới thiệu phương pháp mở rộng quy mô trên chuỗi thông minh của Bitcoin

Bitcoin, đồng tiền mã hóa tiên phong, đã phải đối mặt với thách thức lớn về khả năng mở rộng khi số lượng người dùng ngày càng tăng. Ban đầu, Satoshi Nakamoto thiết kế Bitcoin với giới hạn kích thước khối là một triệu byte, chỉ xử lý được số lượng giao dịch hạn chế. Giai đoạn đầu, dung lượng này đáp ứng đủ nhu cầu thị trường ngách. Tuy nhiên, khi Bitcoin trở nên phổ biến, tình trạng tắc nghẽn mạng trở thành vấn đề nghiêm trọng. Mạng Bitcoin cập nhật khoảng mười phút một lần, chỉ xử lý trung bình bảy giao dịch mỗi giây, dẫn đến tồn đọng hàng chục nghìn giao dịch vào giờ cao điểm. Phí giao dịch tăng cao, thời gian xác nhận kéo dài đáng kể trong các giai đoạn tắc nghẽn. Điều này đòi hỏi giải pháp kỹ thuật mới để nâng cao tốc độ xử lý giao dịch và giảm chi phí.

Giới thiệu SegWit

Segregated Witness (SegWit) ra đời nhằm giải quyết vấn đề mở rộng của Bitcoin. Được đề xuất năm 2015 bởi Pieter Wuille cùng các thành viên Bitcoin Core, SegWit đánh dấu bước đột phá trong việc tăng thông lượng giao dịch. Công nghệ này được chính thức triển khai qua soft fork trên mạng Bitcoin vào năm 2017, giúp tăng 1,7 lần khả năng xử lý thông tin của từng khối. SegWit còn được áp dụng trên các đồng lớn như Litecoin và Bitcoin Cash. Lợi ích chính khi triển khai SegWit gồm mở rộng dung lượng khối, tăng tốc độ giao dịch, tối ưu khả năng mở rộng và giải quyết các giới hạn cốt lõi từng kìm hãm sự phát triển của Bitcoin. SegWit vẫn là một trong những nâng cấp giao thức quan trọng nhất lịch sử Bitcoin, tạo nền tảng cho hiệu quả mạng lưới vượt trội.

Nguyên lý kỹ thuật của SegWit

Để hiểu sự đổi mới của SegWit, cần xem xét cấu trúc giao dịch Bitcoin. Mỗi giao dịch gồm hai phần: dữ liệu giao dịch cơ bản và dữ liệu xác thực (witness). Dữ liệu giao dịch ghi lại số dư tài khoản, số tiền chuyển; dữ liệu witness chứa chữ ký xác nhận danh tính người dùng. Người dùng chỉ quan tâm đến thông tin tài sản cốt lõi như số dư tài khoản, còn xác thực danh tính không cần lưu trữ nhiều trong hồ sơ giao dịch. Người nhận chỉ cần xác nhận tài sản có sẵn mà không cần biết chi tiết về người gửi.

Tuy nhiên, cấu trúc giao dịch Bitcoin truyền thống để dữ liệu witness—đặc biệt là chữ ký—chiếm tới 65% dung lượng khối. Điều này làm chậm xử lý chuyển khoản và tăng chi phí đóng gói. SegWit giải quyết vấn đề này bằng cách tách riêng dữ liệu witness ra khỏi thông tin giao dịch chính. Việc tách biệt này giúp tận dụng dung lượng khối hiệu quả hơn, tăng tốc độ xử lý và giảm gánh nặng tính toán cho mạng lưới. Nhờ tách dữ liệu witness, SegWit tái cấu trúc cơ bản cách tổ chức, xác thực giao dịch Bitcoin, tạo nên phương thức quản lý dữ liệu blockchain tối ưu hơn.

Ưu điểm chính của SegWit

SegWit mang lại nhiều lợi ích nâng cao chức năng và trải nghiệm người dùng Bitcoin. Đầu tiên, SegWit tăng dung lượng khối nhờ giải phóng không gian lưu trữ từng bị chữ ký chiếm dụng. Thống kê cho thấy dữ liệu chữ ký chiếm tới 65% dung lượng khối giao dịch. Sau khi triển khai SegWit, dung lượng được giải phóng giúp xử lý nhiều giao dịch hơn trong cùng kích thước khối.

Tiếp đến, SegWit tăng tốc độ giao dịch nhờ xử lý dữ liệu theo tầng, tương tự các giải pháp layer-2 của Ethereum. Hệ thống giao dịch Bitcoin tập trung nhiều sức mạnh tính toán và dung lượng lưu trữ cho xử lý thông tin cốt lõi, giảm gánh nặng mạng lưới. Nhờ đó, số lượng giao dịch/giây (TPS) tăng theo lý thuyết; thực tế, chi phí giao dịch trung bình đã giảm mạnh sau SegWit.

Thứ ba, SegWit tạo điều kiện thuận lợi cho Lightning Network—giải pháp mở rộng layer-2 nổi bật nhất của Bitcoin để xử lý các thách thức mở rộng ngoài chuỗi. Lightning Network xây thêm một lớp mạng trên blockchain Bitcoin với các kênh thanh toán riêng biệt, cho phép xử lý nhanh các giao dịch chuyển tiền lớn thông qua xử lý dữ liệu ngoài chuỗi. SegWit bổ trợ hiệu quả cho việc xử lý dữ liệu ưu tiên cao trên chuỗi, giảm áp lực cho Lightning Network, tạo điều kiện cho giải pháp mở rộng phức tạp hơn.

Bên cạnh đó, khuôn khổ kỹ thuật của SegWit hoàn toàn tách biệt dữ liệu giao dịch với dữ liệu chữ ký. Suốt quá trình xử lý giao dịch, dữ liệu chữ ký người dùng không còn nằm trong hồ sơ giao dịch chính, loại bỏ nguy cơ sửa đổi thông tin giao dịch. Kiến trúc này ngăn việc ghi thông tin sai vĩnh viễn lên chuỗi và hỗ trợ mở rộng, ứng dụng các chương trình sửa lỗi giao dịch. Ngoài ra, SegWit còn là nền tảng cho Bitcoin Ordinals, mở rộng giới hạn lưu trữ dữ liệu tùy ý trong giao dịch, cho phép khắc inscription lên từng satoshi. Nâng cấp Taproot năm 2021 tiếp nối nền tảng này, xây dựng hệ thống lưu trữ dữ liệu witness tùy ý, mở rộng giới hạn dữ liệu và thúc đẩy sự ra đời của NFT Bitcoin Ordinals cùng nhiều ứng dụng sáng tạo khác.

Ứng dụng SegWit trong thực tế

Với người dùng phổ thông, SegWit mang đến ba lợi ích chính: bảo mật cao hơn so với địa chỉ truyền thống, tốc độ xử lý giao dịch nhanh nhờ mở rộng dung lượng khối, và phí giao dịch thấp hơn so với địa chỉ ví thông thường. Người dùng chỉ cần sử dụng địa chỉ ví witness tách biệt khi chuyển Bitcoin là đã hưởng các lợi ích này. Tỷ lệ sử dụng SegWit tiếp tục tăng mạnh, các nền tảng tiền mã hóa và nhà cung cấp ví lớn đều đã hỗ trợ SegWit toàn diện trên dịch vụ.

Định dạng địa chỉ Bitcoin chủ yếu chia làm bốn loại, mỗi loại có đặc điểm riêng. Địa chỉ Legacy (P2PKH) bắt đầu bằng "1" là định dạng gốc của Bitcoin, còn sử dụng đến nay. P2PKH viết tắt của Pay To Public Key Hash. Ví dụ: 1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u.

Địa chỉ Nested (P2SH) bắt đầu bằng "3" là địa chỉ đa chữ ký. P2SH (Pay-to-Script-Hash) dùng script đổi thưởng và hash script đổi thưởng cho các script đầu vào, đầu ra. Địa chỉ này hỗ trợ các chức năng phức tạp hơn địa chỉ truyền thống, thường dùng cho sắp xếp đa chữ ký, nhiều chữ ký số xác nhận giao dịch. Ví dụ: địa chỉ do ba bên kiểm soát có thể yêu cầu hai chữ ký để chuyển khoản. Ví dụ: 3EktnHQD7RiAE6uzMj2ZifT9YgRrkSgzQX.

Địa chỉ Nested SegWit (P2SH) cũng bắt đầu bằng "3", là địa chỉ witness tách biệt tương thích. Do dùng phương pháp đóng gói P2SH, các địa chỉ này vẫn được node cũ nhận diện. Ví dụ: 3KF9nXowQ4asSGxRRzeiTpDjMuwM2nypAN. Người dùng không cần phân biệt giữa địa chỉ đa chữ ký và witness tách biệt tương thích bắt đầu bằng "3"—cả hai đều được hỗ trợ rộng rãi, có thể gửi Bitcoin đến các địa chỉ "1" hoặc "bc1". Tính năng tương thích ngược này giúp SegWit được triển khai thuận lợi trên toàn hệ sinh thái Bitcoin.

Địa chỉ Native SegWit (Bech32) bắt đầu bằng "bc1" là địa chỉ witness tách biệt gốc. Được BIP173 quy định năm 2017, địa chỉ Bech32 phát triển riêng cho SegWit. Ví dụ: bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3. Đặc điểm chính: không phân biệt chữ hoa-thường (chỉ có 0-9, a-z), tránh nhầm lẫn và dễ đọc. Định dạng này dùng mã hóa Base32 thay Base58 truyền thống, cần ít ký tự hơn, tối ưu tính toán và lưu trữ trong mã QR. Bech32 tăng bảo mật nhờ kiểm tra lỗi tối ưu, giảm nguy cơ địa chỉ không hợp lệ. Tương thích gốc với SegWit giúp tiết kiệm không gian, không cần nhúng địa chỉ SegWit vào P2SH, giảm phí giao dịch, tăng hiệu quả.

Với địa chỉ segwit phiên bản 0 bắt đầu bằng "bc1q", địa chỉ Pay-to-Witness-Public-Key-Hash (P2WPKH) dài cố định 42 ký tự, còn Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH) cố định 62 ký tự. P2WPKH dùng cho địa chỉ thông thường, P2WSH dùng cho địa chỉ đa chữ ký.

Một lỗ hổng phát hiện năm 2019 cho thấy địa chỉ Bech32 kết thúc bằng "P" vẫn vượt qua kiểm tra lỗi nếu thêm ký tự "Q", có thể khiến Bitcoin bị gửi tới địa chỉ không dùng được. Tuy nhiên, giới hạn độ dài địa chỉ SegWit (20 hoặc 32 byte) ngăn vấn đề này, vì ký tự dư tạo địa chỉ không hợp lệ, phần mềm ví sẽ từ chối.

Địa chỉ P2TR (Bech32m) bắt đầu bằng "bc1p" là địa chỉ Taproot. Ví dụ: bc1pqs7w62shf5ee3qz5jaywle85jmg8suehwhOawnqxevre9k7zvqdz2m. Để khắc phục lỗ hổng Bech32, tiêu chuẩn Bech32m được đề xuất, thêm một chữ số vào công thức kiểm tra lỗi, đảm bảo ký tự dư luôn tạo checksum không hợp lệ. Tiêu chuẩn mới này chỉ áp dụng cho Taproot và các địa chỉ tương lai, còn SegWit vẫn được bảo vệ bởi giới hạn độ dài hiện tại. Theo BIP0350, segwit gốc phiên bản 0 vẫn dùng Bech32, phiên bản 1 trở lên dùng Bech32m. Địa chỉ Taproot (phiên bản 1) luôn bắt đầu bằng "bc1p", hỗ trợ lưu trữ BTC NFT và chức năng Ordinals NFT.

Sự khác biệt giữa các loại địa chỉ

Phân tích định dạng địa chỉ cho thấy sự khác biệt lớn về chi phí khi ứng dụng SegWit. Địa chỉ tương thích SegWit (bắt đầu bằng "3") tiết kiệm khoảng 24% phí chuyển khoản so với địa chỉ truyền thống (bắt đầu bằng "1"). Địa chỉ SegWit gốc (bắt đầu "bc1") tiết kiệm khoảng 35% phí so với địa chỉ truyền thống. Địa chỉ SegWit ("bc1" hoặc "3") tiết kiệm tới 70% phí chuyển khoản so với địa chỉ đa chữ ký (cũng bắt đầu bằng "3"). Địa chỉ Taproot có phí tương tự địa chỉ "3" nhưng hỗ trợ lưu trữ BTC NFT và Ordinals NFT. Những ưu thế chi phí này khiến địa chỉ SegWit ngày càng hấp dẫn với người dùng Bitcoin và doanh nghiệp muốn tối ưu chi phí giao dịch.

Kết luận

Segregated Witness đánh dấu bước tiến quan trọng trong tiến trình phát triển của Bitcoin, giúp tăng số giao dịch xử lý mỗi khối và giải quyết các thách thức mở rộng then chốt. Ngoài mở rộng dung lượng giao dịch, SegWit còn khắc phục lỗ hổng sửa đổi giao dịch hiếm gặp, nâng cao khả năng lập trình của Bitcoin, mở đường cho các giải pháp như Lightning Network. Phương pháp xử lý dữ liệu theo tầng và tách witness khỏi thông tin giao dịch cốt lõi đã cải thiện mạnh hiệu suất, bảo mật, hiệu quả chi phí của Bitcoin. Hiện nay, các nền tảng tiền mã hóa lớn đã hỗ trợ SegWit trên nhiều định dạng địa chỉ như Legacy, Nested SegWit, Native SegWit và Taproot, mỗi loại phù hợp từng mục đích sử dụng. Việc SegWit được áp dụng rộng rãi, tăng trưởng mạnh từ khi triển khai chứng minh hiệu quả trong giải quyết giới hạn mở rộng ban đầu của Bitcoin. Khi Bitcoin tiếp tục phát triển, đổi mới của SegWit sẽ là nền tảng cho các cải tiến tương lai, chứng minh nâng cấp giao thức đúng đắn có thể nâng hiệu suất blockchain mà không ảnh hưởng nguyên tắc bảo mật, phi tập trung. Hiểu rõ SegWit là chìa khóa cho bất kỳ ai muốn nắm bắt kiến trúc kỹ thuật và xu hướng phát triển của Bitcoin.

FAQ

SegWit trong Bitcoin là gì?

SegWit là bản nâng cấp giúp tách dữ liệu witness khỏi dữ liệu giao dịch, tăng dung lượng và khả năng mở rộng. Giải pháp này giúp giảm kích thước giao dịch, cho phép nhiều giao dịch hơn mỗi khối.

Tôi có thể gửi BTC đến địa chỉ SegWit không?

Có, bạn có thể gửi BTC đến địa chỉ SegWit. Địa chỉ này hoàn toàn tương thích và giao dịch sẽ được xử lý như bình thường.

Khác biệt giữa BTC và SegWit là gì?

BTC SegWit có phí giao dịch thấp hơn BTC tiêu chuẩn. Muốn được giảm phí cần sử dụng địa chỉ SegWit, tuy nhiên không phải sàn nào cũng hỗ trợ.