Was ist SegWit? Eine Einführung in den On-Chain-Skalierungsansatz von Bitcoin | Blockchain-Glossar| OKX-Akademie

Eine anfängerfreundliche Einführung in Bitcoins SegWit, einschließlich dessen, was SegWit ist, warum es wichtig ist und was es leistet

SegWit ist der Name eines Bitcoin-Upgrades, das im August 2017 über einen Soft Fork implementiert wurde. Es zielte darauf ab, die Anzahl der Transaktionen pro Block zu erhöhen, die das Bitcoin-Netzwerk verarbeiten konnte. Darüber hinaus wurde ein seltener Exploit im Zusammenhang mit der Verformbarkeit von Transaktionen behoben und Bitcoin besser programmierbar gemacht, wodurch weitere Skalierungslösungen wie das Lightning Network von Bitcoin ermöglicht wurden.

In dieser einsteigerfreundlichen Einführung in SegWit erklären wir, was SegWit ist, seine Bedeutung und die Hintergründe des Upgrades. Wir bewerten auch die Auswirkungen von SegWit seit seiner Einführung.

Inhaltsverzeichnis:

Was ist Bitcoins SegWit?

SegWit – kurz für „Segregated Witness (Consensus Layer)“ – ist ein Skalierungsmechanismus, der im August 2017 im Bitcoin-Netzwerk implementiert wurde. Er zielte darauf ab, die Größe der Transaktionsdaten zu reduzieren, sodass mehr Transaktionen in jeden Block aufgenommen werden konnten, ohne die Blockgröße zu erhöhen Limit über eine Hard Fork.

Neben der Erhöhung des Transaktionsdurchsatzes von Bitcoin ging SegWit auch auf einige andere Probleme im Netzwerk ein. Erstens mindert das Upgrade einen seltenen Exploit, bei dem ein Angreifer eine neue Transaktions-ID erstellen kann, bevor eine Transaktion abgebaut wird. Sie können dann plausibel behaupten, ihr Geld nie erhalten zu haben, da der Absender ihre Transaktion nicht erkennen wird, weil sie unter einer anderen ID erscheint. Unter SegWit erfordert die Berechnung der Transaktions-ID keine Transaktionssignaturdaten. Wenn also ein Angreifer Signaturdaten ändert, bleibt die ID gleich.

Eine weitere Verbesserung, die SegWit für Bitcoin brachte, war die erhöhte Programmierflexibilität. Dies ermöglichte effektiv Layer-2-Skalierungslösungen wie das Lightning Network. Das Lightning Network erfordert komplexere Transaktionen, die voneinander abhängig sind. Ohne den Fix für die Transaktionsformbarkeit können von anderen abhängige Transaktionen ungültig werden, indem die Signaturdaten und damit die Transaktions-ID geändert werden. Da SegWit Transaktionssignaturen von Transaktionsdaten trennt und aus letzteren die ID berechnet, kann eine Änderung der Signaturdaten zukünftige Transaktionen nicht ungültig machen.

Die Bitcoin-Industrie hat SegWit nicht allgemein unterstützt. Vor seiner Aktivierung haben sich einige dafür eingesetzt, das Netzwerk zu skalieren, indem sie die Blockgrößenbegrenzung über einen Hard Fork erhöht haben. Schließlich würde diese Fraktion eine Erhöhung der Blockgröße einführen. Die daraus resultierende Hard Fork schuf das Bitcoin Cash-Netzwerk und sein natives Krypto-Asset, BCH.

Obwohl nicht alle Beteiligten im Bitcoin-Netzwerk sofort auf SegWit umgestellt haben, bedeutete die Tatsache, dass es als abwärtskompatible Änderung implementiert wurde, dass die eigene Aktivierung das Netzwerk nicht spaltete. Im Gegensatz zu einer Hard Fork wird eine solche Änderung als Soft Fork bezeichnet, bei der das Risiko besteht, dass ein Netzwerk gespalten wird.

Eine kurze SegWit-Geschichte

Der Code von SegWit war veröffentlicht als Bitcoin Improvement Proposal 141 im Dezember 2015. Die Autoren des BIP waren die Entwickler Eric Lombrozo, Johnson Lau und Pieter Wuille. Es wurde später im Oktober 2016 in den Bitcoin Core-Client eingeführt. Doch nur wenige Bitcoin-Miner stimmten der Änderung zu und signalisierten nicht, SegWit zu unterstützen.

Ein Bericht im Bitcoin Magazine schlägt vor dass eine Fraktion von Bergleuten gegen SegWit war, weil sie von einem Exploit namens „AsicBoost“ profitierten, der ihnen eine um 20 % verbesserte Effizienz verschaffte und sie profitabler machte.

Im Mai 2017 traf sich eine Gruppe der mächtigsten Bitcoin-Miner und -Unternehmen und entwarf das, was später das New Yorker Abkommen genannt wurde. Sie einigten sich darauf, SegWit zu aktivieren und das Blockgrößenlimit als Teil der Änderung zu erhöhen – ein Upgrade, das als „SegWit 2X“ bezeichnet wird. Im Gegensatz zu der im Vorjahr in der Core-Software implementierten SegWit-Version war die Änderung nicht abwärtskompatibel mit früheren Bitcoin-Softwareversionen und riskierte eine Spaltung des Netzwerks.

Das New Yorker Abkommen sah die Aktivierung von SegWit 2X für November 2017 vor. Viele Mitglieder der Bitcoin-Community waren jedoch der Meinung, dass ein geheimes Treffen von Unternehmen sie nicht repräsentierte, und sahen SegWit 2X als Bedrohung für das gesamte dezentralisierte Ethos von Krypto an.

Der pseudonyme Bitcoin-Entwickler Shaolin Fry entwickelte eine Lösung, die als benutzeraktivierte Soft Fork oder UASF bekannt ist. Im Wesentlichen würden Node- und Wallet-Betreiber SegWit aktivieren und Nicht-SegWit-Blöcke ablehnen. Dies würde Miner unter Druck setzen, das Upgrade zu aktivieren, da das Mining für Bitcoin ohne Benutzerunterstützung schnell zu einer vergeblichen Operation wird.

Die UASF wurde am Ende nicht benötigt, da die Drohung damit ausreichte, um die Bergleute davon zu überzeugen, SegWit-Unterstützung zu signalisieren. Miner haben sich am 9. August 2017 in SegWit eingeschlossen.

Vor der Aktivierung von SegWit gingen jedoch diejenigen, die sich am meisten für die Skalierung von Bitcoin über eine Erhöhung der Blockgröße einsetzen, getrennte Wege. Eine Änderung der Blockgröße des Netzwerks, die von einer Gruppe sogenannter „großer Blocker“ durchgeführt wurde – dh Bergleute, die eine Skalierung durch Vergrößerung der Blöcke auf eine nicht abwärtskompatible Weise bevorzugten – führte zu der Hard Fork, die Bitcoin Cash hervorbrachte .

Die Zeit war turbulent für das Bitcoin-Netzwerk, und nachdem sich der Staub um die Hard- und Soft-Forks gelegt hatte, verbrachte der BTC-Preis den Rest des Jahres 2017 damit, sich auf ein damaliges Allzeithoch von fast 20,000 $ zu erholen.

Wie funktioniert SegWit?

SegWit funktioniert nach trennen eine Transaktion Zeugendaten aus den Transaktionsdaten. Im Altsystem enthielten Blöcke Transaktionseingaben (Sender), Ausgaben (Empfänger) und Transaktionssignaturdaten. Bei aktivem SegWit werden Blöcke in einen Basisblock von 1 MB und einen zusätzlichen Abschnitt partitioniert, der Transaktionsdaten speichert. Der andere Abschnitt kann bis zu 3 MB Zeugendaten speichern.

Daher ist SegWit entgegen der landläufigen Meinung tatsächlich eine Erhöhung der Blockgröße. Die Erhöhung wurde jedoch so umgesetzt, dass keine Spaltung des Netzes riskiert wurde. Diejenigen, die ihre Nodes nicht auf SegWit upgraden wollten, können immer noch am Bitcoin-Netzwerk teilnehmen.

Bei Legacy-Transaktionen bildeten Transaktionsdaten und Signaturen einen einzigen Merkle-Baum – dh eine Datenstruktur, die durch Hashing verschiedener Datenelemente gebildet wurde – aus der eine Transaktions-ID erstellt wurde. Das bedeutete, dass das Ändern der Signaturdaten, was möglich ist, bevor eine Transaktion geschürft wird, zu einer anderen Transaktions-ID führte.

Unter SegWit ist die Transaktions-ID nicht von den Signaturdaten abhängig. Selbst wenn es einer böswilligen Entität gelang, die Signatur einer Transaktion zu ändern, würde dies daher keine Transaktions-IDs beeinflussen oder eine von einer vorherigen Transaktion abhängige Transaktion ungültig machen.

Obwohl der Basisblock immer noch 1 MB groß ist, kann er die Daten von mehr Transaktionen pro Block enthalten, da Transaktionen ohne die Zeugendaten bis zu 65 % kleiner sind. Dies ermöglicht es Bergleuten effektiv, eine größere Anzahl von Transaktionen in jeden Block aufzunehmen und das Bitcoin-Netzwerk für mehr Benutzer zu skalieren.

Neben der Erhöhung des Transaktionsdurchsatzes von Bitcoin ermöglicht SegWit auch komplexere Transaktionen. Bisher konnten voneinander abhängige Transaktionen durch Ausnutzen des Transaktionsmodellierungsfehlers ungültig gemacht werden. Mit aktivem SegWit sind Transaktions-IDs nicht mehr von Daten abhängig, die nachträglich geändert werden können. Daher können Transaktionen mit Abhängigkeiten von anderen Transaktionen nicht ungültig gemacht werden. Dies ermöglicht zusätzliche Skalierungslösungen, wie z. B. das Lightning Network.

SegWit-Adressformat

SegWit-Transaktionen verwenden eines von zwei Adressformaten. Dies macht es sehr einfach festzustellen, ob Sie von einer SegWit-Adresse senden oder mit einer Brieftasche handeln, die SegWit unterstützt.

Adressen, die mit einer „3“ beginnen, werden als Pay-to-Script-Hash- oder P2SH-Adressen bezeichnet. Dies ist ein älteres Adressformat, das sowohl mit Legacy- (oder Nicht-SegWit-) als auch mit SegWit-Transaktionen kompatibel ist. Wallets, die SegWit nicht unterstützen, können weiterhin SegWit-Transaktionen mit diesem Adressformat empfangen. Die Transaktionsgebühren sollten bei Transaktionen mit P2SH-Adressen etwas niedriger sein als bei alten Adressen.

Unterdessen beginnen Bech32-Adressen – auch bekannt als native SegWit-Adresse – mit „bc1“. Transaktionen mit Bech32-Adressen verbrauchen weniger Daten als ihre P2SH-Pendants. Dieses Adressformat ermöglicht noch mehr Transaktionen pro Block, was zu noch niedrigeren Transaktionsgebühren führt. Es erfordert jedoch die Brieftaschen, die zur Unterstützung von SegWit verwendet werden, was ein Software-Upgrade erfordert.

Warum ist SegWit wichtig?

SegWit befasst sich mit den steigenden Transaktionskosten, von denen Bitcoin-Entwickler und Branchenbeobachter verstanden haben, dass sie die Akzeptanz des Netzwerks einschränken würden. Wenn Bitcoin-Blöcke voll sind, warten Transaktionen in der sogenannten mempool.

Transaktionen verbleiben im Mempool, bis ein Miner sie in einen Block aufnimmt. Der Miner wählt basierend auf der enthaltenen Transaktionsgebühr aus, welche Transaktionen einbezogen werden sollen. Transaktionen mit einer sehr geringen Gebühr werden in Zeiten starker Überlastung der Bitcoin-Blockchain lange im Mempool warten, da Miner Transaktionen mit höheren Gebührenzahlungen bevorzugen werden – da dies zu einer höheren Rentabilität führt.

Mit SegWit können Bergleute mehr Transaktionen pro Block aufnehmen, da die im 1-MB-Basisblock gespeicherten Daten für jede einzelne kleiner sind als im Legacy-Format. Dies führt zu einer größeren Blockkapazität und weniger wartenden Transaktionen im Mempool. Da weniger Transaktionen warten, besteht eine größere Chance, dass eine Transaktion mit einer niedrigeren Gebühr in einen Block aufgenommen wird. Daher wird die durchschnittliche Transaktionsgebühr im gesamten Netzwerk sinken.

Darüber hinaus ermöglicht SegWit zusätzliche Skalierungslösungen, die auf Schichten über der Haupt-Bitcoin-Blockchain aufgebaut sind. Das erste und heute bekannteste ist das Lightning Network. Das Lightning Network ermöglicht Transaktionen außerhalb der Kette in Zahlungskanälen. Da diese Transaktionen nicht mehr sofort in einen Block geschürft werden müssen, warten weniger Transaktionen darauf, geschürft zu werden, was den Druck auf die Benutzer weiter verringert, die Transaktionsgebühren zu erhöhen.

Für diejenigen, die SegWit unterstützen, ist das Upgrade günstiger, als das Blockgrößenlimit über einen Hard Fork zu erhöhen. Erstens riskiert ein Soft Fork nicht, das Netzwerk aufzuspalten, was zu Verwirrung unter den Bitcoin-Benutzern führen könnte.

Zweitens erzwingt das Upgrade keine zusätzlichen Hardwareanforderungen an Knotenbetreiber. Eine der wichtigeren Eigenschaften von Bitcoin ist, dass jeder die Hardware bedienen kann, die erforderlich ist, um auf die Bitcoin-Blockchain zu verweisen und die Gültigkeit von Transaktionen selbst zu bestätigen. Eine Erhöhung der Blockgrößenbegrenzung würde Knotenbetreiber dazu zwingen, teurere Hardware mit zusätzlichen Speicherressourcen zu verwenden, was die Zentralisierung des Netzwerks erhöht.

War SegWit erfolgreich?

Da es sich um ein optionales, abwärtskompatibles Upgrade handelt, brauchte SegWit eine Weile, um das Netzwerk wirklich zu beeinflussen. Obwohl es im August 2017 aktiviert wurde, erreichten die Gebühren immer noch Niveaus, die potenzielle Bitcoin-Anwendungsfälle auspreisten. Auf ihrem Höhepunkt im Jahr 2017 erreichte die durchschnittliche Transaktionsgebühr mehr als 55 US-Dollar, was kleine Transaktionen oder Zahlungen wirtschaftlich undurchführbar machte.

Obwohl einige Ökosystemteilnehmer das Upgrade fast sofort implementierten, dauerte es lange, bis SegWit von Wallet-Anbietern und anderen Dienstleistern wie Börsen implementiert wurde. Bis Ende 2019 nutzte nur die Hälfte aller Transaktionen das neue Format. Heute mehr als 80 % der Transaktionen - SegWit.

Die obige Grafik zeigt, dass die in BTC gezahlten täglichen Transaktionsgebühren mit der Einführung von SegWit erheblich gesunken sind. Obwohl die Anzahl der pro Tag verarbeiteten On-Chain-Transaktionen rund 7 % unter dem Höchststand von 2017 liegt, blieben die gezahlten Gebühren ein kleiner Bruchteil der 1,500 BTC, die am 22. Dezember 2017 an das Netzwerk gezahlt wurden. Gesamtgebühren, die an einem einzigen Tag gezahlt wurden haben 300 BTC während neuerer Spitzen nicht überschritten.

Bei der Bewertung der Auswirkungen von SegWit ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass das Upgrade das Lightning Network ermöglicht hat. Das Lightning Network wurde 2018 als Beta-Version gestartet und hat ein enormes Wachstum erlebt. Anfang 2021 hatte die Skalierungslösung eine Gesamtkapazität von knapp über 1,000 BTC. Bis April 2022 war die Gesamtkapazität des Netzwerks auf mehr als 3,650 BTC angewachsen.

Die Anzahl der Lightning Network-Kanäle ist im gleichen Zeitraum ebenfalls gestiegen. Von 37,100 Anfang 2021 erreichten die Kanäle im März 86,500 einen Höchststand von 2022. Beide Metriken zeigen ein starkes Wachstum der Lightning-Aktivität, das nur durch SegWit ermöglicht wurde.

Offensichtlich war SegWit sowohl in Bezug auf die Auswirkungen auf die Netzwerkgebühren als auch auf die Unterstützung komplexerer Transaktionstypen ein Erfolg. Zusätzlich zum Lightning Network, neueren Bitcoin-Netzwerk-Upgrades, wie Pfahlwurzel, bauen auf SegWit auf, um das Netzwerk weiter zu optimieren – und durch die Adressierung der Transaktionsformbarkeit wird der Soft Fork Innovationen ermöglichen, die noch entwickelt werden müssen.

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