SegWit là gì? Giới thiệu phương pháp mở rộng chuỗi khối thông minh của Bitcoin

Segregated Witness (SegWit) được xem là bước tiến công nghệ mang tính bước ngoặt trong quá trình phát triển của Bitcoin, giải quyết các rào cản về khả năng mở rộng khi mạng lưới vượt qua giai đoạn thị trường ngách ban đầu. Khi Satoshi Nakamoto xây dựng Bitcoin, ông đã đặt giới hạn dung lượng 1 triệu byte cho mỗi khối, một quy định trở nên ngày càng bất cập khi Bitcoin trở thành xu hướng toàn cầu. Với chu kỳ tạo khối khoảng 10 phút/lần và tốc độ xử lý chỉ khoảng 7 giao dịch/giây, Bitcoin thường xuyên phải đối mặt với tình trạng tắc nghẽn mạng, khiến hàng chục nghìn giao dịch bị tồn đọng, phí tăng lên tới hàng chục đô la và thời gian xử lý kéo dài nhiều ngày vào các dịp cao điểm. SegWit ra đời nhằm khắc phục nút thắt này, tăng tốc độ xử lý giao dịch và giảm phí mà vẫn duy trì tính an toàn của mạng lưới.

Giới thiệu về SegWit

Segregated Witness lần đầu tiên được đề xuất năm 2015 bởi Pieter Wuille cùng các thành viên Bitcoin Core như giải pháp toàn diện cho giới hạn tốc độ xử lý giao dịch. Công nghệ này chính thức được kích hoạt trên mạng Bitcoin qua soft fork năm 2017, lập tức nâng khả năng xử lý thông tin mỗi khối lên gấp 1,7 lần. Đây là cột mốc quan trọng của Bitcoin về mặt kỹ thuật mà không cần một đợt hard fork gây tranh cãi.

SegWit nhanh chóng được các đồng tiền mã hóa lớn như Litecoin và Bitcoin Cash áp dụng để tận dụng các ưu điểm vượt trội. Ba lợi ích lớn nhất khi triển khai SegWit gồm: mở rộng dung lượng khối cho phép nhiều giao dịch hơn, tăng tốc độ nhờ cấu trúc dữ liệu tối ưu và cải thiện khả năng mở rộng để hỗ trợ tăng trưởng mạng lưới. Những cải tiến này đã giải quyết các vấn đề cấp bách nhất của cộng đồng người dùng và phát triển về hoạt động thanh toán trên Bitcoin.

Nguyên lý kỹ thuật của SegWit

Để hiểu SegWit, cần xem xét cấu trúc cốt lõi của giao dịch Bitcoin. Mỗi giao dịch gồm hai phần: dữ liệu cơ bản và dữ liệu chứng thực. Dữ liệu giao dịch ghi nhận các thông tin quan trọng như số dư và số tiền chuyển, còn dữ liệu chứng thực dùng xác minh danh tính người dùng qua chữ ký mật mã. Người dùng chủ yếu quan tâm đến thông tin về tài sản, còn xác thực danh tính là cần thiết nhưng không nhất thiết phải chiếm nhiều dung lượng trong giao dịch.

Thiết kế ban đầu của Bitcoin thiếu hiệu quả do dữ liệu chứng thực—đặc biệt là chữ ký—chiếm phần lớn dung lượng trong khối, ảnh hưởng đến hiệu quả chuyển khoản và tăng chi phí đóng gói. Đối với giao dịch thông thường, bên nhận thực tế chỉ cần xác nhận tài sản sẵn sàng chuyển mà không cần biết chi tiết quá trình xác thực của bên gửi.

Giải pháp của SegWit là tách dữ liệu chứng thực khỏi thông tin giao dịch chính và lưu trữ riêng biệt. Điều này vừa giảm kích thước dữ liệu giao dịch trong khối, vừa cho phép nhiều giao dịch hơn trong giới hạn một megabyte, đồng thời tăng tốc xử lý. Bằng cách tách chữ ký, SegWit tối ưu hóa việc sử dụng dung lượng khối mà không làm ảnh hưởng tới bảo mật hay chức năng.

Các lợi thế nổi bật của SegWit

SegWit mang lại nhiều lợi thế vượt trội, làm thay đổi hiệu suất hoạt động và nâng cao trải nghiệm người dùng Bitcoin.

Mở rộng dung lượng khối

Kết quả phân tích cho thấy chữ ký giao dịch có thể chiếm tới 65% dung lượng khối Bitcoin. SegWit tách riêng dữ liệu này, giải phóng không gian lưu trữ cho thông tin giao dịch. Thay đổi kiến trúc này giúp tăng dung lượng khối mà không cần sửa đổi giới hạn 1 megabyte, cho phép xử lý nhiều giao dịch hơn trong mỗi khối. Điều này giúp tận dụng hiệu quả tối đa không gian khối, trực tiếp giải quyết bài toán mở rộng của Bitcoin.

Tăng tốc độ giao dịch

SegWit áp dụng phương pháp xử lý dữ liệu theo tầng, tương tự giải pháp layer-2 của Ethereum, nâng cao thông lượng giao dịch. Sau khi triển khai SegWit, hệ thống Bitcoin tập trung tài nguyên tính toán và lưu trữ cho xử lý thông tin giao dịch thực, giảm gánh nặng xác minh chữ ký. Phương pháp này giúp giảm tải tính toán so với cấu trúc cũ, về lý thuyết tăng tốc độ giao dịch mỗi giây (TPS). Thực tế cho thấy, phí giao dịch trung bình giảm mạnh sau khi áp dụng SegWit, đồng thời giảm tắc nghẽn mạng lưới.

Tương thích nổi bật với Lightning Network

Lightning Network là giải pháp mở rộng layer-2 nổi bật của Bitcoin, xử lý giao dịch ngoài chuỗi để khắc phục vấn đề mở rộng. Lightning Network bổ sung tầng mạng trên blockchain Bitcoin, mở kênh thanh toán cho giao dịch nhanh và khối lượng lớn. Quá trình xử lý ngoài chuỗi này bổ trợ cho SegWit vốn ưu tiên xử lý dữ liệu quan trọng trên blockchain.

SegWit giảm tải cho blockchain chính, tạo điều kiện thuận lợi cho Lightning Network vận hành. Tách dữ liệu giao dịch và chữ ký còn nâng cao bảo mật: loại bỏ hoàn toàn dữ liệu chữ ký khỏi một số giai đoạn xử lý, loại trừ nguy cơ giao dịch bị sửa đổi (transaction malleability). Điều này đảm bảo thông tin sai lệch không thể ghi vĩnh viễn lên blockchain, đồng thời hỗ trợ các chương trình sửa thông tin giao dịch và mở rộng giao thức tương lai.

SegWit cũng là nền tảng cho công nghệ Bitcoin ordinals, mở rộng giới hạn chèn dữ liệu tuỳ ý trong giao dịch. Nhờ đó, inscription có thể khắc lên từng satoshi của Bitcoin. Nâng cấp Taproot tiếp tục phát triển hệ thống lưu trữ dữ liệu chứng thực tuỳ ý, mở rộng giới hạn dữ liệu trong giao dịch, cho phép tạo NFT Bitcoin ordinals như hiện nay.

Ứng dụng thực tế của SegWit

Với người dùng phổ thông, SegWit mang lại ba lợi ích rõ rệt ảnh hưởng trực tiếp tới việc sử dụng tiền mã hóa hàng ngày. Một là địa chỉ SegWit an toàn hơn nhờ cấu trúc mật mã và khả năng chống chỉnh sửa. Hai là giao dịch nhanh hơn nhờ dung lượng khối mở rộng và xác minh tăng tốc. Ba là phí giao dịch thấp hơn đáng kể so với địa chỉ ví cũ, giảm tới 35% so với định dạng truyền thống.

Người dùng chỉ cần sử dụng địa chỉ ví SegWit để nhận Bitcoin là tự động hưởng các ưu điểm trên. Tỷ lệ áp dụng SegWit liên tục tăng mạnh, phản ánh sự công nhận rộng rãi trong cộng đồng Bitcoin và các nhà cung cấp dịch vụ.

Địa chỉ Bitcoin chia thành nhiều loại, mỗi loại có đặc điểm riêng biệt:

Địa chỉ Legacy

Legacy (P2PKH) là địa chỉ truyền thống bắt đầu bằng số 1, ví dụ: 1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u. P2PKH (Pay To PubKey Hash) chỉ việc thanh toán tới mã băm khóa công khai. Địa chỉ này không được hưởng các tối ưu của SegWit.

Địa chỉ SegWit lồng (Nested SegWit)

Địa chỉ SegWit lồng (P2SH) bắt đầu bằng số 3, ví dụ: 3KF9nXowQ4asSGxRRzeiTpDjMuwM2nypAN. Địa chỉ này sử dụng Pay-to-Script-Hash (P2SH), kích hoạt chức năng SegWit đồng thời tương thích với nút cũ chưa hỗ trợ SegWit gốc. P2SH hỗ trợ tính năng phức tạp, phổ biến nhất cho địa chỉ đa chữ ký. Địa chỉ bắt đầu bằng số 3 gửi được cả tới địa chỉ bắt đầu bằng số 1 và bc1.

Địa chỉ SegWit gốc

Địa chỉ SegWit gốc (Bech32) bắt đầu bằng bc1q, ví dụ: bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3. Địa chỉ Bech32 (theo BIP173) chỉ gồm ký tự 0-9, a-z, không phân biệt hoa/thường, giúp chống nhầm lẫn và dễ nhập liệu.

Bech32 sử dụng mã hóa Base32 thay cho Base58, giúp ngắn gọn và lưu trữ hiệu quả hơn khi dùng mã QR. Tính năng mã kiểm lỗi (checksum) tối ưu của Bech32 giúp giảm tối đa nguy cơ nhập sai. Địa chỉ này tương thích SegWit gốc nên không cần thêm dung lượng để nhúng vào P2SH, nhờ đó phí giao dịch giảm. Bech32 có nhiều ưu điểm như mã QR nhỏ, chống lỗi, bảo mật cao, không phân biệt hoa/thường, dễ đọc vì chỉ dùng chữ thường.

Địa chỉ SegWit version 0 bắt đầu bằng bc1q: Pay-to-Witness-Public-Key-Hash (P2WPKH) dài 42 ký tự, Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH) dài 62 ký tự. P2WPKH thường dùng cho địa chỉ cá nhân, P2WSH cho địa chỉ đa chữ ký.

Có một lỗ hổng nhỏ: nếu ký tự cuối của Bech32 là P, nhập thêm Q vẫn vượt kiểm tra checksum mà không báo lỗi. Tuy nhiên, SegWit giới hạn độ dài 20/32 byte, nên nhập Q dư sẽ tạo địa chỉ quá dài và ví sẽ từ chối giao dịch.

Địa chỉ Taproot

Địa chỉ P2TR (Bech32m) bắt đầu bằng bc1p, ví dụ: bc1pqs7w62shf5ee3qz5jaywle85jmg8suehwhOawnqxevre9k7zvqdz2mOn. Để khắc phục lỗ hổng checksum Bech32, tiêu chuẩn Bech32m (BIP0350) bổ sung một chữ số vào công thức checksum đảm bảo các ký tự thừa sẽ tạo checksum không hợp lệ.

Bech32m áp dụng riêng cho địa chỉ Taproot và các chuẩn mới, còn SegWit version 0 giữ chuẩn Bech32 cũ do đã được bảo vệ bằng giới hạn độ dài dữ liệu. Địa chỉ Taproot version 1 bắt đầu bằng bc1p, hỗ trợ lưu trữ BTC NFT và Ordinals NFT.

Khác biệt giữa các loại địa chỉ

So sánh phí giữa các định dạng địa chỉ cho thấy sự chênh lệch lớn, ảnh hưởng trực tiếp tới trải nghiệm và chi phí giao dịch:

• Địa chỉ SegWit tương thích (bắt đầu bằng số 3) tiết kiệm khoảng 24% phí so với địa chỉ truyền thống (bắt đầu bằng số 1)
• Địa chỉ SegWit gốc (bắt đầu bằng bc1) tiết kiệm khoảng 35% phí so với địa chỉ truyền thống (bắt đầu bằng số 1)
• Địa chỉ SegWit (bắt đầu bằng bc1, một số bắt đầu bằng số 3) tiết kiệm tới 70% phí so với địa chỉ đa chữ ký (bắt đầu bằng số 3)
• Địa chỉ Taproot hỗ trợ lưu trữ BTC NFT và Ordinals NFT với phí giao dịch tương đương địa chỉ bắt đầu bằng số 3

Điều này phản ánh hiệu quả sử dụng không gian khối và xử lý giao dịch của từng chuẩn địa chỉ. Định dạng mới thường có hiệu quả chi phí và chức năng vượt trội hơn.

Kết luận

Segregated Witness là cột mốc quan trọng trong tiến trình phát triển Bitcoin, giải quyết triệt để các vấn đề mở rộng mà vẫn đảm bảo tương thích ngược và bảo mật. Việc tách dữ liệu chứng thực khỏi dữ liệu giao dịch giúp nâng dung lượng khối lên 1,7 lần mà không thay đổi giới hạn 1 megabyte, thể hiện giải pháp kiến trúc thông minh thay vì thay đổi giao thức gây tranh cãi.

SegWit mang lại lợi ích nổi bật: mở rộng dung lượng khối, tăng tốc xác nhận giao dịch, giảm phí, loại bỏ rủi ro chỉnh sửa giao dịch. Ngoài ra, SegWit còn đặt nền móng cho các giải pháp mở rộng như Lightning Network và các ứng dụng sáng tạo như Bitcoin ordinals, NFT.

Việc các đồng tiền mã hóa lớn như Bitcoin, Litecoin, Bitcoin Cash áp dụng rộng rãi SegWit khẳng định hiệu quả và vai trò thiết yếu của công nghệ này. Hạ tầng tiền mã hóa hiện đại đã tích hợp đầy đủ SegWit và địa chỉ Taproot, giúp người dùng giao dịch tối ưu, phí thấp và tiếp cận ứng dụng mới. Khi Bitcoin tiếp tục phát triển, SegWit là bước ngoặt cho thấy cải tiến giao thức hợp lý đem lại hiệu suất vượt trội mà vẫn duy trì giá trị cốt lõi và bảo mật. Hiểu rõ SegWit là điều kiện tiên quyết để tối ưu hóa trải nghiệm giao dịch và tận dụng toàn diện hạ tầng Bitcoin hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

SegWit trong Bitcoin là gì?

SegWit (Segregated Witness) là bản nâng cấp Bitcoin tách riêng chữ ký giao dịch khỏi dữ liệu, giúp tăng tốc độ và dung lượng khối. Công nghệ này triển khai từ năm 2017 để khắc phục vấn đề mở rộng.

Tôi có thể gửi BTC đến địa chỉ SegWit không?

Có, bạn có thể gửi BTC tới địa chỉ SegWit. Giao dịch sẽ được xử lý bình thường vì địa chỉ SegWit hoàn toàn tương thích với giao dịch Bitcoin thông thường.

Sự khác biệt giữa BTC và SegWit là gì?

BTC SegWit có phí giao dịch thấp hơn so với BTC tiêu chuẩn. Để thực hiện giao dịch SegWit cần dùng địa chỉ SegWit, tuy nhiên không phải mọi sàn đều hỗ trợ định dạng này.