Що таке SegWit? Огляд ефективного підходу масштабування Bitcoin у блокчейні

Технологія Segregated Witness (SegWit) стала ключовою інновацією для розвитку Bitcoin. Вона вирішила головні проблеми масштабованості, що виникли через розширення мережі після початкового етапу її використання. На момент створення Bitcoin Сатоші Накамото обмежив розмір блока одним мегабайтом, і це було достатньо для початкової фази криптовалюти. З ростом популярності Bitcoin це обмеження призвело до перевантаження мережі. Новий блок у мережі Bitcoin з'являється приблизно кожні десять хвилин. Через обмеження в один мегабайт кожен блок містить лише обмежену кількість транзакцій — часто лише кілька десятків. Це призводить до середньої пропускної здатності — близько семи транзакцій на секунду — та до значних затримок у періоди пікового навантаження. Користувачі часто отримують затримки з транзакціями на кілька днів, а комісії зростають до десятків доларів. У результаті виникла потреба у технічному рішенні для прискорення обробки транзакцій Bitcoin і зниження вартості.

Впровадження SegWit

SegWit став відповіддю на проблему масштабованості Bitcoin. Технологію запропонував у 2015 році розробник Bitcoin Пітер Вюлле разом з іншими учасниками Bitcoin Core. SegWit розробляли для вирішення обмежень швидкості обробки транзакцій. Перед впровадженням технологія пройшла ретельну розробку та тестування. Офіційне впровадження відбулося через soft fork у мережі Bitcoin у 2017 році. Це стало важливим етапом — пропускна здатність одного блока Bitcoin збільшилася у 1,7 рази. Вплив SegWit поширився і на інші криптовалюти, такі як Litecoin та Bitcoin Cash. Основні переваги SegWit — це розширення місткості блока, пришвидшення обробки транзакцій і оптимізація масштабованості. Ці зміни покращили досвід користувачів, зробивши транзакції Bitcoin швидшими, надійнішими та більш економічними.

Технічні основи SegWit

Щоб зрозуміти SegWit, необхідно розглянути базову структуру транзакцій Bitcoin. Кожна транзакція Bitcoin складається з двох головних частин: базових даних транзакції та даних свідка. Дані транзакції містять ключову інформацію — баланси рахунків і суми переказів. Дані свідка використовують для підтвердження особи користувача через цифровий підпис. Користувачі цікавляться насамперед інформацією про активи, наприклад балансом, а ідентифікація потрібна, але не повинна займати зайві ресурси зберігання чи обробки. На практиці одержувачу достатньо підтвердження наявності активів і їх дійсності; детальна інформація про відправника не потрібна.

Початкову структуру транзакції Bitcoin ускладнювало те, що дані свідка — зокрема підпис — займали надмірний обсяг у кожному блоці. Це знижувало ефективність переказів і збільшувало витрати для майнерів. Інновація SegWit — це вилучення даних свідка з основної інформації транзакції та окреме їх зберігання. Такий поділ дає змогу ефективно використовувати простір блока, прискорити обробку транзакцій і зменшити навантаження на мережу. Відокремлення цих компонентів дозволяє мережі Bitcoin зосередити ресурси на обробці ключової інформації транзакції, а верифікацію виконувати оптимізовано.

Основні переваги SegWit

SegWit дає три головні переваги для Bitcoin. По-перше, SegWit помітно збільшує місткість блока. Аналіз показує, що інформація про підпис може займати до 65% простору транзакційного блока Bitcoin. З упровадженням SegWit цей простір стає доступним для додаткових транзакцій, що розширює пропускну здатність мережі без зміни обмеження на розмір блока.

По-друге, SegWit значно прискорює обробку транзакцій. За аналогією з рішеннями другого рівня Ethereum, дані Bitcoin проходять багаторівневу обробку для підвищення пропускної здатності. Після впровадження SegWit система транзакцій Bitcoin концентрує більше ресурсів на обробці основної інформації транзакції. Такий підхід знижує навантаження на мережу та підвищує кількість транзакцій за секунду (TPS). Досвід показує, що ефективність витрат на транзакції після впровадження SegWit зросла.

По-третє, SegWit створює умови для роботи Lightning Network — найвідомішої системи другого рівня для масштабування Bitcoin через позачасову обробку даних. Lightning Network формує додатковий рівень над блокчейном Bitcoin, використовуючи платіжні канали для швидких великих переказів навіть у надзвичайних умовах. Поки Lightning Network обробляє дані поза блокчейном, SegWit ефективно керує пріоритетними даними на основному ланцюгу, знижуючи навантаження на блокчейн і сприяючи застосуванню Lightning Network.

Крім цього, архітектура SegWit повністю розділяє дані транзакції та дані підпису, виключаючи інформацію про підпис користувача із системи обробки транзакцій. Це унеможливлює підробку інформації про транзакцію й запобігає фіксації помилкових даних у блокчейні. Функція також сприяє розширенню та застосуванню програм для ремонту інформації про транзакції. SegWit став основою для Bitcoin ordinals, розширивши ліміт на розміщення довільних даних у транзакціях і дозволяючи наносити написи на окремі сатоші. Оновлення Taproot у 2021 році продовжило цю ідею, створивши системи для простішого зберігання довільних даних свідка та подальшого розширення обмежень на дані, що дало змогу розробити Bitcoin ordinals non-fungible tokens.

SegWit в апаратних гаманцях та підтримка native SegWit

Для користувачів SegWit дає три ключові переваги: посилену безпеку порівняно з традиційними адресами, швидшу обробку транзакцій завдяки розширеній місткості блока та нижчі комісії у порівнянні зі стандартними гаманець адресами. Отримати ці переваги можна, використовуючи адреси гаманців з підтримкою SegWit для переказів Bitcoin, зокрема із апаратними гаманцями Ledger. Після впровадження рівень використання SegWit у Bitcoin значно зріс, а розповсюдження native SegWit продовжує зростати.

Адреси Bitcoin існують у чотирьох основних форматах. Legacy (P2PKH) адреси починаються з «1» і є оригінальним форматом адрес Bitcoin, який досі використовується. Це адреси Pay To Public Key Hash, що відповідають початковим стандартам Bitcoin. Nested (P2SH) адреси, що починаються з «3», є мультипідписними адресами. Адреси Pay-to-Script-Hash підтримують складніші функції, ніж традиційні адреси, і часто використовуються для мультипідписних конфігурацій, коли для проведення транзакції потрібно кілька цифрових підписів. Наприклад, адреса під контролем трьох осіб може вимагати два підписи для здійснення переказу. Формати Legacy та Nested — це рішення до SegWit.

Сучасні адреси SegWit існують у двох основних варіантах. Nested SegWit (P2SH) адреси, які також починаються з «3», є сумісними з SegWit. Вони використовують упаковку P2SH, яка забезпечує сумісність із вузлами старої версії та дозволяє користуватися перевагами SegWit. Native SegWit (Bech32) адреси починаються з «bc1» і є рідними адресами SegWit. Стандарт BIP173 наприкінці 2017 року визначив кодування Bech32 для реалізації native SegWit. Такі адреси нечутливі до регістру, містять лише символи 0-9 та малі літери a-z, що знижує ризик помилок і підвищує читабельність. Формат використовує кодування Base32 замість традиційного Base58, вимагаючи менше символів, що дає змогу ефективніше розраховувати та компактно зберігати у QR-кодах. Native SegWit Bech32 адреси забезпечують більшу безпеку завдяки оптимізованій контрольній сумі, мінімізують ризики недійсних адрес, пропонують сумісність з native SegWit і нижчі комісії. Апаратні гаманці Ledger повністю підтримують native SegWit адреси, забезпечуючи користувачам безпечне холодне зберігання та вигоди від знижених комісій і підвищеної ефективності.

Native P2WPKH та P2WSH — це адреси SegWit версії 0, які завжди починаються з «bc1q». Адреси Pay-to-Witness-Public-Key-Hash (P2WPKH) мають фіксовану довжину 42 символи для звичайних адрес, а Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH) — 62 символи для мультипідписних реалізацій. У форматі Bech32 було виявлено вразливість: якщо останній символ адреси — «P», а додатково введено символи «Q», перевірка контрольної суми може пройти успішно. Однак обмеження на довжину native SegWit адрес (20 або 32 байти) не дозволили втрати коштів — зайві символи створювали недійсні адреси, які гаманці не обробляли.

Для вирішення цієї вразливості запропоновано стандарт Bech32m, який змінює формулу контрольної суми, гарантує недійсність адрес із додатковими символами. Стандарт описаний у BIP0350. Bech32m застосовують лише до Taproot адрес та майбутніх форматів, а native SegWit адреси версії 0 працюють за початковим стандартом Bech32. Формат P2TR (Bech32m), адреси якого починаються з «bc1p», — це Taproot адреси, що підтримують розширені функції, зокрема зберігання BTC NFT та Ordinals NFT. Ledger та інші сучасні апаратні гаманці підтримують як native SegWit, так і Taproot адреси, що дозволяє користувачам користуватися новітніми протоколами Bitcoin із максимальною безпекою.

Відмінності між форматами адрес

Аналіз різниці між адресами показує суттєві відмінності у вартості переказів. Адреси, сумісні з SegWit (починаються з «3»), дозволяють економити близько 24% комісії порівняно з Legacy адресами (починаються з «1»). Native SegWit адреси (починаються з «bc1») дають змогу знизити комісії на 35% порівняно з Legacy адресами. Порівняно з мультипідписними адресами (починаються з «3»), native SegWit адреси (починаються з «bc1» або «3») дозволяють економити до 70% комісії. Taproot адреси підтримують зберігання BTC NFT і Ordinals NFT, забезпечуючи конкурентний рівень комісій. Такі відмінності підтверджують економічні переваги використання новіших форматів, особливо native SegWit, і дають користувачам реальні фінансові вигоди разом із технічними поліпшеннями. Апаратні гаманці з підтримкою native SegWit, такі як Ledger, дають змогу користувачам максимально заощаджувати й зберігати Bitcoin з найвищим рівнем безпеки.

Висновок

Технологія Segregated Witness стала переломним етапом у розвитку Bitcoin. Вона значно підвищила пропускну здатність мережі й вирішила головні проблеми масштабованості. Окрім розширення пропускної здатності, SegWit усуває експлойти, пов'язані з мінливістю транзакцій, і покращує програмованість Bitcoin, забезпечуючи впровадження рішень для масштабування, таких як Lightning Network. Впровадження SegWit на основних платформах підтверджує її практичну цінність — сучасні криптовалютні гаманці й апаратні пристрої, зокрема Ledger, повністю підтримують native SegWit для Bitcoin, Litecoin і Bitcoin Cash, оптимізуючи досвід користувачів завдяки зниженню комісій і прискоренню переказів. Підтримка Taproot адрес відкриває можливості для Ordinals BRC-20 і BTC NFT. Виробники апаратних гаманців, як Ledger, забезпечують безпечне зберігання Bitcoin й повне використання переваг SegWit. Успішна реалізація SegWit демонструє, як інноваційні рішення долають обмеження блокчейну, зберігаючи безпеку та децентралізацію. З розвитком Bitcoin SegWit залишається основою ефективного масштабування, збереження принципів і розширення можливостей для інновацій.

FAQ

Що таке native SegWit у Ledger?

Native SegWit — це найсучасніший формат адрес Bitcoin на пристроях Ledger. Він забезпечує нижчі комісії, швидку обробку транзакцій і ефективність блокчейну через зменшений розмір транзакції.

Чи можна переказати з native SegWit на SegWit?

Так, можна здійснити переказ із native SegWit на SegWit. Це стандартна транзакція, оскільки обидва типи адрес сумісні в мережі Bitcoin.

Який формат варто обрати — Bitcoin Taproot чи native SegWit?

Native SegWit оптимальний для економічних регулярних транзакцій, а Taproot має розширені можливості приватності й смартконтрактів. Вибирайте формат відповідно до ваших потреб.

Чи варто використовувати native SegWit?

Так, native SegWit — це ефективне рішення. Він забезпечує підвищену ефективність, нижчі комісії та більшу безпеку порівняно з традиційними форматами адрес. Формат широко використовується й вважається найсучаснішим для транзакцій Bitcoin.