什么是隔離見證為什么需要它

隔離見證（segwit）是一次比特幣共識(shí)規(guī)則和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的升級(jí)，其提議和實(shí)施將基于BIP-9 軟分叉方案，目前（2017年中）尚待激活。

在密碼學(xué)中，術(shù)語(yǔ)“見證”（witness）被用于形容一個(gè)加密難題的解決方案。在比特幣中，“見證”滿足了一種被放置在一個(gè)未使用的交易輸出（unspent transaction output， UTXO）上的加密條件。

在比特幣語(yǔ)境中，一個(gè)數(shù)字簽名就是一種類型的“見證”（one type of witness）。但“見證”是一個(gè)更為廣泛的任意解決方案，能夠滿足加諸于一個(gè)UTXO的條件，使UTXO解鎖后可被花費(fèi)。術(shù)語(yǔ)“見證”一詞是一個(gè)更普遍用于“解鎖腳本”（或scriptSig）的術(shù)語(yǔ)。

在引入“隔離見證”之前，每一個(gè)交易輸入后面都跟著用來(lái)對(duì)其解鎖的見證數(shù)據(jù)，見證數(shù)據(jù)作為輸入的一部分被內(nèi)嵌其中。術(shù)語(yǔ)“隔離見證”（ segregated witness），或簡(jiǎn)稱為“segwit”，簡(jiǎn)單理解就是將某個(gè)特定輸出的簽名分離開，或?qū)⒛硞€(gè)特定輸入的腳本進(jìn)行解鎖。用最簡(jiǎn)單的形式來(lái)理解就是“分離解鎖腳本”（separate scriptSig），或“分離簽名”（separate signature）

因此，隔離見證就是比特幣的一種結(jié)構(gòu)性調(diào)整，旨在將見證數(shù)據(jù)部分從一筆交易的scriptSig（解鎖腳本）字段移出至一個(gè)伴隨交易的單獨(dú)的見證數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?？蛻舳苏?qǐng)求交易數(shù)據(jù)時(shí)可以選擇要或不要該部分伴隨的見證數(shù)據(jù)。

在這一章節(jié)，我們將會(huì)看到隔離見證的一些好處，描述用于部署和實(shí)施該結(jié)構(gòu)性調(diào)整的機(jī)制，并展示隔離見證在交易和地址中的運(yùn)用。

隔離見證由以下BIPs定義：

BIP-141隔離見證的主要定義

BIP-143版本0見證程序的交易簽名驗(yàn)證

BIP-144對(duì)等服務(wù)——新的網(wǎng)絡(luò)消息和序列化格式

BIP-145隔離見證（對(duì)于礦工）的 getblocktemplate 升級(jí)

為什么需要隔離見證？

隔離見證是一個(gè)將在多方面產(chǎn)生影響的結(jié)構(gòu)性調(diào)整——可擴(kuò)展性、安全性、經(jīng)濟(jì)刺激以及比特幣整體性能：

交易延展性

將見證移出交易后，用作標(biāo)識(shí)符的交易哈希不在包含見證數(shù)據(jù)。因?yàn)橐娮C數(shù)據(jù)是交易中唯一可被第三方修改（參見 交易識(shí)別符 章節(jié)）的部分，移除它的同時(shí)也移除了交易延展性攻擊的機(jī)會(huì)。通過(guò)隔離見證，交易變得對(duì)任何人（創(chuàng)建者本人除外）都不可變，這極大地提高了許多其它依賴于高級(jí)比特幣交易架構(gòu)的協(xié)議的可執(zhí)行性。比如支付通道、跨連交易和閃電網(wǎng)絡(luò)。

腳本版本管理

在引入隔離見證腳本后，類似于交易和區(qū)塊都有其版本號(hào)，每一個(gè)鎖定腳本前也都有了一個(gè)腳本版本號(hào)。腳本版本號(hào)的條件允許腳本語(yǔ)言用一種向后兼容的方式（也就是軟分叉升級(jí)）升級(jí)，以引入新的腳本操作數(shù)、語(yǔ)法或語(yǔ)義。非破壞性升級(jí)腳本語(yǔ)言的能力將極大地加快比特幣的創(chuàng)新速度。

網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)擴(kuò)展

見證數(shù)據(jù)通常是交易總體積的重要貢獻(xiàn)者。更復(fù)雜的腳本通常非常大，比如那些用于多重簽名或支付通道的腳本。有時(shí)候這些腳本占據(jù)了一筆交易的大部分（超過(guò)75%）空間。通過(guò)將見證數(shù)據(jù)移出交易，隔離見證提升了比特幣的可擴(kuò)展性。節(jié)點(diǎn)能夠在驗(yàn)證簽名后去除見證數(shù)據(jù)，或在作簡(jiǎn)單支付驗(yàn)證時(shí)整個(gè)忽略它。見證數(shù)據(jù)不需要被發(fā)送至所有節(jié)點(diǎn)，也不需要被所有節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在硬盤中。

簽名驗(yàn)證優(yōu)化

隔離見證升級(jí)簽名函數(shù)（CHECKSIG， CHECKMULTISIG， 等）減少了算法的計(jì)算復(fù)雜性。引入隔離見證前，用于生成簽名的算法需要大量的哈希操作，這些操作與交易的大小成正比。在O（n2）中關(guān)于簽名操作數(shù)量方面，數(shù)據(jù)哈希計(jì)算增加，在所有節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證簽名上引入了大量計(jì)算負(fù)擔(dān)。引入隔離見證后，算法更改減少了O（n2）的復(fù)雜性。

離線簽名改進(jìn)

隔離見證簽名包含了在被簽名的哈希散列中，每個(gè)輸入所引用的值（數(shù)量）。在此之前，一個(gè)離線簽名裝置，比如硬件錢包，必須在簽署交易前驗(yàn)證每一個(gè)輸入的數(shù)量。這通常是通過(guò)大量的數(shù)據(jù)流來(lái)完成的，這些數(shù)據(jù)是關(guān)于以前的交易被引用作為輸入的。由于該數(shù)量現(xiàn)在是已簽名的承諾哈希散列的一部分，因此離線裝置不需要以前的交易。如果數(shù)量不匹配（被一個(gè)折中的在線系統(tǒng)誤報(bào)），則簽名無(wú)效。

隔離見證如何工作

乍一看，隔離見證似乎是對(duì)交易如何構(gòu)建的更改，因此是一個(gè)交易層面的特性，但事實(shí)并非如此。實(shí)際上，隔離見證也更改了單個(gè)UTXO如何被使用的方式，因此它是一個(gè)輸出層面的特性。

一個(gè)交易可以引用隔離見證輸出或傳統(tǒng)（內(nèi)聯(lián)見證）輸出，或者兩者皆可。因此，把一個(gè)交易稱作“隔離見證交易”是沒有意義的。但是我們可以把某個(gè)特定的交易輸出叫做“隔離見證輸出”。

當(dāng)一個(gè)交易引用一個(gè)UTXO，它必須提供一個(gè)見證。如果是傳統(tǒng)的UTXO，一個(gè)交易在引用它時(shí)，UTXO的鎖定腳本要求見證數(shù)據(jù)在該交易輸出部分中以“內(nèi)聯(lián)”（inline）的方式被提供。但隔離見證UTXO指定的鎖定腳本卻能滿足處于輸入之外（被隔離）的見證數(shù)據(jù)。

軟分叉（向后兼容性）

隔離見證對(duì)于輸出和交易的構(gòu)建的方式是一個(gè)十分重大的改變。這樣的改變將通常需要每一個(gè)比特幣節(jié)點(diǎn)和錢包同時(shí)發(fā)生，以改變共識(shí)規(guī)則——即所謂的“硬分叉”。但是，隔離見證通過(guò)一個(gè)更少破壞性的改變引入，這種變化能向后兼容，被稱作“軟分叉”。這種類型的升級(jí)允許未升級(jí)的軟件去忽略那些改變?nèi)缓罄^續(xù)去操作避免任何分裂。

隔離見證輸出被設(shè)計(jì)成老的“非隔離見證”系統(tǒng)仍然能夠驗(yàn)證它們，對(duì)于老的錢包或節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，一個(gè)隔離見證輸出看起來(lái)就像一個(gè)“任何人都能花費(fèi)”（anyone can spend）的輸出。這樣的輸出能被一個(gè)空的簽名花費(fèi)，因此一個(gè)交易里面沒有簽名（簽名被隔離）的事實(shí)也并不會(huì)導(dǎo)致該交易不被驗(yàn)證。但是，更新的錢包和挖礦節(jié)點(diǎn)能夠看到隔離見證輸出，并期望在交易的見證數(shù)據(jù)中為該輸出找到一個(gè)有效的見證。

隔離見證輸出和交易示例

讓我們來(lái)看一些交易示例，看看他們是如何隨著隔離見證而改變的。我們將首先看看通過(guò)隔離見證程序，如何被改變一個(gè)“支付給公鑰哈?！保≒ay-to-Public-Key-Hash ，P2PKH）的支付。然后，我們?cè)倏赐瑯拥母綦x見證如何作用于“支付給腳本公鑰”（Pay-to-Script-Hash ，P2SH）腳本。最后，我們會(huì)看看以上兩種隔離見證程序如何可以被內(nèi)嵌入一個(gè) P2SH 腳本。

1. Pay-to-Witness-Public-Key-Hash （P2WPKH）

在【一杯咖啡】的例子中，Alice為一杯咖啡創(chuàng)建了一筆交易去付款給Bob，該筆交易構(gòu)建了一個(gè)價(jià)值0.015BTC的 P2PKH 輸出（Bob可用來(lái)花費(fèi)），該輸出腳本看起來(lái)像這樣：

P2PKH 輸出腳本示例：

DUP HASH160 ab68025513c3dbd2f7b92a94e0581f5d50f654e7 EQUALVERIFY CHECKSIG

如果通過(guò)隔離見證，Alice將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)“支付給見證公鑰哈希”（P2WPKH）腳本，看起來(lái)是這樣的：

P2WPKH 輸出腳本示例：

0 ab68025513c3dbd2f7b92a94e0581f5d50f654e7

正如你所見，一個(gè)隔離見證輸出的鎖定腳本相對(duì)一個(gè)傳統(tǒng)輸出明顯大為簡(jiǎn)化。它包含兩個(gè)值，這些值被推送到腳本評(píng)估堆棧中。對(duì)于一個(gè)傳統(tǒng)（非隔離見證）比特幣客戶端來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)推送值看起來(lái)像一個(gè)任何人都能花費(fèi)的輸出而不需要簽名（或者更確切的說(shuō)，能被空的簽名使用）。而對(duì)一個(gè)更新的、隔離見證客戶端來(lái)說(shuō)，第一個(gè)數(shù)字（0）被解釋為一個(gè)版本號(hào)（見證版本），第二部分（20字節(jié)）相當(dāng)于一個(gè)鎖定腳本，被稱為“見證程序”（ witness program）。這20字節(jié)的見證程序即是公鑰哈希值，就像在 P2PKH 腳本中一樣。

現(xiàn)在，讓我們來(lái)看看Bob用來(lái)去花費(fèi)這個(gè)輸出相應(yīng)的交易。對(duì)于初始腳本（非隔離見證），Bob的交易必須包含簽名在交易輸入中：

以下被解碼的交易顯示了一個(gè) P2PKH 輸出被一個(gè)簽名使用：

［。..］“Vin” ： ［“txid”： “0627052b6f28912f2703066a912ea577f2ce4da4caa5a5fbd8a57286c345c2f2”，“vout”： 0， “scriptSig”： “《Bob’s scriptSig》”，］［。..］

但是，使用一個(gè)隔離見證輸出時(shí)，交易輸入內(nèi)不存在簽名。替代的，Bob的交易只有一個(gè)空的 scriptSig ，并在交易本身之外包含了一個(gè)隔離見證：

以下被解碼的交易顯示了一個(gè)被隔離見證數(shù)據(jù)使用的 P2WPKH 輸出：

［。..］“Vin” ： ［“txid”： “0627052b6f28912f2703066a912ea577f2ce4da4caa5a5fbd8a57286c345c2f2”，“vout”： 0， “scriptSig”： “”，］［。..］“witness”： “《Bob’s witness data》”［。..］

2. 錢包的P2WPKH （Pay-to-Witness-Script-Hash）構(gòu)造

尤其值得注意的是，P2WPKH 應(yīng)該只有收款人（接收方）創(chuàng)建，而不是由發(fā)送者從已知的公鑰、P2PKH 腳本或地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換。發(fā)送方無(wú)從知道接收者的錢包是否具有能力構(gòu)建隔離見證交易，并使用 P2WPKH 輸出。

另外，P2WPKH 輸出必須從被壓縮的公鑰的哈希值中創(chuàng)建。未壓縮公鑰在隔離見證中是非標(biāo)準(zhǔn)的，可能會(huì)被將來(lái)的軟分叉明確禁用。如果在 P2WPKH 中使用的哈希值來(lái)自未壓縮的公鑰，那么它可能不可用，您將可能丟失資金。P2WPKH 輸出應(yīng)該由收款人的錢包，通過(guò)從錢包私鑰中獲取壓縮公鑰進(jìn)行創(chuàng)建。

警告 P2WPKH 應(yīng)該由收款人（接收者）通過(guò)將被壓縮的公鑰轉(zhuǎn)換成P2WPKH哈希值進(jìn)行創(chuàng)建。你絕不應(yīng)該將P2PKH腳本、比特幣地址或未壓縮公鑰轉(zhuǎn)換成P2WPKH見證腳本。

3. Pay-to-Witness-Script-Hash （P2WSH）

第二種類型的檢證程序?qū)?yīng)一個(gè)“支付給腳本哈?！保?Pay-to-Script-Hash ， P2SH）腳本。我們?cè)冢踦2sh］這張中見過(guò)。在哪個(gè)例子中，穆罕默德的公司使用了P2SH 來(lái)表達(dá)一個(gè)多重簽名腳本。對(duì)穆罕默德的公司的支付被編碼成一個(gè)這樣的鎖定腳本：

P2SH 輸出腳本示例：

HASH160 54c557e07dde5bb6cb791c7a540e0a4796f5e97e EQUAL

這個(gè)P2SH腳本引用了一個(gè)贖回腳本（ redeem script ）的哈希值，改腳本定義了一個(gè)“2 of 3”的多重簽名需求來(lái)使用資金。為了使用該輸出，穆罕默德的公司將提供這個(gè)贖回腳本（其哈希值與P2SH 輸出中的腳本哈希值匹配），以及滿足該贖回腳本所需的簽名，所有這些都在交易輸出中：

顯示一個(gè)P2SH輸出被使用的解碼交易：

［。..］“Vin” ： ［“txid”： “abcdef12345.。.”，“vout”： 0， “scriptSig”： “《SigA》 《SigB》 《2 PubA PubB PubC PubD PubE 5 CHECKMULTISIG》”，］

現(xiàn)在，讓我們看看整個(gè)示例如何升級(jí)成為隔離見證。如果穆罕默德的客戶使用的是一個(gè)隔離見證兼容的錢包，他們就會(huì)付款，創(chuàng)建一個(gè)“支付給腳本哈?！保≒2WSH）輸出，看起來(lái)就像這樣：

P2WSH 輸出腳本示例：

0 9592d601848d04b172905e0ddb0adde59f1590f1e553ffc81ddc4b0ed927dd73

再一次，就像P2WPKH的例子一樣，你可以看到，隔離見證等同腳本要簡(jiǎn)單得多，省略了各種你在P2SH腳本中見到的腳本操作符。相反，隔離見證程序僅包含兩個(gè)推送到堆棧的值：一個(gè)見證版本（0）和一個(gè)32字節(jié)的贖回腳本的哈希值。

提示 當(dāng)P2SH使用20字節(jié)的RIPEMD160（SHA256（script）） 哈希值時(shí)，P2WSH見證程序使用了一個(gè)32字節(jié)的SHA256（腳本）哈希值。在選擇哈希算法時(shí)，這一差異是有意為之，被用于通過(guò)哈希值長(zhǎng)度來(lái)區(qū)分兩種類型的見證程序（P2WPKH and P2WSH），并為P2WSH（128位 而不是 80 位P2SH）提供更強(qiáng)的安全性。

穆罕默德的公司可以通過(guò)提供正確的贖回腳本和足夠的簽名滿足并花出P2WSH輸出。作為見證數(shù)據(jù)的一部分，贖回腳本和簽名被隔離在此支出交易之外。在交易輸入內(nèi)部，穆罕默德的錢包會(huì)防止一個(gè)空的scriptSig：

顯示了一個(gè)P2WSH輸出被用隔離見證數(shù)據(jù)花出的解碼交易：

［。..］“Vin” ： ［“txid”： “abcdef12345.。.”，“vout”： 0， “scriptSig”： “”，］［。..］“witness”： “《SigA》 《SigB》 《2 PubA PubB PubC PubD PubE 5 CHECKMULTISIG》”［。..］

4. 區(qū)分P2WPKH和P2WSH

在前面的兩節(jié)中，我們展示了兩種類型的檢證程序：支付給見證公鑰哈希 （P2WPKH）和 支付給見證腳本哈希（P2WSH） 。這兩種檢證程序都有一個(gè)字節(jié)版本號(hào)和一個(gè)跟隨其后的更長(zhǎng)的哈希值組成。它們看起來(lái)非常相似，但是被解釋得非常不同：一個(gè)被解釋為一個(gè)公鑰哈希值，它被一個(gè)簽名所滿足，另一個(gè)被解釋為一個(gè)腳本哈希值，它被一個(gè)贖回腳本所滿足。他們之間的關(guān)鍵區(qū)別是哈希值的長(zhǎng)度：

· P2WPKH中的公鑰哈希值是20字節(jié)。

· P2WSH中的腳本哈希值是32字節(jié)。

這個(gè)區(qū)別使得錢包可以對(duì)這兩種類型的見證程序進(jìn)行區(qū)分。通過(guò)查看哈希值的長(zhǎng)度，錢包可以確定它是什么類型的見證程序，P2WPKH 或者 P2WSH。

隔離見證升級(jí)

正如我們前面看到的例子，隔離見證的升級(jí)需要經(jīng)過(guò)兩步過(guò)程。首先，錢包必須創(chuàng)建特殊的隔離型輸出。然后，這些輸出可以被知道如何構(gòu)建隔離見證交易的錢包花費(fèi)。在這些例子中，Alice的錢包是segwit意識(shí)到的，并且能夠使用Segregated Witness腳本創(chuàng)建特殊輸出。Bob的錢包也是segwit意識(shí)到，并能夠花這些輸出。從這個(gè)例子中可能不明顯的是，在實(shí)踐中，Alice的錢包需要知道Bob使用了一個(gè)支持segwit的錢包，并可以使用這些輸出。否則，如果Bob的錢包沒有升級(jí)，并且Alice試圖對(duì)Bob進(jìn)行分段付款，那么Bob的錢包將無(wú)法檢測(cè)到這些付款。

提示 對(duì)于P2WPKH和P2WSH付款類型，發(fā)件人和收件人錢包都需要升級(jí)才能使用segwit。此外，發(fā)件人的錢包需要知道收件人的錢包是否具有隔離識(shí)別功能。

隔離見證不會(huì)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)實(shí)施。相反，隔離見證被實(shí)施為向后兼容的升級(jí)，其中新老客戶可以共存。錢包開發(fā)人員將獨(dú)立升級(jí)錢包軟件以添加隔離區(qū)功能。當(dāng)發(fā)件人和收件人都可以感知到網(wǎng)志時(shí)，使用P2WPKH和P2WSH付款類型。傳統(tǒng)的P2PKH和P2SH將繼續(xù)為非升級(jí)的錢包工作。這留下了兩個(gè)重要的情況，下一節(jié)將討論這個(gè)情況：

· 發(fā)件人的錢包的能力，不是segwit意識(shí)到付款的收件人的錢包，可以處理segwit交易。

· 具有隔離識(shí)別功能的發(fā)件人錢包能夠識(shí)別和區(qū)分具有隔離識(shí)別功能的收件人和不是他們地址的收件人。

1. 在P2SH中嵌入隔離見證

舉個(gè)例子，假設(shè)Alice的錢包沒有升級(jí)到segwit，但是Bob的錢包已經(jīng)升級(jí)，可以處理segwit交易。Alice和Bob可以使用“舊”非segwit交易。但是Bob很可能會(huì)使用segwit來(lái)降低交易費(fèi)用，利用適用于見證數(shù)據(jù)的折扣。

在這種情況下，Bob的錢包可以構(gòu)建一個(gè)包含一個(gè)segwit腳本的P2SH地址。Alice的錢包認(rèn)為這是一個(gè)“正常的”P2SH地址，并可以在沒有任何segwit的知識(shí)的情況下付款。然后，Bob的錢包可以通過(guò)隔離交易來(lái)支付這筆款項(xiàng)，充分利用隔離交易并降低交易費(fèi)用。

兩種形式的見證腳本P2PKH和P2WSH都可以嵌入到P2SH地址中。第一個(gè)是P2SH（P2PKH），第二個(gè)是P2SH（P2WSH）。

2. 在 P2SH 中的 P2WPKH

見證腳本的第一種形式是P2SH（P2WPKH）。這是一個(gè)Pay-to-Witness-Public-Key-Hash證明程序，嵌入在Pay-to-Script-Hash腳本中，所以它可以被不知道segwit的錢包使用。

Bob的錢包用Bob的公鑰構(gòu)造了一個(gè)P2WPKH證人程序。這個(gè)見證程序然后被散列，結(jié)果散列被編碼為P2SH腳本。P2SH腳本被轉(zhuǎn)換成比特幣地址，一個(gè)以“3”開始的地址，正如我們?cè)冢跴2SH］部分看到的那樣。

Bob的錢包從我們之前看到的P2WPKH 見證程序開始：

Bob的見證程序：

0 ab68025513c3dbd2f7b92a94e0581f5d50f654e7

P2WPKH見證程序由見證版本和Bob的20字節(jié)公鑰散列組成。

Bob的錢包然后散列之前的見證程序，先用SHA256，然后用RIPEMD160，產(chǎn)生另一個(gè)20字節(jié)的散列：

P2WPKH見證程序的HASH160

3e0547268b3b19288b3adef9719ec8659f4b2b0b

然后見證程序的hash嵌入到P2SH腳本中：

HASH160 3e0547268b3b19288b3adef9719ec8659f4b2b0b EQUAL

最后，P2SH腳本轉(zhuǎn)換為P2SH比特幣地址：

37Lx99uaGn5avKBxiW26HjedQE3LrDCZru

現(xiàn)在，Bob可以顯示這個(gè)地址給顧客付錢買咖啡。Alice的錢包可以支付給不支持隔離見證的地址，就像任何其他比特幣地址一樣。盡管Alice的錢包不支持segwit，但它創(chuàng)建的付款可以由Bob使用segwit交易進(jìn)行支付。

3. P2SH內(nèi)的P2WSH

同樣，一個(gè)用于multisig腳本或其他復(fù)雜腳本的P2WSH見證程序可以嵌入到P2SH腳本和地址中，使得任何錢包都可以進(jìn)行與segwit兼容的支付。

正如我們?cè)赑ay-to-Witness-Script-Hash（P2WSH）中看到的，穆罕默德的公司正在使用隔離見證對(duì)多重簽名腳本的付款。為了讓任何客戶支付他的公司，無(wú)論他們的錢包是否升級(jí)為隔離開關(guān)，穆罕默德的錢包都可以在P2SH腳本中嵌入P2WSH見證程序。

首先，穆罕默德的錢包創(chuàng)建與多重簽名腳本對(duì)應(yīng)的P2WSH見證程序，并用SHA256進(jìn)行哈希處理：

穆罕默德的錢包創(chuàng)建了P2WSH見證程序

0 9592d601848d04b172905e0ddb0adde59f1590f1e553ffc81ddc4b0ed927dd73

然后，見證程序本身用SHA256和RIPEMD160散列，產(chǎn)生一個(gè)新的20字節(jié)散列，如傳統(tǒng)的P2SH所使用的散列：

P2WSH見證程序的HASH160

86762607e8fe87c0c37740cddee880988b9455b2

接下來(lái)，穆罕默德的錢包將哈希碼放入P2SH腳本中：

HASH160 86762607e8fe87c0c37740cddee880988b9455b2 EQUAL

最后，錢包從這個(gè)腳本構(gòu)造一個(gè)比特幣地址：

3Dwz1MXhM6EfFoJChHCxh1jWHb8GQqRenG

現(xiàn)在，穆罕默德的客戶可以付款到這個(gè)地址，而不需要支持segwit。然后，穆罕默德的公司可以構(gòu)建隔離交易來(lái)支付這些款項(xiàng)，利用包括較低的交易費(fèi)用在內(nèi)的隔離功能。

4. 隔離見證地址

在將比特幣部署在比特幣網(wǎng)絡(luò)之后，錢包升級(jí)之前需要一些時(shí)間。因此，很可能像我們?cè)谇耙还?jié)中看到的那樣，segwit將主要用于嵌入到P2SH中，至少幾個(gè)月。

但是，最終幾乎所有的錢包都能夠支持隔離支付。那時(shí)就不再需要在P2SH中嵌入segwit。因此，可能會(huì)創(chuàng)建一種新的比特幣地址形式，表明接收者是具有隔離意識(shí)的，并直接對(duì)證人程序進(jìn)行編碼。有關(guān)隔離見證人地址計(jì)劃的建議有很多，但沒有一個(gè)被積極推行。

5.交易標(biāo)識(shí)符

隔離見證的最大好處之一就是消除了第三方交易延展性。

在segwit之前，交易可以通過(guò)第三方微妙地修改其簽名，在不改變?nèi)魏位緦傩裕ㄝ斎耄敵?，金額）的情況下更改其交易ID（散列）。這為拒絕服務(wù)攻擊創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，以及攻擊了編寫不好的錢包軟件，這些軟件假定未經(jīng)證實(shí)的交易哈希是不可變的。

通過(guò)引入隔離見證，交易有兩個(gè)標(biāo)識(shí)符txid和wtxid。傳統(tǒng)的交易ID txid是序列化交易的雙SHA256散列，沒有見證數(shù)據(jù)。交易wtxid是具有見證數(shù)據(jù)的交易的新序列化格式的雙SHA256散列。

傳統(tǒng)txid的計(jì)算方式與nonsegwit交易完全相同。但是，由于segwit交易在每個(gè)輸入中都有空的scriptSigs，因此沒有可由第三方修改的部分交易。因此，在隔離交易中，即使交易未經(jīng)確認(rèn)，txid也是第三方不可改變的。

wtxid就像一個(gè)“擴(kuò)展的”ID，因?yàn)閔ash也包含了見證數(shù)據(jù)。如果交易沒有見證數(shù)據(jù)傳輸，則wtxid和txid是相同的。注意，由于wtxid包含見證數(shù)據(jù)（簽名），并且由于見證數(shù)據(jù)可能具有延展性，所以在交易確認(rèn)之前，wtxid應(yīng)該被認(rèn)為是可延展的。只有當(dāng)交易的輸入是segwit輸入時(shí)，第三方才可以認(rèn)定segwit交易的txid不可變。

提示 隔離見證交易有兩個(gè)ID：txid和wtxid。txid是沒有見證數(shù)據(jù)的交易的散列，wtxid是包含見證數(shù)據(jù)的散列。所有輸入為隔離開關(guān)輸入的交易不受第三方交易延展性影響。

隔離見證新的簽名算法

隔離見證修改了四個(gè)簽名驗(yàn)證函數(shù)（CHECKSIG，CHECKSIGVERIFY，CHECKMULTISIG和CHECKMULTISIGVERIFY）的語(yǔ)義，改變了交易承諾散列的計(jì)算方式。

比特幣交易中的簽名應(yīng)用于交易哈希，交易數(shù)據(jù)計(jì)算，鎖定數(shù)據(jù)的特定部分，表明簽名者對(duì)這些值的承諾。例如，在簡(jiǎn)單的SIGHASH_ALL類型簽名中，承諾哈希包括所有的輸入和輸出。

不幸的是，計(jì)算承諾哈希的方式引入了驗(yàn)證簽名的節(jié)點(diǎn)可能被迫執(zhí)行大量哈希計(jì)算的可能性。具體而言，散列運(yùn)算相對(duì)于交易中的簽名操作的數(shù)量增加O（n^2）。因此，攻擊者可以通過(guò)大量的簽名操作創(chuàng)建一個(gè)交易，導(dǎo)致整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)不得不執(zhí)行數(shù)百或數(shù)千個(gè)哈希操作來(lái)驗(yàn)證交易。

Segwit代表了通過(guò)改變承諾散列計(jì)算方式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的機(jī)會(huì)。對(duì)于segwit版本0見證程序，使用BIP-143中規(guī)定的改進(jìn)的承諾哈希算法進(jìn)行簽名驗(yàn)證。

新算法實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)重要目標(biāo)。首先，散列操作的數(shù)量比簽名操作的數(shù)量增加了一個(gè)更加漸進(jìn)的O（n），減少了用過(guò)于復(fù)雜的交易創(chuàng)建拒絕服務(wù)攻擊的機(jī)會(huì)。其次，承諾散列現(xiàn)在還包括作為承諾的一部分的每個(gè)輸入的值（金額）。這意味著簽名者可以提交特定的輸入值，而不需要“獲取”并檢查輸入引用的前一個(gè)交易。在離線設(shè)備（如硬件錢包）的情況下，這極大地簡(jiǎn)化了主機(jī)與硬件錢包之間的通信，消除了對(duì)以前的交易流進(jìn)行驗(yàn)證的需要。硬件錢包可以接受不可信主機(jī)“輸入”的輸入值。由于簽名是無(wú)效的，如果輸入值不正確，硬件錢包在簽名輸入之前不需要驗(yàn)證該值。

隔離見證的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)

比特幣挖掘節(jié)點(diǎn)和完整節(jié)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生用于支持比特幣網(wǎng)絡(luò)和區(qū)塊鏈的資源的成本。隨著比特幣交易量的增加，資源成本（CPU，網(wǎng)絡(luò)帶寬，磁盤空間，內(nèi)存）也在增加。礦工通過(guò)與每次交易的大小（字節(jié)）成比例的費(fèi)用來(lái)補(bǔ)償這些成本。Nonmining完整的節(jié)點(diǎn)沒有得到補(bǔ)償，所以他們承擔(dān)這些成本，因?yàn)樗麄冃枰\(yùn)行一個(gè)權(quán)威的充分驗(yàn)證全索引節(jié)點(diǎn)，可能是因?yàn)樗麄兪褂霉?jié)點(diǎn)操作比特幣業(yè)務(wù)。

如果沒有交易費(fèi)用，比特幣數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)可能會(huì)大幅增加。費(fèi)用旨在通過(guò)基于市場(chǎng)的價(jià)格發(fā)現(xiàn)機(jī)制，使比特幣用戶的需求與交易對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的負(fù)擔(dān)相一致。

基于交易規(guī)模的費(fèi)用計(jì)算將交易中的所有數(shù)據(jù)視為相同的成本。但是從完整節(jié)點(diǎn)和礦工的角度來(lái)看，交易的某些部分的成本要高得多。加入比特幣網(wǎng)絡(luò)的每筆交易都會(huì)影響節(jié)點(diǎn)上四種資源的消耗：

· 磁盤空間

每筆交易都存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中，并添加到區(qū)塊鏈的總大小中。區(qū)塊鏈存儲(chǔ)在磁盤上，但可以通過(guò)“修剪”較舊的交易來(lái)優(yōu)化存儲(chǔ)。

· CPU

每個(gè)交易都必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，這需要CPU時(shí)間。

· 帶寬

每筆交易至少通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸一次（通過(guò)泛洪傳播）。如果在塊傳播協(xié)議中沒有任何優(yōu)化，交易將作為塊的一部分再次傳輸，從而將對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量的影響加倍。

· 內(nèi)存

驗(yàn)證交易的節(jié)點(diǎn)將UTXO索引或整個(gè)UTXO設(shè)置在內(nèi)存中，以加速驗(yàn)證。由于內(nèi)存至少比磁盤貴一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以UTXO集的增長(zhǎng)對(duì)運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的成本貢獻(xiàn)不成比例。

從列表中可以看出，并不是交易的每個(gè)部分都對(duì)運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的成本或者比特幣支持更多交易的能力產(chǎn)生同等的影響。交易中最昂貴的部分是新創(chuàng)建的輸出，因?yàn)樗鼈儽惶砑拥絻?nèi)存中的UTXO集。相比之下，簽名（又名見證數(shù)據(jù)）為網(wǎng)絡(luò)增加了最小的負(fù)擔(dān)，并且節(jié)省了運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的成本，因?yàn)橐娮C數(shù)據(jù)只被驗(yàn)證一次，之后又不再使用。此外，在收到新的交易并驗(yàn)證見證數(shù)據(jù)之后，節(jié)點(diǎn)可以立即丟棄該見證數(shù)據(jù)。如果按照交易規(guī)模計(jì)算費(fèi)用，而不區(qū)分這兩種數(shù)據(jù)，那么市場(chǎng)上的收費(fèi)激勵(lì)就不符合交易實(shí)際成本。事實(shí)上，目前的費(fèi)用結(jié)構(gòu)實(shí)際上鼓勵(lì)了相反的行為，因?yàn)橐娮C數(shù)據(jù)是交易的最大部分。

費(fèi)用所產(chǎn)生的激勵(lì)因?yàn)樗鼈冇绊戝X包的行為。所有的錢包都必須實(shí)行一些策略來(lái)組合交易，這些策略要考慮到隱私（減少地址重復(fù)使用），碎片化（大量松動(dòng)）以及收費(fèi)等因素。如果費(fèi)用壓倒性地促使錢包在交易中使用盡可能少的投入，這可能導(dǎo)致UTXO選擇和改變地址策略，從而不經(jīng)意地膨脹UTXO集合。

交易在其輸入中消耗UTXO，并用它們的輸出創(chuàng)建新的UTXO。因此，交易輸入比輸出多將導(dǎo)致UTXO集合的減少，而輸出多于輸入的交易將導(dǎo)致UTXO集合的增加。讓我們考慮輸入和輸出之間的差異，并稱之為“Net-new-UTXO”。這是一個(gè)重要的指標(biāo)，因?yàn)樗嬖V我們一個(gè)交易對(duì)最昂貴的全網(wǎng)資源，內(nèi)存 UTXO設(shè)置。正值Net-new-UTXO交易增加了這一負(fù)擔(dān)。負(fù)值Net-new-UTXO交易減輕了負(fù)擔(dān)。因此，我們希望鼓勵(lì)交易是負(fù)Net-new-UTXO或零Net-new-UTXO的中值。

讓我們來(lái)看一個(gè)例子，說(shuō)明有無(wú)隔離見證交易費(fèi)用計(jì)算產(chǎn)生了哪些激勵(lì)措施。我們將看兩個(gè)不同的交易。交易A是3輸入，2輸出的交易，其具有-1的凈新UTXO度量，這意味著它消耗比它創(chuàng)建的多一個(gè)UTXO，將UTXO減1。交易B是2輸入3輸出的交易，其具有1的凈新UTXO度量，這意味著它向UTXO集增加一個(gè)UTXO，對(duì)整個(gè)比特幣網(wǎng)絡(luò)施加額外的成本。這兩個(gè)交易都使用多重簽名（2/3）腳本來(lái)演示復(fù)雜腳本如何增加隔離證人對(duì)費(fèi)用的影響。我們假設(shè)交易費(fèi)為每字節(jié)30 satoshi，證據(jù)數(shù)據(jù)為75％的折扣費(fèi)用：

· 未使用隔離見證

交易費(fèi)用：25，710 satoshi 交易B費(fèi)用：18，990 satoshi

· 使用隔離見證

交易手續(xù)費(fèi)：8，130 satoshi 交易B手續(xù)費(fèi)：12，045 satoshi

當(dāng)隔離證人實(shí)施時(shí)，這兩個(gè)交易都較為便宜。但是比較這兩筆交易的成本，我們發(fā)現(xiàn)在隔離見證之前，交易凈收益為負(fù)的凈新UTXO的收費(fèi)更高。在隔離見證之后，交易費(fèi)用與最小化新的UTXO創(chuàng)造的激勵(lì)相一致，而不會(huì)無(wú)意中懲罰許多輸入的交易。

因此，隔離見證對(duì)比特幣用戶支付的費(fèi)用有兩個(gè)主要的影響。首先，segwit通過(guò)折扣見證數(shù)據(jù)和增加比特幣區(qū)塊鏈的能力來(lái)降低交易的總體成本。其次，segwit對(duì)證人數(shù)據(jù)的折扣糾正了可能無(wú)意中在UTXO集合中產(chǎn)生更多膨脹的激勵(lì)的錯(cuò)位。