SegWit là gì? Giới thiệu về phương pháp mở rộng quy mô trên blockchain thông minh hơn của Bitcoin

Phần giới thiệu thân thiện với người mới về SegWit của Bitcoin, bao gồm khái niệm, tầm quan trọng và thành tựu của SegWit

Khi Satoshi Nakamoto thiết kế Bitcoin, ông quy định rằng dung lượng của mỗi khối không được vượt quá một triệu và số lượng giao dịch có thể được ghi nhận trong mỗi dung lượng một triệu là cực kỳ hạn chế. Trong những ngày đầu tiên, dung lượng của mỗi khối một triệu là đủ để đáp ứng khối lượng giao dịch của thị trường ngách, nhưng khi số lượng người dùng Bitcoin tăng lên, mạng lưới trở nên cực kỳ tắc nghẽn.

Ví dụ: theo thống kê, mạng lưới Bitcoin cập nhật một khối mới cứ sau mười phút. Tùy thuộc vào dung lượng một triệu, số lượng giao dịch chứa trong mỗi khối tối đa không vượt quá hàng chục giao dịch. Hiện tại, Bitcoin có thể xử lý trung bình 7 giao dịch mỗi giây. Điều đó có nghĩa là trong những trường hợp đặc biệt, có hàng chục nghìn giao dịch tồn đọng trên blockchain Bitcoin và phí giao dịch cho việc chuyển Bitcoin lên tới hàng chục đô la. Khi mạng lưới bị nghẽn, giao dịch Bitcoin thậm chí có thể mất vài ngày để được đóng gói.

Do đó, người dùng trong giới mã hóa rất cần một giải pháp kỹ thuật hiệu quả để giải quyết vấn đề xử lý giao dịch Bitcoin chậm. Giải pháp này sẽ giúp mọi người có thể nhận Bitcoin nhanh hơn và với phí giao dịch thấp hơn (phí trả cho thợ đào).Giải pháp xuất hiện ở dạng Segregated Witness (SegWit).

Giới thiệu SegWit

Công nghệ SegWit được nhà phát triển Bitcoin Pieter Wuille và những người đóng góp Bitcoin Core khác đề xuất vào năm 2015 như một giải pháp cho vấn đề về tốc độ xử lý giao dịch. Năm 2017, SegWit chính thức được sử dụng trong soft fork trên mạng lưới Bitcoin và khả năng xử lý thông tin của một khối Bitcoin cũng tăng lên 1,7 lần.

Hiện tại, ba loại tiền tệ chính – Bitcoin, Litecoin và Bitcoin cash – đều đã bắt đầu áp dụng SegWit. Lợi ích của việc áp dụng SegWit chủ yếu bao gồm mở rộng dung lượng khối, tăng tốc độ giao dịch và tối ưu hóa khả năng mở rộng giao dịch.

Các nguyên tắc kỹ thuật của SegWit

Hãy xem xét các nguyên tắc kỹ thuật và ý tưởng triển khai của SegWit. Người dùng chuyên nghiệp biết rằng mọi thông tin giao dịch trong Bitcoin được chia thành hai phần: dữ liệu giao dịch cơ bản và dữ liệu nhân chứng. Dữ liệu giao dịch ghi nhận số dư tài khoản và dữ liệu nhân chứng xác minh danh tính của người dùng.

Người dùng thường quan tâm nhất đến thông tin cốt lõi liên quan đến tài sản như số dư tài khoản và việc xác minh danh tính người dùng không cần chiếm nhiều chi phí trong giao dịch. Nói một cách đơn giản, người nhận chuyển khoản chỉ cần xác nhận rằng tài sản đó khả dụng và không cần biết thông tin chi tiết về người gửi.

Tuy nhiên, trong cấu trúc giao dịch Bitcoin, dữ liệu nhân chứng – thông tin chữ ký – chiếm nhiều dung lượng lưu trữ, do đó làm chậm hiệu quả chuyển tiền và tăng chi phí đóng gói. Công nghệ SegWit giúp trích xuất dữ liệu nhân chứng từ thông tin giao dịch và lưu trữ riêng biệt, giúp tăng tốc độ giao dịch.

Ưu điểm chính của SegWit

Tăng dung lượng khối

Theo thống kê, thông tin chữ ký có thể chiếm tới 65% dung lượng trong khối giao dịch Bitcoin. Có thể sau khi áp dụng SegWit, không gian lưu trữ khối ban đầu sẽ được giải phóng và nhiều thông tin giao dịch hơn có thể được xử lý.

Tốc độ giao dịch nhanh hơn

Tương tự như ý tưởng của Ethereum Layer-2, dữ liệu Bitcoin được xử lý theo lớp để đạt được mục đích tăng tốc độ giao dịch. Sau khi áp dụng SegWit, hệ thống giao dịch Bitcoin sẽ tập trung nhiều sức mạnh tính toán hơn và dung lượng lưu trữ lớn hơn vào quá trình xử lý thông tin giao dịch. So với trước đó, gánh nặng này giảm đáng kể và về mặt lý thuyết, tốc độ giao dịch mỗi giây (TPS) sẽ chỉ tăng lên. Dữ liệu cho thấy sau khi áp dụng SegWit, chi phí trung bình cho mỗi giao dịch giảm xuống còn $1.

Lightning Network thuận lợi

Lightning Network là giải pháp mở rộng giao thức Layer-2 của Bitcoin được thảo luận nhiều nhất, được thiết kế để giải quyết vấn đề về khả năng mở rộng của Bitcoin ngoài blockchain.

Lightning Network cố gắng tạo một lớp mạng lưới mới trên blockchain Bitcoin, đồng thời thiết lập kênh thanh toán. Kết quả là, trong bất kỳ trường hợp khắc nghiệt nào, các giao dịch chuyển tiền lớn đều có thể được hoàn thành nhanh chóng và suôn sẻ, có thể hiểu là xử lý dữ liệu ngoài blockchain. Tuy nhiên, SegWit nhanh chóng xử lý dữ liệu có mức độ ưu tiên cao nhất trên chain.

Giảm bớt áp lực cho việc triển khai Lightning Network thực chất là gián tiếp tạo điều kiện cho Lightning Network.

Điều đáng nói là theo khung kỹ thuật của SegWit, dữ liệu giao dịch và dữ liệu chữ ký hoàn toàn tách biệt. Trên toàn bộ hệ thống xử lý giao dịch, dữ liệu chữ ký của người dùng cũng bị loại trừ nên không có khả năng thông tin giao dịch bị giả mạo. Một cú nhấp chuột loại bỏ khả năng thông tin sai bị ghi nhận vĩnh viễn trên blockchain. Điều này cũng có lợi ích tích cực đối với việc mở rộng và ứng dụng chương trình sửa chữa thông tin giao dịch.

Ngoài ra, SegWit cũng được coi là tiền thân đầu tiên của Bitcoin ordinals, mở rộng giới hạn về số lượng dữ liệu tùy ý có thể được đặt trong một giao dịch, cho phép khắc inscription trên mỗi satoshi của Bitcoin. Vào năm 2021, Taproot đã tạo ra một hệ thống giúp lưu trữ dữ liệu nhân chứng tùy ý dễ dàng hơn và tiếp tục mở rộng giới hạn dữ liệu được đặt trong giao dịch Bitcoin, cho phép ra đời token không thể thay thế Bitcoin ordinals hiện nay.

Cách áp dụng SegWit

Đối với người dùng thông thường, công nghệ SegWit mang lại ba lợi ích chính:

1. An toàn hơn: bảo mật cao hơn địa chỉ thông thường

2. Nhanh hơn: dung lượng khối có thể mở rộng và kiểm tra giao dịch nhanh hơn

3. Rẻ hơn: phí giao dịch thấp hơn địa chỉ ví thông thường

Vậy công nghệ này áp dụng như thế nào với người dùng thông thường? Nhìn vào ví của mình, nếu sử dụng địa chỉ ví cô lập để hoàn tất việc chấp nhận chuyển Bitcoin, bạn thực sự có thể tận hưởng những lợi ích được giải thích ở trên. Dữ liệu được thu thập vào cuối tháng 8/2020 cho thấy tỷ lệ sử dụng SegWit của Bitcoin đã đạt 67%, nghĩa là dữ liệu hiện tại phải đạt mức cao hơn.

Hiện tại, định dạng địa chỉ của Bitcoin chủ yếu được chia thành bốn loại:

Legacy

Định dạng Legacy (P2PKH) (địa chỉ bắt đầu bằng 1) - địa chỉ truyền thống.

Ví dụ: 1Fh7ajXabJBpZPZw8bjD3QU4CuQ3pRty9u, định dạng địa chỉ ban đầu của Bitcoin, vẫn được sử dụng ngày nay.

P2PKH có nghĩa là Pay To PubKey Hash (Thanh toán cho hash khóa công khai).

Nested

Định dạng Nested (P2SH) (một số địa chỉ bắt đầu bằng 3) - địa chỉ nhiều chữ ký.

Ví dụ: 3EktnHQD7RiAE6uzMj2ZifT9YgRrkSgzQXP2SH (Pay-to-Script-Hash), hash tập lệnh thanh toán, tức là tập lệnh đầu vào và đầu ra giao dịch Bitcoin, sử dụng tập lệnh tất toán và hash tập lệnh tất toán.

Cấu trúc địa chỉ của nó tương tự như P2PKH nhưng hỗ trợ các chức năng phức tạp hơn so với địa chỉ truyền thống. Các hàm tập lệnh P2SH được sử dụng phổ biến nhất với các địa chỉ đa chữ ký, có thể chỉ định nhiều chữ ký số để ủy quyền giao dịch. Ví dụ: địa chỉ bắt đầu bằng 3 được kiểm soát bởi ba người và bất kỳ hai người trong số họ đều đồng ý bắt đầu chuyển tiền.

Hai địa chỉ trên là địa chỉ chuyển tiền trong giao dịch truyền thống và không sử dụng công nghệ nhân chứng tách biệt. Hai địa chỉ nhân chứng tách biệt chính thống sẽ được giới thiệu dưới đây.

Định dạng Nested SegWit (P2SH) (địa chỉ bắt đầu bằng 3) - địa chỉ tương thích với nhân chứng tách biệt.

Ví dụ: 3KF9nXowQ4asSGxRzeiTpDjMuwM2nypANA Địa chỉ bắt đầu bằng 3.

Vì phương thức P2SH được sử dụng để đóng gói nên địa chỉ tương thích với SegWit cũng bắt đầu bằng 3, địa chỉ này có thể được các nút cũ nhận dạng.

Bạn không cần biết địa chỉ Bitcoin bắt đầu bằng 3 là địa chỉ đa chữ ký hay địa chỉ tương thích với nhân chứng tách biệt. Bạn chỉ cần biết rằng địa chỉ bắt đầu bằng 3 được hỗ trợ rộng rãi và bạn có thể gửi Bitcoin đến các địa chỉ bắt đầu bằng 1 và bc1.

Native

Định dạng Native SegWit (Bech32) (địa chỉ bắt đầu bằng bc1) — địa chỉ nhân chứng riêng biệt gốc.

Ví dụ: bc1qf3uwcxaz779nxedw0wry89v9cjh9w2xylnmqc3

Địa chỉ được mã hóa Bech32 là định dạng địa chỉ được phát triển đặc biệt cho SegWit. Bech32 được xác định trong BIP173 vào cuối năm 2017. Một trong những đặc điểm chính của định dạng này là không phân biệt chữ hoa chữ thường (địa chỉ chỉ chứa 0-9, az), vì vậy nó có thể tránh nhầm lẫn một cách hiệu quả và dễ đọc hơn khi nhập.

Vì cần ít ký tự hơn nên địa chỉ này sử dụng mã hóa Base32 thay vì Base58, giúp tính toán thuận tiện và hiệu quả hơn. Dữ liệu cũng có thể được lưu trữ chặt chẽ hơn bằng mã QR.

Bech32 cung cấp khả năng bảo mật cao hơn, mã phát hiện lỗi tổng kiểm tra được tối ưu hóa tốt hơn và giảm thiểu khả năng có địa chỉ không hợp lệ. Địa chỉ Bech32 vốn đã tương thích với SegWit. Không cần thêm không gian để đưa địa chỉ SegWit vào địa chỉ P2SH, do đó, bằng cách sử dụng địa chỉ định dạng Bech32, phí xử lý sẽ thấp hơn.

Địa chỉ Bech32 có một số lợi thế so với địa chỉ Base58 cũ hơn (mã hóa Base58Check được sử dụng để mã hóa các mảng byte trong Bitcoin thành các chain mà con người có thể mã hóa được). Với địa chỉ Bech32, mã QR nhỏ hơn, ít lỗi hơn, bảo mật hơn và không phân biệt chữ hoa chữ thường. Loại địa chỉ này cũng chỉ bao gồm các chữ cái viết thường, giúp chúng dễ đọc và dễ hiểu hơn khi gõ.

Định dạng P2WPKH gốc / P2WSH gốc (Bech32) (địa chỉ bắt đầu bằng bc1q) — Địa chỉ nhân chứng riêng biệt gốc.

Ví dụ Native P2WPKH: bc1qmgjswfb6eXcmuJgLxvMxAo1tth2QCyyPYt8shzNative

Ví dụ P2WSH: bc1q09zjqeetautmyzrxn9d2pu5c5glv6zcmj3qx5axrltslu90p88pqykxdv4wj

Các địa chỉ segwit phiên bản 0 luôn bắt đầu bằng bc1q. Với thế hệ địa chỉ Pay-to-Witness-Public-Key-Hash (P2WPKH) này, độ dài của địa chỉ P2WPKH được cố định ở mức 42 ký tự.

Với địa chỉ Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH), độ dài của địa chỉ P2WSH được cố định ở mức 62 ký tự. P2WPKH thường được sử dụng trong các địa chỉ thông thường và P2WSH thường được sử dụng trong các địa chỉ đa chữ ký.

Vào năm 2019, người ta nhận thấy rằng nếu ký tự cuối cùng của địa chỉ Bech32 là P và nếu một hoặc nhiều Q vô tình được nhập sau đó, nó vẫn có thể vượt qua quá trình xác minh tổng kiểm tra và sẽ không nhận được lời nhắc lỗi đầu vào. Phần mềm ví sẽ cho rằng địa chỉ đã được nhập chính xác và cho phép gửi Bitcoin đến sai địa chỉ, khiến Bitcoin không thể sử dụng được, như đã giải thích ở trên.

Tin vui là Bech32 chỉ được sử dụng cho SegWit và địa chỉ SegWit có giới hạn độ dài - chỉ có thể là 20 byte hoặc 32 byte. May mắn thay, nếu bạn gõ thêm Q sau một địa chỉ dài 20 hoặc 32 byte thì địa chỉ đã nhập sẽ không hợp lệ vì vượt quá giới hạn độ dài. Ví sẽ thấy vấn đề này và từ chối gửi Bitcoin.

Ban đầu người ta đề xuất áp dụng giới hạn độ dài địa chỉ tương tự cho Taproot, nhưng giải pháp được đề cập dưới đây đã loại bỏ nhu cầu này. Độ dài địa chỉ linh hoạt sẽ hữu ích hơn cho việc cải thiện Taproot trong tương lai.

P2TR

Định dạng P2TR (Bech32m) (địa chỉ bắt đầu bằng bc1p) — Địa chỉ Taproot.

Ví dụ: bc1pqs7w62shf5ee3qz5jaywle85jmg8suehwhOawnqxevre9k7zvqdz2mOn

Để sửa lỗi Bech32, một tiêu chuẩn mới mang tên Bech32m đã được đề xuất. Bech32m thực sự là một thay đổi rất đơn giản: một chữ số bổ sung được thêm vào công thức tổng kiểm tra Bech32 để đảm bảo mọi ký tự bổ sung sẽ tạo ra tổng kiểm tra không hợp lệ.

Tiêu chuẩn mới này chỉ áp dụng cho địa chỉ Taproot và địa chỉ trong tương lai. Không có gì thay đổi đối với địa chỉ SegWit vì chúng đã được bảo vệ với giới hạn độ dài 20 hoặc 32 byte.

Để khắc phục những thiếu sót trên của Bech32, địa chỉ Bech32m được đề xuất trong BIP0350:

• Đối với các địa chỉ native segwit phiên bản 0, hãy sử dụng Bech32 trước đó

• Đối với các địa chỉ native segwit phiên bản 1 (trở lên), hãy sử dụng Bech32m mới

Các địa chỉ Bech32m luôn bắt đầu bằng bc1p khi phiên bản là 1 (tức là địa chỉ Taproot).

Khác biệt tinh vi giữa các địa chỉ

Nhìn rộng hơn, chúng ta có thể thấy những khác biệt nhỏ giữa các địa chỉ khác nhau:

• Địa chỉ tương thích với SegWit (bắt đầu với phần 3) tiết kiệm 24% phí chuyển khoản so với các địa chỉ truyền thống (bắt đầu bằng 1)

• Địa chỉ Native SegWit (bắt đầu bằng bc1) tiết kiệm 35% phí chuyển tiền so với các địa chỉ truyền thống (bắt đầu bằng 1)

• Địa chỉ SegWit (bắt đầu bằng bc1 và phần 3) có thể tiết kiệm tới 70% phí chuyển tiền so với địa chỉ đa chữ ký (bắt đầu với phần 3)

• Địa chỉ Taproot hỗ trợ nắm giữ NFT BTC và NFT Ordinals, đồng thời phí chuyển tiền tương tự như đầu 3

Lời kết

SegWit là một bước phát triển quan trọng đối với Bitcoin nhằm tăng số lượng giao dịch trên mỗi khối mà mạng lưới Bitcoin có thể xử lý. Ngoài ra, SegWit giải quyết một lỗi hiếm gặp liên quan đến tính linh hoạt của giao dịch và bổ sung khả năng lập trình cao hơn cho Bitcoin, hỗ trợ các giải pháp mở rộng quy mô hơn nữa như Lightning Network của Bitcoin.

Hiện nay, Ví Web3 OKX đã hỗ trợ người dùng áp dụng địa chỉ nhân chứng cô lập bao gồm Bitcoin, Litecoin và Bitcoin Cash khi chuyển tiền và nạp tiền, tối ưu hóa trải nghiệm người dùng, giảm phí sử dụng và tăng tốc độ chuyển tiền. Đồng thời, ví Ví Web3 OKX cũng đã hỗ trợ đầy đủ địa chỉ Taproot mà ordinals BRC-20 và NFT BTC dựa vào.