Пояснення SegWit: від проблеми підпису Bitcoin до сучасної реалізації

SegWit, коротко від Segregated Witness, представляє одну з найважливіших оновлень протоколу Bitcoin з моменту його створення. Замість повного перепроектування системи, ця складна модернізація вирішила конкретні технічні вразливості та водночас запровадила інфраструктурні покращення, які змінять спосіб масштабування Bitcoin. Розуміння того, що робить SegWit і чому це важливо, вимагає розгляду проблеми, яку він був створений вирішити.

Основна проблема: транзакційна малійбільність та перешкоди Layer 2

До впровадження SegWit Bitcoin стикався з дивною криптографічною проблемою, відомою як транзакційна малійбільність. Цифрові підписи, що підтверджують транзакції Bitcoin, могли бути змінені таким чином, що транзакція здавалася різною, навіть якщо її змінював той, хто її не створював спочатку. Це не анулювало транзакцію або не змінювало її основний ефект — монети все ще переміщувалися від відправника до отримувача — але створювало критичну вразливість, яка ускладнювала розгортання рішень другого шару.

Мережа Lightning та інші протоколи другого шару вимагають абсолютної впевненості у цілісності транзакцій. Без вирішення проблеми транзакційної малійбільності ці масштабувальні рішення не могли надійно працювати поверх Bitcoin. Проблема була не лише незручністю; вона ставила архітектурну глуху кутку для еволюції Bitcoin у високопродуктивну платіжну систему.

Технічне рішення SegWit: розділення даних свідчення

Елегантність SegWit полягає в тому, як він вирішує проблему транзакційної малійбільності. Переміщуючи дані підпису — так звані “дані свідчення” — з основного простору транзакції у окрему частину кожного блоку Bitcoin, SegWit усунув можливість маніпулювання підписами транзакцій. Це структурне перерозподілення мало кілька наслідків.

По-перше, воно відкрили шлях для розвитку другого шару. Мережа Lightning та подібні протоколи тепер могли працювати з упевненістю, відкриваючи можливості для Bitcoin обробляти експоненційно більше транзакцій за секунду, ніж дозволяє базовий рівень. Окрім цього, SegWit запровадив розширення пропускної здатності блоку через технічний механізм під назвою “вагові одиниці”. Замість простого збільшення розміру блоку (що вимагало б суперечливого хардфорку), SegWit розумно переозначив спосіб підрахунку даних у блоці, що фактично дозволило блокам досягати приблизно 4 мегабайтів даних у теорії, хоча більш реалістично — близько 2 мегабайтів залежно від складу транзакцій.

Ця ефективність означала нижчі комісії для користувачів із сумісними з SegWit гаманцями. Крім того, технічна архітектура SegWit створила так звані “версії скриптів” — рамкову систему, яка спростила впровадження майбутніх покращень Bitcoin. З’явилися інновації, такі як підписи Schnorr, що покращили б програмованість і гнучкість Bitcoin.

Все це було досягнуто за допомогою м’якого форку — оновлення, сумісного з попередніми версіями, яке потребувало лише більшості підтримки з боку майнерів, а не єдиного консенсусу мережі. Такий технічний вибір уникнув мережевої фрагментації, яка може виникнути при суперечливих хардфорках.

Інновації розробників: як Bitcoin Core реалізував оновлення

Шлях до впровадження SegWit включав роботу кількох команд. Спершу Blockstream розробив початкову версію концепції для свого сайдчейну Elements. Однак прорив стався, коли учасник Bitcoin Core Luke-jr зрозумів, що можна запровадити сумісну з попередніми версіями версію безпосередньо у головній мережі Bitcoin.

Команда розробників Bitcoin Core взяла на себе роботу з реалізації, з Еріком Ломброзо, Джонсоном Лау та Пітером Вілле у ролі головних авторів та провідних розробників пропозиції щодо покращення Bitcoin (BIP). Їхня робота заклала технічну основу, хоча багато інших розробників внесли свій внесок через огляд, тестування та доопрацювання. Механізм активації розвивався з урахуванням думки спільноти — розробник Litecoin Shaolinfry та інженер Bitmain James Hilliard розробили альтернативні підходи для активації на основі сигналів, які згодом довели свою важливість.

Битва за активацію: майнери, користувачі та UASF

Шлях впровадження SegWit від пропозиції до реалізації показує політичну складність технічних оновлень. Хоча публічно його запропонували у грудні 2015 року з кодом, готовим за рік, SegWit активувався лише у 2017 — двовідсоткову затримку спричинили значні майнери, які відмовлялися сигналізувати підтримку оновлення.

У технічній спільноті Bitcoin SegWit майже не викликав скептицизму. Зовнішні дискусії зводилися до питання, чи повинні пріоритет мати альтернативні підходи до масштабування, чи достатньо лише SegWit. Однак ці законні розбіжності перетнулися з суперечкою щодо активації. Деякі спостерігачі припускали, що майнери використовують SegWit як важіль у ширших переговорах щодо масштабування. Ще більш провокаційно — існували докази, що деякі майнери використовували власну оптимізацію AsicBoost, яка була несумісною з SegWit, що давало їм фінансові стимули блокувати оновлення.

Ця глуха ситуація спонукала до народного руху. У 2017 році користувачі Bitcoin об’єдналися навколо ідеї, запропонованої Shaolinfry: User Activated Soft Fork (UASF). Ці користувачі оголосили про намір активувати SegWit на своїх вузлах незалежно від підтримки майнерів. Якщо б це вдалося, виникли б два окремі мережі Bitcoin — одна з SegWit, інша без — що мало б катастрофічні наслідки для екосистеми.

Зі страху перед цим “ядерним варіантом” майнери капітулювали за кілька днів до дедлайну UASF, використовуючи новий механізм активації, розроблений James Hilliard, для сигналізації підтримки SegWit. До серпня 2017 року SegWit був запущений у мережі Bitcoin.

Практичне застосування: адреси SegWit та комісії

Щоб використовувати SegWit, достатньо мати гаманець із інтегрованою цією технологією. Такий гаманець генерує адреси SegWit і автоматично маршрутує транзакції через механізми SegWit, що одразу дає користувачам знижені комісії.

Існує два формати адрес SegWit. Адреси P2SH починаються з “3” — хоча не всі адреси, що починаються з 3, є SegWit, тому їх візуально важко ідентифікувати. Адреси Bech32, що починаються з “bc1”, є точно SegWit і забезпечують найнижчі комісії серед усіх типів адрес Bitcoin. Такі транзакції Bech32 дешевші за транзакції P2SH SegWit, оскільки вони більш ефективно використовують систему вагових одиниць.

Традиційні адреси, що починаються з “1”, ніколи не є SegWit. Популярні гаманці, що підтримують SegWit, включають Bitcoin Core, Electrum, Green, Trezor, Ledger та багато інших, хоча впровадження у гаманцях відбувалося поступово.

Поточне впровадження: чому SegWit не є універсальним

Майже через десять років після активації SegWit його впровадження залишається неповним. Більше половини транзакцій Bitcoin тепер використовують SegWit, але значні частини мережі все ще працюють із застарілими форматами транзакцій. Це несподівано повільне впровадження зумовлене як технічними, так і політичними факторами.

Технічні перешкоди включають накладні витрати на реалізацію. Для великих фінансових установ і платіжних платформ інтеграція SegWit вимагає системної міграції та значних ресурсів розробки. Менші розробники гаманців і сервіс-провайдери просто зменшили пріоритет оновлення порівняно з іншими функціями, хоча інтеграція є відносно простою.

Політичний аспект також залишається. Деякі суб’єкти нібито чинять опір впровадженню SegWit як протест проти його підходу до масштабування. Вони можуть віддавати перевагу іншим рішенням або вважають, що SegWit недостатньо вирішує обмеження пропускної здатності Bitcoin. Деякі спостерігачі навіть припускають, що навмисне підтримання високих комісій Bitcoin стимулює користувачів переходити на альтернативні криптовалюти.

Варто зазначити, що неповне впровадження SegWit не заважає отримувати переваги раннім користувачам. Ті, хто оновився, мають знижені комісії незалежно від участі всього мережевого середовища. Переваги зростають із поширенням впровадження, але вигода накопичується поступово. Цікаво, що менше впровадження SegWit також зменшує середній розмір блоку, що має свої технічні переваги щодо ефективності вузлів і стійкості мережі.