为什么比特币需要隔离见证机制？

隔离见证(segwit)是一次比特币共识规则和网络协议的升级，其提议和实施将基于BIP-9 软分叉方案，目前(2017年中)尚待激活，在密码学中，术语“见证”(witness)被用于形容一个加密难题的解决方案。在比特币中，“见证”满足了一种被放置在一个未使用的交易输出(unspent transaction output, UTXO)上的加密条件。

在比特币语境中，一个数字签名就是一种类型的“见证”(one type of witness)。但“见证”是一个更为广泛的任意解决方案，能够满足加诸于一个UTXO的条件，使UTXO解锁后可被花费。术语“见证”一词是一个更普遍用于“解锁脚本”(或scriptSig)的术语。

在引入“隔离见证”之前，每一个交易输入后面都跟着用来对其解锁的见证数据，见证数据作为输入的一部分被内嵌其中。术语“隔离见证”( segregated witness)，或简称为“segwit”，简单理解就是将某个特定输出的签名分离开，或将某个特定输入的脚本进行解锁。用最简单的形式来理解就是“分离解锁脚本”(separate scriptSig)，或“分离签名”(separate signature)

因此，隔离见证就是比特币的一种结构性调整，旨在将见证数据部分从一笔交易的scriptSig(解锁脚本)字段移出至一个伴随交易的单独的见证数据结构。客户端请求交易数据时可以选择要或不要该部分伴随的见证数据。

比特币的困境

块主要由交易数据组成，而交易数据又主要由签名信息组成，用于创建交易的ID。

比特币原始协议中一个长期存在的问题是可伸缩性，因为在矿商将这些交易ID包含在块中之前，可以重写它们。如果对方只有原始交易ID，且无法验证是否有另一笔具有相同数据的待处理交易，那么诈骗者可以欺骗用户两次发送代币。

虽然大多数节点和钱包服务都解决了这个问题，但是它使得相互依赖的交易非常不可靠。例如，如果有人正在等待确认传入的交易，他们理论上可以使用这些信息作为余额的证明。但商家并不倾向于接受它，因为可锻性会将此交易信息暴露给第三方更改。

漫长而曲折的道路

2015年，Pieter Wuille首次提出了“隔离见证”的概念。鉴于比特币的可塑性对整个网络的巨大影响，他建议开发一个补丁，为比特币提供永久性的修复，并开启新的可能性。不管他的建议多么相关，都没有立即实施。

总的来说，在最初提案提出后的两年中，社区花费了大部分时间来接受这个想法并将其发布到主网上。关于如何以最小的伤害激活隔离见证有很多想法。其中最吸引公众注意的可能是SegWit2x，这是矿工和其他企业在2017年5月提出的一个硬分叉，旨在将隔离见证以外的区块规模扩大一倍。

然而，它没有获得牵引力，用户激活软分叉(UASF)最终接管作为隔离见证采用的主要驱动程序。比特币改进提案(BIP) 148于2017年8月1日启动，这一天通常被称为比特币独立日。BIP 148揭示了用户和节点在网络中所拥有的力量。

隔离见证的引入导致了社区的分裂，导致了比特币现金的诞生。这个分叉是由包括Roger Ver在内的一群比特币活动人士创建的，他们的目标是扩展块大小限制，并在相同的块时间内实现更高的吞吐量。与比特币和莱特币不同的是，这种加密货币并不认为可塑性是一个真正的问题，因此不打算在不久的将来解决它。

但即使是现在，截至2019年3月，隔离见证也只占比特币交易总额的一半。许多节点和钱包尤其不愿意放弃更高的费用，它们拒绝在没有适当补偿的情况下存储所谓的边链。

值得一提的是，莱特币是查理·李(Charlie Lee)的创意，也是比特币的一个分叉，它在诞生前3个多月就在区块链上实现了隔离见证。此外，它在与隔离见证进行的交易中所占份额更大。

细节

为了理解隔离见证是如何工作的，我们首先需要简要回顾一下比特币交易是如何处理的:

1. 首先，用户签署并向网络提交交易。

2. 一段时间后，交易被一个矿工包含在一个块中。

3. 其他节点验证并接受交易，从而将其合并到分类账中。

生成的每个块的大小限制为1MB，如上所述，包含交易数据，其中三分之二由数字签名占用。

通过从块中删除签名信息(或“见证人”)，隔离见证允许更多的交易适应相同的空间。签名信息单独存储在相同的区块链上，但不计入块大小。

这样，不支持隔离见证的节点仍然能够识别交易，但无法验证它们。由于大多数挖掘器已经支持隔离见证，所以其他节点根本不需要访问签名。

比特币目前有三种不同的地址类型:

1. P2PKH是以数字1开头的标准比特币地址。

2. P2SH以数字3开头，可以用作所谓的隔离见证遗留地址，这意味着它们可以由不完全支持隔离见证的节点处理。

3. 从bc1开始的Bech32(或P2WPKH)是本地隔离见证地址，到2019年3月还没有被广泛采用。

虽然钱包、交换器和探索者正在慢慢赶上bech32，但有些人已经将其视为社区中的一个紧迫问题。

隔离见证使网络更轻，因此更便宜。同时，它还允许闪电网络等其他解决方案在其上实现。他们需要隔离见证地址(尤其是bech32地址)才能安全地在主网上运行。闪电网络允许它的用户执行交易，而不需要将它们全部提交到主区块链上。

优点和缺点

总而言之，隔离见证是一项很有前途的技术，它给比特币协议带来了人们期待已久的变化:

· 更低的费用

· 没有交易延迟性

· 闪电网络等解决方案

· 向后兼容性

另一方面，隔离见证也有一些缺点。

· 许多公司缺乏适应和转向新标准的动力。

· 它导致了社区内的冲突。

· 它仍然没有被普遍接受。

隔离见证，英文全称 (Segregated Witness，简称: Segwit)，最早由比特币核心开发者 Pieter Wuille 在 2015 年提出。它是目前比特币应对扩容比较好的解决方案，就是把区块中签名信息隔离出来，实现变相扩容，交易处理速度可达2M。

隔离见证的好处：

1. 更好的安全性;

2. 可以增大区块容量;

3. 检查交易更快速;