一文读懂:什么是比特币交易中的“隔离见证”地址?

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欧易
2022.04.08

一、隔离见证的背景须知:

中本聪在设计比特币的时候,规定了每个区块的容量大小不能超过1M,而1M的空间容量所能记录的交易笔数极为有限。在最早期,每个区块1M的容量尚足以应付小众市场的交易量,但当后期比特币玩家激增后,就变得尤为拥堵。

比如,数据统计,比特币网络没十分钟更新一次新区块,受制于1M的容量,每个区块中包含的交易数最多不超过几十笔。目前,比特币平均每秒能处理7次交易。因此,特殊情况下,比特币区块链上最高时有上万笔交易积压,比特币转账交易费高达几十美元。网络拥堵时,比特币交易甚至需要花费好几天才能被打包。

因此,加密圈用户迫切地需要一种高效的技术方案,来解决比特币交易处理速度慢的问题。更直白来说,就是让大家的比特币到账速度更快,以及交易手续费(支付矿工的费用)更低。当然,这一切也直指比特币网络扩容问题。

二、隔离见证的大致思路:

隔离见证技术,是由比特币开发者Pieter Wuille和其他比特币核心贡献者于2015年提出的,旨在解决交易处理速度问题的解决方案。在随后的2017年,隔离见证被正式用于比特币网络上的软分叉中,比特币单个区块的信息处理能力也由此提高至以前的1.7倍。目前,比特币、莱特币和比特币现金这三大主流币种,都已经开始采用了隔离见证。采用隔离见证带来的利好主要有拓展区块容量、提升交易速度,以及优化交易的延展性。下面,先大致介绍下隔离见证的技术原理和实现思路。

专业玩家都知道,在比特币的每笔交易信息分为两个部分:基础交易数据+见证数据,前者记录账户资金结余,后者是验证用户身份。对于用户而言,最关心的是账户资金结余等事关资产的核心信息,验证用户身份环节无需在交易中占据过多成本。简单来说,转账接收方只需要确认资产可用,无需明了发起方详细信息。但是,在比特币交易结构中,见证数据,也就是签名信息占用了大量的存储空间,进而耽误了转账效率、增加了打包成本。隔离见证技术,就是将见证数据从交易信息中提出来单独存储,为交易“腾出空间、拓宽通道”。

三、隔离见证的主要优势:

1.增加区块容量:

数据统计,签名信息在比特币交易区块中最多可以占用65%的空间。可想而知,采用隔离见证之后,原有的区块存储空间将得以释放,进而可以处理更多的交易信息。

2.加快交易速率:

与以太坊Layer2的思路相通,将数据分层处理,以达到提高交易速率的目的。采用隔离见证后,比特币交易系统会将更多的算力、更大的存储,集中于交易信息的处理上,相较于之前的负担大大减轻,TPS从理论上来看只增不减。数据显示,采用隔离见证之后,平均每笔交易的成本降至1美元。

3.利好闪电网络

闪电网络是讨论度最高的比特币二层协议扩容解决方案,设计主旨是链下解决比特币的可扩展性问题。闪电网络试图在比特币区块链上新建一层网络,同时架设一条支付通道,使得在任何极端情况下,大额的转账交易均能快速通畅地完成,这就可以理解为链下数据处理。而隔离见证在链上将优先级最高的数据快速处理,

为闪电网络的执行纾解了大量的压力,其实也间接地为闪电网络创造了条件。

另外值得一提的是,隔离见证的技术架构下,交易数据和签名数据完全剥离,整个交易处理系统中,用户的签名数据也是被排除在外的,因此就不存在交易信息被篡改的可能性,进而一键消除错误信息被永远记录在链上的可能性。对于交易信息修复程序的拓展和应用,也有积极的助益。

四、隔离见证的具体应用:

对于普通用户来说,隔离见证技术带来的利好主要有三点:

1)更安全,较普通地址而言,具有更高的安全性;2)更快速,可扩容区块容量,检查交易速度更快;3)更便宜,交易手续费比普通钱包地址更低廉。

那么,这一技术如何运用到普通用户身上呢?请打开你的钱包,如果采用隔离钱包地址完成接受比特币转账,上述利好是可以切切实实享受到的。2020年8月底的一组数据显示,比特币的隔离见证使用率已达67%,目前的数据必然上了一个更高的台阶。

目前来看,比特币的地址格式主要分为4个类型:

1.Legacy(P2PKH)格式(以1开头的地址)— 传统地址

范例:1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u

比特币最初的地址格式,至今仍在使用。P2PKH 指 Pay To PubKey Hash(付款至公钥哈希)。

2.Nested(P2SH)格式(部分以3开头的地址)— 多签地址

范例:3EktnHQD7RiAE6uzMj2ZifT9YgRrkSgzQX

P2SH (Pay-to-Script-Hash),支付脚本哈希,即比特币交易输入输出脚本,采用赎回脚本及赎回脚本哈希。其地址结构类似于 P2PKH,但它支持比传统地址更复杂的功能。P2SH 脚本函数最常用于 multisig 地址,这些地址可以指定多重数字签名来授权事务。举个例子:某个3开头的地址由三人控制,其中,任意两人同意,便可发起转账。

上述两种地址,都是传统的交易转账地址,并未采用隔离见证技术。下面介绍两种主流的隔离见证地址。

3.Nested SegWit (P2SH)格式(部分以3开头的地址)— 隔离见证兼容地址

范例:3KF9nXowQ4asSGxRRzeiTpDjMuwM2nypAN

3开头的地址:因为使用 P2SH 方式打包,所以隔离见证兼容地址,也以3开头,旧节点能识别。

大家不需要知道以3开头的比特币地址,到底是多签地址,还是隔离见证兼容地址,只需要知道以3 开头的地址,被广泛支持,可以向 1开头 和 bc1 开头的地址发送比特币即可。

4.Native SegWit (Bech32)格式(地址bc1开头)— 原生隔离见证地址

范例:bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3

Bech32编码的地址,是专为SegWit开发的地址格式。Bech32在2017年底在BIP173被定义,该格式的主要特点之一是它不区分大小写(地址中只包含0-9,az),因此在输入时可有效避免混淆且更加易读。

由于地址中需要的字符更少,地址使用Base32编码而不是传统的Base58,计算更方便、高效。数据可以更紧密地存储在二维码中。Bech32提供更高的安全性,更好地优化校验和错误检测代码,将出现无效地址的机会降到最低。

Bech32地址本身与SegWit兼容。不需要额外的空间来将SegWit地址放入P2SH地址,因此使用Bech32格式地址,手续费会更低。

Bech32地址比旧的Base58(Base58Check编码用于将比特币中的字节数组编码为人类可编码的字符串)地址有几个优点:

QR码更小、更好地防错、更加安全、不区分大小写, 只由小写字母组成,所以在阅读输入和理解时更容易。

另外,不同地址间更细微的差别,还体现在以下方面:

1)隔离见证兼容地址(部分3开头)比传统地址(1开头)节省24%转账手续费;

2)原生隔离见证地址(bc1开头)比传统地址(1开头)节省35%转账手续费;

3)隔离见证地址(bc1开头和部分3开头)比多签地址(部分3开头),最多可以节省 70% 转账手续费。

目前,欧易平台重磅推出的MetaX钱包已支持用户在转账和充值时,使用隔离见证地址,以优化使用体验、降低使用费率、提高转账速度。