一、隔離見證的背景須知:
中本聰在設計比特幣的時候,規定了每個區塊的容量大小不能超過1M,而1M的空間容量所能記錄的交易筆數極為有限。在最早期,每個區塊1M的容量尚足以應付小眾市場的交易量,但當後期比特幣玩家激增後,就變得尤為擁堵。
比如,數據統計,比特幣網絡沒十分鐘更新一次新區塊,受制於1M的容量,每個區塊中包含的交易數最多不超過幾十筆。目前,比特幣平均每秒能處理7次交易。因此,特殊情況下,比特幣區塊鏈上最高時有上萬筆交易積壓,比特幣轉賬交易費高達幾十美元。網絡擁堵時,比特幣交易甚至需要花費好幾天才能被打包。
因此,加密圈用戶迫切地需要一種高效的技術方案,來解決比特幣交易處理速度慢的問題。更直白來說,就是讓大家的比特幣到賬速度更快,以及交易手續費(支付礦工的費用)更低。當然,這一切也直指比特幣網絡擴容問題。
二、隔離見證的大致思路:
隔離見證技術,是由比特幣開發者Pieter Wuille和其他比特幣核心貢獻者於2015年提出的,旨在解決交易處理速度問題的解決方案。在隨後的2017年,隔離見證被正式用於比特幣網絡上的軟分叉中,比特幣單個區塊的信息處理能力也由此提高至以前的1.7倍。目前,比特幣、萊特幣和比特幣現金這三大主流幣種,都已經開始採用了隔離見證。採用隔離見證帶來的利好主要有拓展區塊容量、提升交易速度,以及優化交易的延展性。下面,先大致介紹下隔離見證的技術原理和實現思路。
專業玩家都知道,在比特幣的每筆交易信息分為兩個部分:基礎交易數據+見證數據,前者記錄賬戶資金結餘,後者是驗證用戶身份。對於用戶而言,最關心的是賬戶資金結餘等事關資產的核心信息,驗證用戶身份環節無需在交易中占據過多成本。簡單來說,轉賬接收方只需要確認資產可用,無需明了發起方詳細信息。但是,在比特幣交易結構中,見證數據,也就是簽名信息占用了大量的存儲空間,進而耽誤了轉賬效率、增加了打包成本。隔離見證技術,就是將見證數據從交易信息中提出來單獨存儲,為交易「騰出空間、拓寬通道」。
三、隔離見證的主要優勢:
1.增加區塊容量:
數據統計,簽名信息在比特幣交易區塊中最多可以占用65%的空間。可想而知,採用隔離見證之後,原有的區塊存儲空間將得以釋放,進而可以處理更多的交易信息。
2.加快交易速率:
與以太坊Layer2的思路相通,將數據分層處理,以達到提高交易速率的目的。採用隔離見證後,比特幣交易系統會將更多的算力、更大的存儲,集中於交易信息的處理上,相較於之前的負擔大大減輕,TPS從理論上來看只增不減。數據顯示,採用隔離見證之後,平均每筆交易的成本降至1美元。
3.利好閃電網絡:
閃電網絡是討論度最高的比特幣二層協議擴容解決方案,設計主旨是鏈下解決比特幣的可擴展性問題。閃電網絡試圖在比特幣區塊鏈上新建一層網絡,同時架設一條支付通道,使得在任何極端情況下,大額的轉賬交易均能快速通暢地完成,這就可以理解為鏈下數據處理。而隔離見證在鏈上將優先級最高的數據快速處理,
為閃電網絡的執行紓解了大量的壓力,其實也間接地為閃電網絡創造了條件。
另外值得一提的是,隔離見證的技術架構下,交易數據和簽名數據完全剝離,整個交易處理系統中,用戶的簽名數據也是被排除在外的,因此就不存在交易信息被篡改的可能性,進而一鍵消除錯誤信息被永遠記錄在鏈上的可能性。對於交易信息修復程序的拓展和應用,也有積極的助益。
四、隔離見證的具體應用:
對於普通用戶來說,隔離見證技術帶來的利好主要有三點:
1)更安全,較普通地址而言,具有更高的安全性;2)更快速,可擴容區塊容量,檢查交易速度更快;3)更便宜,交易手續費比普通錢包地址更低廉。
那麼,這一技術如何運用到普通用戶身上呢?請打開你的錢包,如果採用隔離錢包地址完成接受比特幣轉賬,上述利好是可以切切實實享受到的。2020年8月底的一組數據顯示,比特幣的隔離見證使用率已達67%,目前的數據必然上了一個更高的台階。
目前來看,比特幣的地址格式主要分為4個類型:
1.Legacy(P2PKH)格式(以1開頭的地址)— 傳統地址
範例:1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u
比特幣最初的地址格式,至今仍在使用。P2PKH 指 Pay To PubKey Hash(付款至公鑰哈希)。
2.Nested(P2SH)格式(部分以3開頭的地址)— 多簽地址
範例:3EktnHQD7RiAE6uzMj2ZifT9YgRrkSgzQX
P2SH (Pay-to-Script-Hash),支付腳本哈希,即比特幣交易輸入輸出腳本,採用贖回腳本及贖回腳本哈希。其地址結構類似於 P2PKH,但它支持比傳統地址更複雜的功能。P2SH 腳本函數最常用於 multisig 地址,這些地址可以指定多重數字簽名來授權事務。舉個例子:某個3開頭的地址由三人控制,其中,任意兩人同意,便可發起轉賬。
上述兩種地址,都是傳統的交易轉賬地址,並未採用隔離見證技術。下面介紹兩種主流的隔離見證地址。
3.Nested SegWit (P2SH)格式(部分以3開頭的地址)— 隔離見證兼容地址
範例:3KF9nXowQ4asSGxRRzeiTpDjMuwM2nypAN
3開頭的地址:因為使用 P2SH 方式打包,所以隔離見證兼容地址,也以3開頭,舊節點能識別。
大家不需要知道以3開頭的比特幣地址,到底是多簽地址,還是隔離見證兼容地址,只需要知道以3 開頭的地址,被廣泛支持,可以向 1開頭 和 bc1 開頭的地址發送比特幣即可。
4.Native SegWit (Bech32)格式(地址bc1開頭)— 原生隔離見證地址
範例:bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3
Bech32編碼的地址,是專為SegWit開發的地址格式。Bech32在2017年底在BIP173被定義,該格式的主要特點之一是它不區分大小寫(地址中只包含0-9,az),因此在輸入時可有效避免混淆且更加易讀。
由於地址中需要的字符更少,地址使用Base32編碼而不是傳統的Base58,計算更方便、高效。數據可以更緊密地存儲在二維碼中。Bech32提供更高的安全性,更好地優化校驗和錯誤檢測代碼,將出現無效地址的機會降到最低。
Bech32地址本身與SegWit兼容。不需要額外的空間來將SegWit地址放入P2SH地址,因此使用Bech32格式地址,手續費會更低。
Bech32地址比舊的Base58(Base58Check編碼用於將比特幣中的字節數組編碼為人類可編碼的字符串)地址有幾個優點:
QR碼更小、更好地防錯、更加安全、不區分大小寫, 只由小寫字母組成,所以在閱讀輸入和理解時更容易。
另外,不同地址間更細微的差別,還體現在以下方面:
1)隔離見證兼容地址(部分3開頭)比傳統地址(1開頭)節省24%轉賬手續費;
2)原生隔離見證地址(bc1開頭)比傳統地址(1開頭)節省35%轉賬手續費;
3)隔離見證地址(bc1開頭和部分3開頭)比多簽地址(部分3開頭),最多可以節省 70% 轉賬手續費。
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