比特幣錢包開發：隔離見證剖析與程式設計實踐
目標
- 理解什麼是隔離見證
- 交易地址型別
- 程式設計實踐：生成隔離見證地址
大家可能會想，這個隔離見證對我們比特幣錢包開發有什麼影響呢？接下來你就知道了。
一、什麼是隔離見證
隔離見證的英文叫做SegWit，是Segregated Witness的簡稱，隔離見證是對比特幣提出的一種升級方案，用於解決比特幣面臨的一系列嚴重問題，由Pieter Wuille（比特幣核心開發人員、Blockstream聯合創始人）在2015年12月首次提出。主要由BIP-141定義。
我們可以這樣來理解隔離見證：
見證：在比特幣裡指的是對交易合法性的驗證，用於證明自己擁有某些交易的輸出的見證資料。
隔離：就是把見證資料從交易信息裡抽離出來，單獨存放。
SegWit解決的問題
SegWit是由Bitcoin Core的擬議更新，Bitcoin Core是當前最受歡迎的比特幣標準客戶端，大多數企業使用。最初，該更新旨在解決交易的可擴充套件性，這也是比特幣軟體中眾所周知的弱點。雖然這種攻擊向量對使用者來說並不是最具破壞性的，但目前為止已經在多個攻擊案例中被利用，因此也就凸顯了修補這一漏洞的必要性。
目前，比特幣可擴充套件性問題主要源自區塊容量不足，這裡的問題就在於當前區塊的硬編碼限制為1兆位元組，而這並不足以承擔使用者每分鐘嘗試傳送的數百筆交易。因此，很多使用者必須排隊等候，直到他們的交易得到確認，這個等待的時間可能是幾個小時，甚或是幾天。隨著網路規模的擴大，交易強度也隨之增加，但區塊容量限制則保持不變，這就意味著問題會不斷惡化。
SegWit的解決方案由兩部分組成的：
- 第一，它可以立即將區塊容量限制增加到4兆位元組。這裡就有一點需要注意：4 MB是絕對最大值，而實際區塊容量將取決於網路條件。SegWit啟用後，專家預測區塊容量將在2到2.1兆的範圍內。
- 第二，解決交易的可擴充套件性，將大量交易移出區塊鏈使用雷電網路（Lightning Network）進行快速處理，預計將大大增加網路容量。
segwit的優點
- 增加塊可以執行的事務數。
- 降低交易費用。
- 減少每筆交易的規模。
- 現在可以更快地確認交易，因為等待時間將減少。
- 有助於比特幣的可擴充套件性。
- 由於每個區塊的交易數量將增加，因此可能會增加礦工可能收取的總費用。
- 消除交易延展性。
- 有助於啟用雷電協議。
二、交易地址型別
地址是使用Base58check格式化的20位元組雜湊值，去生成P2PKH或P2SH比特幣地址。目前最常用的方式是使用者交換支付資訊。
普通的比特幣交易地址有兩種型別：
- P2PKH（Pay-to-Public-Key-Hash）：支付給公鑰雜湊。是最常用的模板，它被中本聰定義，允許簡單的支付給一個單一的公鑰。
- P2SH（Pay-to-Script-Hash）：支付到指令碼，這是多重簽名交易輸出。在BIP16定義，它允許付款到任意複雜的指令碼。
隔離見證為比特幣建立了兩種新的交易地址：
- P2WPKH（Pay-to-Witness-Public-Key-Hash）：支付到隔離見證公鑰雜湊，類似P2PKH，在BIP141新定義的。它嵌入在P2SH指令碼中，所以它可以被不知道segwit的錢包使用。
- P2WSH（Pay-to-Witness-Script-Hash）：支付到多重簽名隔離見證指令碼雜湊，類似P2SH，是BIP141定義的另一個新的指令碼格式。它可以嵌入到P2SH指令碼和地址中，使得任何錢包都可以進行與segwit相容的支付。
隔離見證不會在整個網路中同時實施，為了新老客戶可以共存，錢包開發人員將應獨立升級錢包軟體以新增隔離見證功能。都升級為segwit的錢包後，使用P2WPKH和P2WSH付款型別，傳統的錢包使用P2PKH和P2SH付款型別。兩種形式的見證指令碼P2WPKH和P2WSH都可以嵌入到P2SH地址中，是以“3”開始的地址。P2PKH是以“1”開頭的地址。
舉個例子，假設有兩個人：lixu、zhangsan，lixu的錢包沒有升級到segwit，但是zhangsan的錢包已經升級，可以處理segwit交易。lixu和zhangsan都可以使用正常地址交易，但是zhangsan很可能會使用segwit來降低交易費用。在這種情況下，zhangsan的錢包就需要構建一個包含一個segwit指令碼的P2SH地址。lixu的錢包認為這是一個正常的P2SH地址，並可以在沒有任何segwit的知識的情況下付款。然後，zhangsan的錢包可以通過隔離交易來支付這筆款項，充分利用隔離交易並降低交易費用。
因此我們需要構建segwit地址相容普通地址。
三、程式設計實踐：生成隔離見證地址
程式碼
var bitcoin = require('bitcoinjs-lib'); var bip39 = require("bip39") var bip32 = require("bip32")
const myNetwork = bitcoin.networks.bitcoin
const mnemonic = 'eternal list thank chaos trick paper sniff ridge make govern invest abandon'
// const mnemonic = bip39.generateMnemonic()
const seed = bip39.mnemonicToSeed(mnemonic, "lixu1234qwer")
const root = bip32.fromSeed(seed, myNetwork)
for(var i = 0; i < 3; i++) {
const path = "m/44'/0'/0'/0/"+i
console.log("路徑：", path)
const keyPair = root.derivePath(path)
const privateKey = keyPair.toWIF()
console.log("私鑰：", privateKey)
const publicKey = keyPair.publicKey.toString("hex")
console.log("公鑰：", publicKey)
let address = getAddress(keyPair, myNetwork)
console.log("普通地址：", address)
let segWitAddress = getSegWitAddress(keyPair, myNetwork)
console.log("隔離見證：", segWitAddress, "\n")
}
function getAddress(keyPair, network) {
const { address } = bitcoin.payments.p2pkh({ pubkey: keyPair.publicKey , network:network})
return address
}
function getSegWitAddress(keyPair,myNetwork) {
const { address } = bitcoin.payments.p2sh({
redeem: bitcoin.payments.p2wpkh({ pubkey: keyPair.publicKey, network: myNetwork}),
network: myNetwork
})
return address
}
輸出
驗證
程式碼解析
這裡只解getSegWitAddress方法的實現，其它程式碼解析請檢視上一章“從生成助記詞到擴充套件子地址”的內容。
const { address } = bitcoin.payments.p2sh({
redeem: bitcoin.payments.p2wpkh({ pubkey: keyPair.publicKey, network: myNetwork}),
network: myNetwork
}) 這是將p2wpkh地址巢狀在p2sh地址中，作為它的redeem欄位。同時需要注意，在兩種地址型別中都需要指定網路型別。上面的程式碼是在比特幣正式網路中執行的，即指定了
const myNetwork = bitcoin.networks.bitcoin
。
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