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一文读懂比特币交易中的“隔离见证”地址

2023-09-25 16:51:06 | 来源： | 作者：佚名

随着区块链技术的发展，比特币作为第一个成功的加密货币，备受关注,比特币的隔离见证地址是一种创新的技术，旨在解决比特币交易延展性攻击的问题,在本文中，我们将详细探讨比特币交易中的“隔离见证”地址，并提供相应的源代码示例

一文读懂比特币交易中的“隔离见证”地址

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，比特币网络每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。

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。

此外，隔离见证也被视为 Ordinals BTC NFT的第一个先兆，扩大了可以在交易中放置多少任意数据的限制，从而为在比特币每个聪上篆刻铭文提供了前提条件。2021年，Taproot创建了更容易存储任意见证数据的系统，并继续对一个比特币交易中放置数据限制进行了拓展，从而让今天存在的 BTC Ordinals NFT 诞生实现。

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。

5. Native P2WPKH / Native P2WSH（Bech32）格式（地址 bc1q开头）— 原生隔离见证地址

Native P2WPKH 范例：bc1qmgjswfb6eXcmuJgLxvMxAo1tth2QCyyPYt8shz

Native P2WSH 范例：bc1q09zjqeetautmyzrxn9d2pu5c5glv6zcmj3qx5axrltslu90p88pqykxdv4wj

对于版本 0 的隔离见证地址，它们总是以 bc1q 开头

Pay-to-Witness-Public-Key-Hash（P2WPKH）地址的生成， P2WPKH 地址长度固定为 42 字符

Pay-to-Witness-Script-Hash（P2WSH）地址， P2WSH 地址长度固定为 62 字符

P2WPKH 通常用在普通的地址上，P2WSH 通常用在多签地址中。

2019 年，人们发现如果一个 bech32 地址的最后一个字符是 P，如果意外在后面多输入了一个或几个 Q，依然能通过校验和验证，也不会收到输入错误的提示。钱包软件会认为地址输入正确，任由将比特币发送至错误地址，导致这笔比特币无法被花费，就像我们在上文解释的那样。

好消息是bech32 只用于 SegWit，而 SegWit 地址有长度限制 —— 只能是 20 个字节或 32 个字节。幸运的是，如果在长度为 20 或 32 字节的地址后面多输了一个 Q，输入的地址就会因为超出长度限制而无效。钱包会发现这个问题，并拒绝发送比特币。人们原本考虑针对 Taproot 引入类似的地址长度限制，但是下文提到的解决方案免去了这一需求。灵活的地址长度更有助于我们未来改进 Taproot。

6.P2TR（Bech32m）格式（地址bc1p开头）——Taproot地址

范例：bc1pqs7w62shf5ee3qz5jaywle85jmg8suehwhOawnqxevre9k7zvqdz2mOn

为了修复 bech32 的漏洞，有人提议了一个叫作 bech32m 的新标准(9)。bech32m 实际上是非常简单的改变：在 bech32 校验和公式中额外添加了一个数字，以确保任何新增字符都会生成无效校验和。这个新标准只应用于 Taproot 地址和未来地址。对于 SegWit 地址来说，一切都没有改变，因为它们已经有了 20 或 32 字节长度限制的保护。

为了缓解 Bech32 的上述缺点，在 BIP0350 中提出了 Bech32m 地址：

对于版本为 0 的原生隔离见证地址，使用以前的 Bech32；
对于版本为 1（或者更高）的原生隔离见证地址，则使用新的 Bech32m。

对于 Bech32m 地址，当版本为 1 时，它们总是以 bc1p 开头（即 Taproot 地址）。

最后，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。

4）Taproot地址，支持BTC NFT持有和Ordinals NFT打新，转账手续费类似3开头

目前，欧易平台重磅推出的欧易web3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。同时，欧易web3钱包也已全面支持了Ordinals BRC-20和 BTC NFT所依赖的Taproot 地址，您可在欧易web3钱包尽享 BTC 生态。

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