隔离见证是什么？SegWit原理和扩容作用

比特币网络长期面临区块大小限制（1MB）和交易处理速度瓶颈（每秒约7-8笔），导致网络拥堵和手续费上涨。为了解决这些问题，开发者PieterWuille于2015年提出隔离见证（Segregated Witness，简称SegWit）技术方案。通过本篇文章，将更加详细带各位了解隔离见证的产生背景、工作原理、实施过程、对比特币网络的影响以及实际意义。

什么是隔离见证?

隔离见证 (SegWit) 是比特币区块链中的一项升级，它将见证数据与基础区块分离，旨在解决比特币网络的延展性漏洞并扩展该网络。将见证数据从基本块剥离后，一个区块将有更多空间并能容纳更多交易，而不会改变其1MB的原始区块大小。

隔离见证由开发者Pieter Wuille于2015年首次提出。隔离见证将交易分成了两部分。见证数据虽然从基本区块中分离了，但仍然是整个区块链的一部分。原始部分包含发送者和接收者的钱包地址，另一部分包含脚本和签名。分离之后，单个区块能容纳的交易更多了，且网络中未经确认的交易将不再能更改。比特币并不是第一个正式激活隔离见证的区块链。2017年8月23日比特币激活隔离见证前，莱特币 (LTC) 已于2017年5月激活了隔离见证。

隔离见证解决了哪些问题

隔离见证有助于解决区块链面临的两个主要问题。一个是可扩展性问题，一是交易的延展性问题。下面，我们来深入研究一下这些问题是什么，以及隔离见证是如何解决这些问题的。

可扩展性

发送和接收比特币需要两个重要信息：地址和私钥。接收者提供接收资金的地址，该地址对整个网络都是公开可见的。发送者使用私钥签署交易，证明他是拥有该笔资金的所有者。

发送比特币时，用户会向网络发送一个请求。该请求会包含接收方的地址、要发送的金额和矿工费用。请求会被转换成一行代码，即交易ID。这笔交易会加入网络中排队等待确认。区块容量达到上限时会被广播至整个节点。如果该区块被一半以上的节点接受为有效块，它将被添加到区块链中。至此，交易成功。

随着用户和交易量的增多，网络规模的扩大，处理交易变得非常缓慢。这个问题主要是区块链中的块有一个大小限制。由于区块中包含见证数据，因此交易空间有限，由此会导致网络拥堵以及高昂的交易成本。由于这些问题的存在，比特币就无法提升交易速度、降低交易成本。

交易延展性

这也是隔离见证要解决的另一个主要问题。交易延展性攻击是拒绝服务攻击 (DoS) 的一种形式，指的是交易被确认之前通过更改交易ID发起攻击。这种攻击很难被发现，因为可能您在检查这笔交易的时候它还是有效的，但经过哈希处理后又会生成一串完全不同的代码。但是，将见证数据与基础区块分离开后，任何人都无法更改交易。就算更改了也会被视为无效交易，不会影响原始交易。

为便于理解，我们来举个例子。老李想向老张发送20个BTC，于是他将此请求广播到网络。该请求将包含老张的地址、20个BTC、交易费用以及老李的私钥，以证明他有足够的BTC可以发送。这些数据被称为见证数据(witness data)，它们会被转换为一行代码，我们称之为交易ID。在等待交易被确认的过程中，老张可以在交易ID保持不变的情况下更改见证数据，这样不会引起任何怀疑。数据更改后会覆盖原始交易，老张会收到20个BTC。

出于私利，老张打电话给老李，说自己并未收到20个比特币。老李检查交易记录后发现交易确实没有成功，于是又直接给老张发送了20个BTC。这种情况下，没有人会发现老张这一邪恶的计划。此外，由于添加到区块链的任何记录都无法更改，更不能删除，所以老李转出去的钱只能白白打了水漂。但是通过删除见证数据并将其与基本块分开放置，就没有人能够重写交易了。

隔离见证的优点

隔离见证对比特币网络产生了巨大影响。除了解决比特币网络的可扩展性和交易延展性问题外，此项升级还有以下好处：

交易速度更快、费用更低

如果有多人同时使用网络，将会导致交易的延迟。除此之外，由于排队等待交易确认的人很多，交易成本也会相应增加。从基础区块链中删除见证数据不仅给区块腾出了更多空间，还有助于提高吞吐量并降低交易成本。

为第二层(Layer 2)扩容解决方案打下了基础

没有隔离见证，也就不会有闪电网络(Lightning Network)等第二层扩容方案。第二层扩容方案强烈依赖于主网的安全性。如果任何人都可以更改主网的数据，区块链的安全性得不到保障，那么其扩容方案又将面临怎样的命运?隔离见证就解决了安全性问题，为新的升级和开发提供了更多空间。

隔离见证的缺点

尽管隔离见证升级扩展了比特币网络并解决了交易延展性问题，但并不是所以人都会支持这一升级。这种情况下，比特币网络出现了几个硬分叉。

其中影响最为深远的硬分叉要属2017年比特币现金 (BCH)的诞生。大多数矿工不支持隔离见证升级，因为升级之后交易费降低了，会直接影响他们所能取得的收益。并且，支持这一升级也不会给他们带来实质性的利益。所以，隔离见证的广泛采用面临着严峻的挑战。

很多人将隔离见证视为一个长期问题的短期解决方案。他们认为，隔离见证在扩展网络方面并没有做出多大贡献，它只是一块为将来进行更多开发与升级的垫脚石。

隔离见证是软分叉吗?

软分叉是对区块链的改进，不会产生新的区块链。所以，种种迹象表明，隔离见证是比特币网络的一个软分叉，为比特币网络的进步做出了巨大贡献。

结语

隔离见证大大改善了比特币网络，使其网络容量和安全性都得到了极大提升。这是为扩展网络规模所做的最早的有效尝试之一，为日后进行更大的升级打下了基础。

但是，并非比特币社区的每个成员都会将隔离见证作为扩容和安全性问题的永久解决方案。正是因为这样，比特币区块链才出现了的不同的硬分叉，分叉后的区块大小将比分叉前的比特币更大。

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