SegWit如何提高比特币的容量和可塑性？
如何透過 SegWit 增強比特幣的容量及修正交易可塑性
比特幣作為首個加密貨幣，不斷演進以滿足用戶對擴展性、安全性與效率日益增長的需求。近年來最重要的升級之一是 Segregated Witness（SegWit），於2017年8月推出。此升級解決了兩個關鍵問題：增加交易容量與降低交易可塑性。了解 SegWit 如何實現這些改進，能提供寶貴的見解，讓我們理解比特幣持續發展以及其支援更廣泛生態系統的能力。
什麼是 SegWit？為何要引入？
Segregated Witness（SegWit）是一項針對比特幣協議的軟分叉升級，旨在提升網路擴展性與安全性。最初在2015年提出為 BIP 141，並於2017年8月1日正式啟用。推動 SegWit 的主要動機，是為了解決由比特幣原始設計所帶來的限制——尤其是其固定1MB區塊大小上限——以及應對與交易可塑性相關的漏洞。
在引入 SegWit 之前，每個區塊因大小限制只能容納有限數量的交易。隨著採用率提高，導致網路擁堵、手續費上升、確認時間變慢——最終阻礙了比特幣在日常使用中的有效擴展。
此外，交易可塑性的問題也構成安全風險，它允許惡意行為者甚至用戶自己，在確認前修改某些部分（如簽名），而不使整筆交易失效。這可能干擾像支付通道或建立於比特幣之上的智能合約等複雜操作。
SegWit 如何提升交易容量？
SegWit 的核心優點之一，是能有效增加每個區塊內可以容納的交易數量，而不直接改變基本1MB區塊大小限制。
簽名資料分離
SegWit's 主要創新，在於將驗證簽名所需之 witness 資料（數位簽章）從其他部分中分離出來。在傳統方式中：
簽章嵌入每筆輸入中；
而啟用 SegWit 後：
- Witness 資料（簽章）被移到主體之外。
- 剩餘核心資料保持不變，但會引用這段獨立 witness 資訊。
此種分離，使節點可以獨立驗證簽章，提高處理效率。因此：
- 區塊能容納更多筆交易，因為簽章資料不再佔據主體空間；
- 雖然原始字節大小未有絕對提升（仍維持約1MB上限），但透過此方式，在典型使用情境下，相當於提高了約四倍吞吐量——通常稱作「區塊權重」而非嚴格尺寸限制。
區塊權重概念
Bitcoin 協議現採用「區塊權重」制度，不同資料類型根據是否屬於 witness 部分賦予不同權重：
- 非 witness 資料全額計算；
- witness 資料則因壓縮效果較佳，被賦予較低比例；
此系統允許含有 segregated witness 資料之區塊，有更大整體容量，同時符合原本規範，是向擴展方案邁出的重要一步，也兼容現有基礎設施。
SegWIT 如何降低交易可塑性？
長久以來，交易可塑性一直是 Bitcoin 開發者和使用者面臨的一大難題，它指的是：惡意或無意修改某些非關鍵部分，例如簽名腳本，即使不影響資金轉移，也會改變該筆交易唯一識別碼（TXID）。
可塑性的問題
在引入SegWit之前：
- 攻擊者可以在廣播後、確認前修改簽名腳本；
- 此舉會產生不同 TXID，但底層資金仍未受影響；
這造成依賴 TXID 預測和追蹤支付或智能合約執行等應用困難。例如閃電網絡通道就高度依賴預測一致且不可篡改的 TXID，以確保快速結算和安全操作。
設計如何修復？
將所有與簽名相關資訊移至標準序列化之外獨立存在，即 witness 欄位內部，使得：
- 核心部分與易被篡改之签署脚本相互獨立；
- 僅存放于 witness 中之签名內容，不再影響 TXID 計算，因此任何只修改 witnesses 的行為，都無法更改已經廣播完成且已確定記錄下來的 TXID；
結果是：一旦廣播後，TXID 即成不可更改 ，極大地增強了基礎協議層及其建立之上的多層應用信任度。
推廣效果及其他好處
自2017年啟動以來，目前超過 90% 的 Bitcoin 轉帳已採用了 segwit 格式 —— 不僅代表業界接受，更證明技術上的有效實施。这带来了诸多直接或间接利益，包括：
- 手續費降低：儘管手續費受到市場供需波動影響，但 segwit 提高效率，有助穩定長期費率。
- 確認速度加快：容量提升意味著每個區塊能處理更多事務，高峰期排隊等待時間縮短。
- 安全性能增強：減少可塑性的同時，也支持如閃電網絡等先進功能，使得鏈下即時結算更加可靠、安全。
實施挑戰及未來發展方向
儘管優勢明顯，但初期推行 segmentation 時也遇到一些阻力，例如部分礦工擔心軟分叉可能帶來鏈分裂風險，以及早期部署中的安全疑慮。不過經過嚴謹測試階段，大多問題都得到妥善解決，包括部署前後皆有充分驗證流程保障系統穩定運作。
未來趨勢包括：
- Schnorr 簽名等技術持續優化，可進一步改善 scalability，
- Taproot 提升私密性能，
- 持續研究則朝向推高整體吞吐能力，同時維持去中心化標準邁進。
為何今日理解 Witness 分離如此重要？
投資人和開發者都應該瞭解：
- segwit 如何改善網路容量，以評估高需求期間表現；
- 它如何修復可塑性的缺陷，也是許多 Layer2 解決方案的重要基石；
- 理解這些技術細節，有助於制定建構具彈性的去中心化應用策略，
透過創新設計，如將 witnesses 與主體事務隔離 — 且利用軟分叉平滑實現 — ，Segregated Witness 展示出協議演進如何支持 blockchain 在快速科技革新中的持久生命力。
關鍵詞: 比特幣擴展能力 、 比特幣可塑性 、 segwit 升級 、 比特幣容量提升 、 blockchain 優化 、 鏈下方案 、 閃電網絡相容
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2025-05-09 16:53
SegWit如何提高比特币的容量和可塑性？
如何透過 SegWit 增強比特幣的容量及修正交易可塑性
比特幣作為首個加密貨幣，不斷演進以滿足用戶對擴展性、安全性與效率日益增長的需求。近年來最重要的升級之一是 Segregated Witness（SegWit），於2017年8月推出。此升級解決了兩個關鍵問題：增加交易容量與降低交易可塑性。了解 SegWit 如何實現這些改進，能提供寶貴的見解，讓我們理解比特幣持續發展以及其支援更廣泛生態系統的能力。
什麼是 SegWit？為何要引入？
Segregated Witness（SegWit）是一項針對比特幣協議的軟分叉升級，旨在提升網路擴展性與安全性。最初在2015年提出為 BIP 141，並於2017年8月1日正式啟用。推動 SegWit 的主要動機，是為了解決由比特幣原始設計所帶來的限制——尤其是其固定1MB區塊大小上限——以及應對與交易可塑性相關的漏洞。
在引入 SegWit 之前，每個區塊因大小限制只能容納有限數量的交易。隨著採用率提高，導致網路擁堵、手續費上升、確認時間變慢——最終阻礙了比特幣在日常使用中的有效擴展。
此外，交易可塑性的問題也構成安全風險，它允許惡意行為者甚至用戶自己，在確認前修改某些部分（如簽名），而不使整筆交易失效。這可能干擾像支付通道或建立於比特幣之上的智能合約等複雜操作。
SegWit 如何提升交易容量？
SegWit 的核心優點之一，是能有效增加每個區塊內可以容納的交易數量，而不直接改變基本1MB區塊大小限制。
簽名資料分離
SegWit's 主要創新，在於將驗證簽名所需之 witness 資料（數位簽章）從其他部分中分離出來。在傳統方式中：
簽章嵌入每筆輸入中；
而啟用 SegWit 後：
- Witness 資料（簽章）被移到主體之外。
- 剩餘核心資料保持不變，但會引用這段獨立 witness 資訊。
此種分離，使節點可以獨立驗證簽章，提高處理效率。因此：
- 區塊能容納更多筆交易，因為簽章資料不再佔據主體空間；
- 雖然原始字節大小未有絕對提升（仍維持約1MB上限），但透過此方式，在典型使用情境下，相當於提高了約四倍吞吐量——通常稱作「區塊權重」而非嚴格尺寸限制。
區塊權重概念
Bitcoin 協議現採用「區塊權重」制度，不同資料類型根據是否屬於 witness 部分賦予不同權重：
- 非 witness 資料全額計算；
- witness 資料則因壓縮效果較佳，被賦予較低比例；
此系統允許含有 segregated witness 資料之區塊，有更大整體容量，同時符合原本規範，是向擴展方案邁出的重要一步，也兼容現有基礎設施。
SegWIT 如何降低交易可塑性？
長久以來，交易可塑性一直是 Bitcoin 開發者和使用者面臨的一大難題，它指的是：惡意或無意修改某些非關鍵部分，例如簽名腳本，即使不影響資金轉移，也會改變該筆交易唯一識別碼（TXID）。
可塑性的問題
在引入SegWit之前：
- 攻擊者可以在廣播後、確認前修改簽名腳本；
- 此舉會產生不同 TXID，但底層資金仍未受影響；
這造成依賴 TXID 預測和追蹤支付或智能合約執行等應用困難。例如閃電網絡通道就高度依賴預測一致且不可篡改的 TXID，以確保快速結算和安全操作。
設計如何修復？
將所有與簽名相關資訊移至標準序列化之外獨立存在，即 witness 欄位內部，使得：
- 核心部分與易被篡改之签署脚本相互獨立；
- 僅存放于 witness 中之签名內容，不再影響 TXID 計算，因此任何只修改 witnesses 的行為，都無法更改已經廣播完成且已確定記錄下來的 TXID；
結果是：一旦廣播後，TXID 即成不可更改 ，極大地增強了基礎協議層及其建立之上的多層應用信任度。
推廣效果及其他好處
自2017年啟動以來，目前超過 90% 的 Bitcoin 轉帳已採用了 segwit 格式 —— 不僅代表業界接受，更證明技術上的有效實施。这带来了诸多直接或间接利益，包括：
- 手續費降低：儘管手續費受到市場供需波動影響，但 segwit 提高效率，有助穩定長期費率。
- 確認速度加快：容量提升意味著每個區塊能處理更多事務，高峰期排隊等待時間縮短。
- 安全性能增強：減少可塑性的同時，也支持如閃電網絡等先進功能，使得鏈下即時結算更加可靠、安全。
實施挑戰及未來發展方向
儘管優勢明顯，但初期推行 segmentation 時也遇到一些阻力，例如部分礦工擔心軟分叉可能帶來鏈分裂風險，以及早期部署中的安全疑慮。不過經過嚴謹測試階段，大多問題都得到妥善解決，包括部署前後皆有充分驗證流程保障系統穩定運作。
未來趨勢包括：
- Schnorr 簽名等技術持續優化，可進一步改善 scalability，
- Taproot 提升私密性能，
- 持續研究則朝向推高整體吞吐能力，同時維持去中心化標準邁進。
為何今日理解 Witness 分離如此重要？
投資人和開發者都應該瞭解：
- segwit 如何改善網路容量，以評估高需求期間表現；
- 它如何修復可塑性的缺陷，也是許多 Layer2 解決方案的重要基石；
- 理解這些技術細節，有助於制定建構具彈性的去中心化應用策略，
透過創新設計，如將 witnesses 與主體事務隔離 — 且利用軟分叉平滑實現 — ，Segregated Witness 展示出協議演進如何支持 blockchain 在快速科技革新中的持久生命力。
關鍵詞: 比特幣擴展能力 、 比特幣可塑性 、 segwit 升級 、 比特幣容量提升 、 blockchain 優化 、 鏈下方案 、 閃電網絡相容
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