Що таке SegWit? Вступ до ефективного підходу масштабування Bitcoin у мережі

Технологія Segregated Witness (SegWit) є ключовим етапом розвитку Bitcoin. Вона вирішує основні проблеми пропускної здатності транзакцій і ефективності мережі. Початковий дизайн Bitcoin, створений Satoshi Nakamoto, обмежує розмір блока одним мегабайтом, що дозволяє розміщувати лише обмежену кількість транзакцій. На початку, коли кількість користувачів була невеликою, цього вистачало. Швидке розширення призвело до перевантаження мережі. Новий блок у мережі Bitcoin створюється приблизно кожні десять хвилин. Через обмеження одного мегабайта кожен блок може містити лише кілька десятків транзакцій. Це забезпечує середню швидкість приблизно сім транзакцій за секунду. У періоди пікового навантаження виникають затримки, комісії можуть досягати десятків доларів, а підтвердження займає кілька днів. Криптовалютна спільнота терміново потребувала ефективного технічного рішення для підвищення пропускної здатності транзакцій Bitcoin, зниження комісій і скорочення часу підтвердження.

Впровадження SegWit

Технологія SegWit була запропонована у 2015 році розробником Bitcoin Pieter Wuille та іншими учасниками Bitcoin Core. Мета – вирішити проблеми швидкості обробки транзакцій і масштабованості мережі. У 2017 році SegWit офіційно впровадили через soft fork у мережі Bitcoin, що стало важливим етапом технічного розвитку. Впровадження SegWit збільшило обсяг обробки інформації в одному блоці Bitcoin у 1,7 раза. Технологію SegWit широко прийняли основні криптовалюти, зокрема Bitcoin, Litecoin і Bitcoin Cash. Основні переваги SegWit – розширена місткість блоку, пришвидшена обробка транзакцій і підвищена масштабованість. Це зробило Bitcoin більш ефективним і зручним для повсякденного використання. Для користувачів, які прагнуть оптимальної ефективності, використання SegWit-гаманця стало важливою умовою.

Технічні принципи SegWit

Технічна основа SegWit полягає у новому способі структурування даних транзакцій у блокчейні Bitcoin. Кожна транзакція Bitcoin складається з двох частин: основних даних транзакції та даних свідка (witness data). Основні дані містять інформацію про баланси рахунків та суми переказу. Дані свідка підтверджують особу користувача через цифровий підпис. Для більшості користувачів важливо отримати інформацію про активи – баланси та суми переказу. Підтвердження особи не потребує великого обсягу пам’яті в структурі транзакції. Одержувачу Bitcoin важливо переконатися, що активи доступні та легітимні, а деталі процесу підтвердження особи відправника не мають суттєвого значення.

Головна ідея SegWit полягає в тому, що дані свідка, тобто інформація про підписи, займають надмірно багато місця в блоці транзакцій Bitcoin. Це впливає на ефективність переказів і підвищує витрати майнерів на упаковку транзакцій. SegWit вирішує цю проблему, виокремлюючи дані свідка з основної транзакційної інформації та зберігаючи їх окремо у спеціальній структурі. Така сегрегація звільняє простір у блоці, дозволяє обробляти більше транзакцій в одному блоці та прискорює обробку транзакцій. Відокремлення даних свідка від основної інформації транзакції є фундаментальним архітектурним покращенням, яке підвищує ефективність мережі Bitcoin без втрати безпеки чи цілісності даних. Ця технічна інновація є основою підвищеної продуктивності кожного SegWit-гаманця.

Основні переваги SegWit

Технологія SegWit надає суттєві переваги для мережі Bitcoin і користувачів. По-перше, SegWit значно збільшує місткість блоку шляхом усунення неефективного використання простору під підписи. Статистика показує, що підписні дані можуть займати до 65% простору блоку транзакцій Bitcoin. Завдяки SegWit і відокремленню даних свідка, основний простір блоку звільняється для додаткової транзакційної інформації, що розширює пропускну здатність мережі без зміни базового обмеження в один мегабайт. Такий підхід дозволяє обробляти значно більшу кількість транзакцій у межах наявної інфраструктури, що робить використання SegWit-гаманця ще більш цінним.

По-друге, SegWit значно підвищує швидкість обробки транзакцій завдяки багаторівневій структурі даних, подібній до layer-2 рішень Ethereum. Після впровадження SegWit система транзакцій Bitcoin концентрує більше обчислювальних і пам’яті ресурсів на обробці основної інформації транзакцій. Ця оптимізація знижує навантаження на мережу та теоретично збільшує кількість транзакцій за секунду (TPS). Дані показують, що після впровадження SegWit середня вартість однієї транзакції істотно знизилася, що означає менші комісії для користувачів SegWit-гаманців.

Третя перевага SegWit – створення сприятливих умов для Lightning Network, яка є layer-2 рішенням для масштабування Bitcoin поза основним блокчейном. Lightning Network створює додатковий рівень мережі з платіжними каналами поверх блокчейну Bitcoin. Завдяки цьому великі перекази можна здійснювати швидко навіть у складних умовах, використовуючи off-chain обробку даних. SegWit виконує ефективну обробку пріоритетних даних у блокчейні, зменшує навантаження на основний блокчейн і сприяє впровадженню Lightning Network.

Крім того, архітектура SegWit повністю розділяє основні дані транзакцій і дані підписів у всій системі обробки транзакцій. Це виключає дані підпису з проблеми змінності транзакцій, усуває ризик зміни інформації та запобігає внесенню неправильної інформації до блокчейну. Така архітектура також сприяє розвитку програм для відновлення транзакційної інформації. SegWit є передумовою для появи Bitcoin ordinals, розширюючи межі введення довільних даних у транзакції, що дозволило створювати гравіювання на окремих сатоші. Оновлення Taproot у 2021 році розвило цю концепцію, спростивши зберігання довільних даних свідка й розширивши ліміти, що дало змогу створювати Bitcoin ordinals-невзаємозамінні токени.

Як застосовується SegWit

Для пересічних користувачів SegWit надає три основні переваги при використанні Bitcoin. По-перше, SegWit забезпечує підвищений рівень безпеки завдяки покращеній архітектурі адрес. По-друге, він пришвидшує обробку транзакцій завдяки розширеній місткості блоку та швидшій перевірці транзакцій. По-третє, транзакції через SegWit-адреси мають нижчі комісії порівняно з класичними адресами, що робить використання Bitcoin більш економічно доцільним для повсякденних операцій.

Практичне використання SegWit для користувачів здійснюється через вибір адреси гаманця. Якщо користувач обирає SegWit-адресу для отримання Bitcoin, він автоматично отримує всі зазначені переваги. Дані за кілька років показують, що рівень використання SegWit у Bitcoin досягав 67%, і продовжує зростати. Для оптимізації транзакцій слід розуміти формати Bitcoin-адрес та правильно використовувати SegWit-гаманець.

Адреси Bitcoin поділяються на чотири основні типи, кожен із власними характеристиками та сценаріями використання. Legacy-адреси (P2PKH), що починаються з цифри 1, є початковим форматом адрес Bitcoin, який досі використовується. Наприклад, "1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u". Позначення P2PKH означає Pay To PubKey Hash, тобто оплату на хеш публічного ключа. Ці класичні адреси не підтримують технологію SegWit і не мають її переваг. Для отримання переваг SegWit-гаманця користувачам слід переходити на нові формати.

Адреси формату Nested (P2SH), деякі з яких починаються з цифри 3, слугують мультипідписними адресами. Наприклад, "3EktnHQD7RiAE6uzMj2ZifT9YgRrkSgzQX". P2SH розшифровується як Pay-to-Script-Hash, використовуючи скрипти викупу та їх хеші для входів і виходів транзакцій Bitcoin. Ця структура схожа на P2PKH, але підтримує складніші сценарії. Функції P2SH найчастіше застосовуються для мультипідписних адрес, де можна вказати декілька підписів для авторизації транзакції. Наприклад, адреса з початком 3 може контролюватися трьома сторонами, і для переказу потрібно підтвердження щонайменше двох із них.

Адреси формату Nested SegWit (P2SH), які також починаються з 3, є сумісними із SegWit. Наприклад, "3KF9nXowQ4asSGxRRzeiTpDjMuwM2nypAN". Оскільки ці адреси використовують упаковку P2SH, вони розпізнаються старими вузлами та водночас підтримують технологію SegWit. Це оптимальний варіант переходу на SegWit-гаманець із збереженням сумісності. Користувачам не потрібно розрізняти мультипідписні адреси та адреси SegWit, які починаються з 3 – достатньо знати, що адреси з початком 3 підтримуються більшістю сервісів і можуть надсилати Bitcoin на адреси з початком 1 або bc1.

Адреси формату Native SegWit (Bech32), що починаються з "bc1", є нативними адресами Segregated Witness. Наприклад, "bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3". Адреси Bech32 були розроблені спеціально для SegWit і визначені у BIP173 наприкінці 2017 року. Важлива особливість – нечутливість до регістру, ці адреси містять лише символи 0-9 і a-z, що мінімізує помилки при введенні та підвищує читабельність. Вони використовують кодування Base32 замість традиційного Base58, що дозволяє використовувати менше символів і оптимізує зберігання у QR-кодах. Bech32 підвищує безпеку завдяки покращеним кодам перевірки помилок, що зменшує ризик некоректних адрес. Оскільки це нативний формат SegWit, він не потребує додаткового простору для упаковки адрес SegWit у P2SH, що знижує комісії. Для користувачів, які прагнуть максимальної ефективності, нативний SegWit-гаманець із адресами Bech32 забезпечує найкращі результати.

Адреси формату Native P2WPKH/P2WSH (Bech32) є ще одним видом нативних адрес Segregated Witness. Для адрес segwit версії 0 вони завжди починаються з "bc1q". Адреси P2WPKH мають фіксовану довжину 42 символи, а P2WSH – 62 символи. P2WPKH використовують для стандартних адрес, P2WSH – для мультипідписних адрес. Раніше була виявлена уразливість: якщо останній символ адреси Bech32 – P, і випадково додати одну або кілька Q, адреса проходила перевірку контрольної суми без помилки. Однак, адреси SegWit мають обмеження довжини – 20 або 32 байти. Додавання зайвої Q створює некоректну адресу, що перевищує ліміт, і SegWit-гаманець відхиляє таку транзакцію.

Адреси формату P2TR (Bech32m), що починаються з "bc1p", є адресами Taproot. Наприклад, "bc1pqs7w62shf5ee3qz5jaywle85jmg8suehwhOawnqxevre9k7zvqdz2mOn". Для усунення вразливості Bech32 була запропонована нова специфікація Bech32m з додатковою цифрою у формулі контрольної суми, що забезпечує некоректність при додаванні зайвих символів. Цей стандарт застосовується лише до адрес Taproot і майбутніх форматів, а чинні адреси SegWit залишаються захищеними завдяки обмеженню довжини. Відповідно до BIP0350, адреси segwit версії 0 використовують старий стандарт Bech32, а версії 1 і вище – новий Bech32m. Для адрес версії 1 (Taproot) Bech32m має початок "bc1p". Сучасні SegWit-гаманці підтримують всі ці формати адрес без обмежень.

Тонкі відмінності між адресами

Різні формати адрес Bitcoin мають важливі відмінності у комісіях та функціональності. Адреси SegWit з початком 3 дають змогу економити близько 24% на комісіях порівняно з класичними адресами з початком 1. Нативні адреси SegWit з початком bc1 забезпечують ще більшу економію – приблизно 35% порівняно з традиційними адресами 1. Порівняно з мультипідписними адресами 3, SegWit-адреси bc1 або 3 дозволяють знизити комісії до 70%, що суттєво вигідно для користувачів SegWit-гаманців. Адреси Taproot підтримують зберігання BTC NFT і функціонал Ordinals NFT, мають комісії, схожі на адреси з початком 3, і надають розширені можливості для нових сценаріїв використання Bitcoin.

Висновки

Технологія Segregated Witness є переломним досягненням у розвитку Bitcoin. Вона вирішує питання пропускної здатності, швидкості обробки та ефективності мережі. Розділення даних свідка та основної інформації транзакції дозволяє збільшити місткість блоку до 1,7 раза без зміни базового ліміту одного мегабайта. Це архітектурне оновлення дозволяє знизити комісії, скоротити час підтвердження й підвищити захист від атак на змінність транзакцій. Технологія широко впроваджена у провідних криптовалютах. Рівень використання SegWit у Bitcoin перевищував 67% і продовжує зростати.

Формати адрес, створені завдяки SegWit – Legacy, Nested, Native SegWit і Taproot – забезпечують різний рівень оптимізації. Нативні SegWit-адреси дають найбільше скорочення комісій – до 35% порівняно з класичними форматами. SegWit закладає основу для просунутих рішень масштабування, таких як Lightning Network, і дозволяє використовувати інноваційні застосування Bitcoin ordinals і NFT. Сучасні криптовалютні платформи та централізовані біржі повністю інтегрували підтримку SegWit-гаманців для різних криптовалют, що забезпечує користувачам легкий доступ до всіх переваг. З розвитком Bitcoin як засобу збереження вартості й інструменту розрахунків роль SegWit у підвищенні ефективності мережі та зниженні витрат на транзакції залишається фундаментально важливою для довгострокової життєздатності та широкого поширення Bitcoin. Технологія показує, як продумані оновлення протоколу вирішують питання масштабування, зберігаючи сумісність і безпеку мережі, й формують стандарт для майбутніх удосконалень Bitcoin. Для користувачів, які прагнуть оптимізувати роботу з Bitcoin, вибір SegWit-гаманця є практичним рішенням, що дає відчутні переваги у витратах й ефективності обробки транзакцій.

FAQ

Що таке SegWit-гаманець?

SegWit-гаманець підтримує технологію Segregated Witness у Bitcoin. Вона підвищує ефективність і масштабованість транзакцій та дозволяє обробляти більше транзакцій у кожному блоці.

Чи можна надіслати BTC на адресу SegWit?

Так, можна надіслати BTC на адресу SegWit. Технологія SegWit сумісна з усіма гаманцями Bitcoin. Нативні адреси SegWit починаються з 'bc1' і мають нижчі комісії.

У чому різниця між Bitcoin і SegWit?

Bitcoin – це оригінальна криптовалюта. SegWit – це оновлення протоколу Bitcoin, що підвищує ефективність транзакцій і знижує комісії. SegWit не є окремою монетою.