Giải thích về SegWit: Từ vấn đề chữ ký của Bitcoin đến triển khai hiện đại

SegWit, viết tắt của Segregated Witness, đại diện cho một trong những nâng cấp quan trọng nhất của giao thức Bitcoin kể từ khi ra đời. Thay vì thực hiện một cuộc đại tu toàn bộ hệ thống, cải tiến tinh vi này giải quyết các lỗ hổng kỹ thuật cụ thể trong khi giới thiệu các cải tiến hạ tầng sẽ định hình lại cách Bitcoin có thể mở rộng quy mô. Hiểu rõ những gì SegWit làm và tại sao nó quan trọng đòi hỏi phải xem xét vấn đề mà nó được thiết kế để giải quyết.

Vấn đề cốt lõi: Malleability giao dịch và các trở ngại Layer 2

Trước khi có SegWit, Bitcoin gặp phải một vấn đề mật mã đặc biệt gọi là malleability giao dịch. Các chữ ký số xác thực giao dịch Bitcoin có thể bị thay đổi theo những cách làm cho giao dịch trông khác đi, ngay cả khi bị chỉnh sửa bởi người không tạo ra nó ban đầu. Điều này không làm mất hiệu lực giao dịch hay thay đổi tác dụng cơ bản của nó—tiền vẫn chuyển từ người gửi sang người nhận—nhưng tạo ra một lỗ hổng nghiêm trọng khiến việc triển khai các giải pháp lớp hai gần như không thể.

Mạng Lightning và các giao thức lớp hai khác yêu cầu độ chắc chắn tuyệt đối về tính toàn vẹn của giao dịch. Nếu không giải quyết được malleability giao dịch, các giải pháp mở rộng này không thể hoạt động một cách đáng tin cậy trên nền tảng của Bitcoin. Vấn đề không chỉ gây phiền toái; nó còn là một ngõ cụt về kiến trúc cho sự tiến hóa của Bitcoin thành một hệ thống thanh toán có khả năng xử lý lượng lớn giao dịch.

Giải pháp kỹ thuật của SegWit: Phân tách dữ liệu Witness

Sự tinh tế của SegWit nằm ở cách nó giải quyết vấn đề malleability giao dịch. Bằng cách di chuyển dữ liệu chữ ký—gọi là “dữ liệu witness”—từ không gian giao dịch chính vào một phần riêng biệt của mỗi khối Bitcoin, SegWit loại bỏ khả năng thao túng chữ ký giao dịch. Việc tổ chức lại cấu trúc này có nhiều tác động phụ.

Trước hết và quan trọng nhất, nó mở khóa phát triển lớp hai. Mạng Lightning và các giao thức tương tự giờ đây có thể hoạt động với sự tự tin, mở ra các con đường để Bitcoin xử lý nhiều giao dịch hơn gấp nhiều lần so với giới hạn của lớp cơ bản. Ngoài lợi ích chính này, SegWit còn giới thiệu mở rộng dung lượng khối thông qua một cơ chế kỹ thuật gọi là “đơn vị trọng lượng”. Thay vì đơn giản tăng kích thước khối (điều này sẽ yêu cầu một hard fork gây tranh cãi), SegWit khéo léo định nghĩa lại cách đếm dữ liệu khối, cho phép các khối đạt tới khoảng 4 megabyte dữ liệu về lý thuyết, mặc dù thực tế thường khoảng 2 megabyte tùy thuộc vào thành phần giao dịch.

Tăng hiệu quả này giúp giảm phí giao dịch cho người dùng có ví tương thích SegWit. Thêm vào đó, kiến trúc kỹ thuật của SegWit tạo ra khung “phiên bản script”—một nền tảng giúp đơn giản hóa việc triển khai các cải tiến Bitcoin trong tương lai. Các sáng kiến mới như chữ ký Schnorr, sẽ nâng cao khả năng lập trình và linh hoạt của Bitcoin, cũng trở nên khả thi.

Tất cả những điều này đều đạt được thông qua một soft fork, một nâng cấp tương thích ngược chỉ yêu cầu đa số hỗ trợ từ sức mạnh băm của các thợ mỏ thay vì sự đồng thuận tuyệt đối của toàn mạng lưới. Lựa chọn kỹ thuật này tránh được tình trạng phân mảnh mạng lưới có thể xảy ra từ các nâng cấp hard fork gây tranh cãi.

Sáng tạo của các nhà phát triển: Bitcoin Core thực hiện nâng cấp như thế nào

Quá trình triển khai SegWit liên quan đến nhiều nhóm khác nhau. Blockstream ban đầu phát triển một phiên bản sơ bộ của ý tưởng này cho dự án sidechain Elements của họ. Tuy nhiên, bước đột phá đến khi nhà đóng góp của Bitcoin Core Luke-jr nhận ra rằng một phiên bản tương thích ngược có thể được triển khai trên chính mạng Bitcoin chính.

Nhóm phát triển Bitcoin Core đảm nhận công việc thực thi, với Eric Lombrozo, Johnson Lau và Pieter Wuille là các tác giả đề xuất Cải tiến Bitcoin (BIP) chính và các nhà phát triển chủ chốt. Công việc của họ tạo nền tảng kỹ thuật, mặc dù nhiều nhà phát triển cốt lõi khác đã đóng góp qua việc xem xét, thử nghiệm và hoàn thiện. Cơ chế kích hoạt chính nó đã tiến triển qua phản hồi của cộng đồng—nhà phát triển Litecoin Shaolinfry và kỹ sư của Bitmain James Hilliard đã phát triển các phương pháp tiếp cận thay thế dựa trên tín hiệu, sau này chứng minh là rất quan trọng.

Cuộc chiến kích hoạt: Thợ mỏ, Người dùng và UASF

Hành trình của SegWit từ đề xuất đến triển khai cho thấy các phức tạp chính trị đằng sau các nâng cấp kỹ thuật. Dù được đề xuất công khai vào tháng 12 năm 2015 với mã nguồn sẵn sàng trong vòng một năm, SegWit không được kích hoạt cho đến năm 2017—một trì hoãn hai năm do các thợ mỏ Bitcoin từ chối tín hiệu ủng hộ nâng cấp.

Trong cộng đồng kỹ thuật của Bitcoin, SegWit ít bị hoài nghi. Các tranh luận bên ngoài tập trung vào việc liệu các phương pháp mở rộng thay thế có nên được ưu tiên hay chỉ riêng SegWit đã đủ. Tuy nhiên, những bất đồng hợp pháp này đã bị xen vào tranh chấp về kích hoạt. Một số người quan sát cho rằng các thợ mỏ đang sử dụng SegWit như một đòn bẩy trong các cuộc đàm phán mở rộng quy mô rộng hơn. Thậm chí còn có bằng chứng cho thấy một số hoạt động khai thác sử dụng một tối ưu hóa độc quyền gọi là AsicBoost, không tương thích với SegWit—đưa đến các lợi ích tài chính để chặn nâng cấp.

Tình thế bế tắc này đã thúc đẩy một phong trào phản kháng từ cộng đồng. Năm 2017, người dùng Bitcoin đã tập hợp quanh ý tưởng do Shaolinfry đề xuất: một Soft Fork do Người dùng kích hoạt (UASF). Những người dùng này công bố kế hoạch kích hoạt SegWit trên các nút của họ vào mùa hè đó bất chấp sở thích của thợ mỏ. Nếu thành công, điều này sẽ tạo ra hai mạng Bitcoin riêng biệt—một với SegWit, một không có—một kết quả thảm khốc cho hệ sinh thái.

Đối mặt với “tùy chọn hạt nhân” này, các thợ mỏ đã đầu hàng chỉ vài ngày trước hạn chót UASF, sử dụng cơ chế kích hoạt mới do James Hilliard thiết kế để tín hiệu ủng hộ SegWit. Đến tháng 8 năm 2017, SegWit đã hoạt động trên mạng Bitcoin.

Ứng dụng thực tế: Địa chỉ SegWit và phí giao dịch

Việc sử dụng SegWit đơn giản chỉ cần sử dụng ví đã tích hợp công nghệ này. Các ví như vậy tạo ra địa chỉ SegWit và tự động định tuyến các giao dịch qua cơ chế SegWit, mang lại lợi ích ngay lập tức về phí thấp hơn.

Có hai định dạng địa chỉ SegWit. Địa chỉ P2SH bắt đầu bằng “3”—mặc dù không phải tất cả các địa chỉ bắt đầu bằng 3 đều là địa chỉ SegWit, khiến việc nhận diện trực quan không hoàn hảo. Địa chỉ Bech32, bắt đầu bằng “bc1”, là SegWit rõ ràng nhất và cung cấp phí thấp nhất trong tất cả các loại địa chỉ Bitcoin. Các giao dịch bech32 này rẻ hơn các giao dịch SegWit P2SH vì chúng sử dụng hiệu quả hơn hệ thống đơn vị trọng lượng.

Địa chỉ truyền thống bắt đầu bằng “1” không bao giờ là địa chỉ SegWit. Các ví phổ biến hỗ trợ SegWit gồm Bitcoin Core, Electrum, Green, Trezor, Ledger và nhiều ví khác, mặc dù việc áp dụng ví mới diễn ra từ từ.

Tình hình hiện tại: Tại sao SegWit chưa phổ biến toàn diện

Gần một thập kỷ sau khi SegWit được kích hoạt, việc áp dụng vẫn chưa hoàn tất. Hơn một nửa số giao dịch Bitcoin hiện nay sử dụng SegWit, nhưng phần lớn còn lại vẫn dựa trên các định dạng giao dịch cũ. Việc chậm trễ này đến từ cả yếu tố kỹ thuật lẫn chính trị.

Các rào cản kỹ thuật bao gồm chi phí triển khai. Đối với các tổ chức tài chính lớn và nền tảng thanh toán, tích hợp SegWit đòi hỏi di chuyển toàn hệ thống và nguồn lực phát triển đáng kể. Các nhà phát triển ví nhỏ hơn và nhà cung cấp dịch vụ đơn giản đã không ưu tiên nâng cấp này so với các tính năng khác, mặc dù việc tích hợp khá đơn giản.

Một chiều hướng chính trị cũng tồn tại. Một số thực thể bị cáo buộc chống lại việc áp dụng SegWit như một hình thức phản đối phương pháp mở rộng quy mô của nó. Họ có thể thích các giải pháp khác hoặc nghi ngờ rằng SegWit không đủ để giải quyết các giới hạn về khả năng xử lý của Bitcoin. Một số người còn suy đoán rằng việc giữ phí cao của Bitcoin một cách cố ý nhằm thúc đẩy người dùng chuyển sang các đồng tiền mã hóa khác.

Điều đáng chú ý là, việc chưa áp dụng hoàn toàn SegWit không ngăn cản lợi ích dành cho những người dùng đã nâng cấp. Người dùng đã nâng cấp sẽ hưởng lợi từ phí thấp hơn bất kể sự tham gia của toàn mạng. Lợi ích về phí sẽ tăng lên khi việc áp dụng mở rộng, nhưng các lợi ích này sẽ tích lũy theo từng bước. Thậm chí, việc áp dụng SegWit thấp hơn còn làm giảm trung bình kích thước khối, mang lại lợi ích kỹ thuật riêng về hiệu quả của node và khả năng chống chịu của mạng lưới.