Was ist SegWit?

Segregated Witness, allgemein als SegWit bezeichnet, stellt ein entscheidendes Upgrade des Bitcoin Core-Protokolls dar, das 2017 eingeführt wurde. Ursprünglich als Mittel zur Bewältigung der Skalierungsherausforderungen und besonderen Schwachstellen von Bitcoin gedacht, brachte SegWit eine Reihe bedeutender Verbesserungen mit sich. Zu den wichtigsten Errungenschaften des Protokolls gehört die Behebung von Problemen bei der Formbarkeit von Transaktionen und die Erhöhung der Blockgrößenbeschränkung von Bitcoin, wodurch die Aufnahme weiterer Transaktionen in jeden Block erleichtert wird. Darüber hinaus führte dieses Upgrade zu zwei innovativen Skripttypen für Bitcoin-Transaktionen und stellte einen neuen Codierungsansatz namens Bech32 vor.

Der Weg zur SegWit-Aktivierung war nicht frei von Herausforderungen, da er innerhalb der Bitcoin-Community erhebliche Debatten auslöste. Solche Streitigkeiten unterstrichen den inhärenten dezentralen Charakter von Bitcoin – ein Ökosystem, das auf den Konsens seiner globalen Teilnehmer angewiesen ist. Während zentralisierte Systeme Änderungen durch verbindliche Verordnungen umsetzen können, erfordert Bitcoin eine kollektive Vereinbarung für etwaige Protokolländerungen. Trotz der Auseinandersetzungen um SegWit bewies Bitcoin Widerstandsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit und unterstrich damit seine Fähigkeit, unangemessenem Einfluss von Bergleuten und prominenten Persönlichkeiten der Gemeinschaft zu widerstehen.

Wie funktioniert SegWit?

Segregated Witness, besser bekannt als SegWit, stellt eine transformative Aktualisierung des Bitcoin-Transaktionsprotokolls dar. Seine Hauptabsicht besteht darin, die Transaktionseffizienz zu verbessern und unbeabsichtigte Transaktionsformbarkeit zu beseitigen. Durch die Aufteilung der Transaktion in zwei Komponenten, wobei die erste die Wallet-Adressen des Absenders und des Empfängers umfasst und die zweite die Transaktionssignaturen oder Zeugendaten enthält, verringert SegWit das Blockgewicht. Durch diese Trennung wird sichergestellt, dass mehr Transaktionen in einen einzelnen Bitcoin-Block passen, wodurch der Durchsatz erhöht und die Transaktionsgebühren gesenkt werden.

Im Gegensatz zu einem Hard Fork, der eine Blockchain in zwei verschiedene Ketten spaltet, wurde SegWit als Soft Fork implementiert. Das bedeutet, dass es weiterhin eine einheitliche Bitcoin-Blockchain gibt, die Blöcke sowohl von SegWit-aktivierten als auch von nicht-aktivierten Benutzern akzeptiert. Durch die Verlagerung der Signaturdaten aus dem primären Transaktionsblock unter Beibehaltung seiner Verifizierungsfähigkeiten bleibt die Integrität von Bitcoin gewahrt und ermöglicht mehr Transaktionen innerhalb des standardmäßigen 1-Megabyte-Blocks. Das Ergebnis ist ein Bitcoin-Netzwerk, das sowohl schneller als auch sicherer ist.

Ergänzt wird SegWit durch den Bech32-Adressstandard. Diese „nativen SegWit“-Adressen, erkennbar an ihrem „ bc1 “-Präfix, unterscheiden sich von den traditionellen Legacy-Adressen, die mit „1“ beginnen. Durch die Einführung von SegWit und dem Bech32-Standard profitieren Benutzer von reduzierten Transaktionsgebühren. Es ist wichtig zu beachten, dass Bitcoin, das in Legacy-Adressen gespeichert ist, bis zur Transaktion dort verbleibt, jede Änderung dieser Adressen jedoch, wenn sie Teil einer Transaktion ist, in eine SegWit-Adresse übergeht. Wenn Benutzer im Laufe der Zeit Transaktionen durchführen und Gelder an SegWit-Adressen erhalten, werden sich ihre Bitcoin-Guthaben organisch zu diesen effizienteren Adressen verschieben.

Wie löst SegWit die Formbarkeit von Transaktionen?

Segregated Witness, allgemein bekannt als SegWit, ist ein entscheidendes Upgrade des Bitcoin-Protokolls, das in erster Linie darauf ausgelegt ist, das Problem der Formbarkeit von Transaktionen zu lösen. Dieses Problem bezieht sich auf die mögliche Änderung von Transaktionsdaten vor ihrer Bestätigung in der Blockchain.

Eintauchen in die Formbarkeit von Transaktionen

Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem John Steven 10 BTC schuldet. Steven verändert mit böswilliger Absicht Johns Zeugendaten, bevor das Netzwerk die Transaktion bestätigt. Die Transaktions-ID ändert sich, obwohl der Inhalt der Transaktion unverändert bleibt. Nachdem die manipulierte Transaktion bestätigt wurde, wird die ursprüngliche Transaktion storniert. Wenn Steven fälschlicherweise behauptet, er habe die 10 BTC nicht erhalten, könnte John die BTC erneut senden und so Opfer des Betrugs werden, ohne es überhaupt zu merken. Solche Manipulationen waren für das Netzwerk unsichtbar und daher schwer zu verhindern.

SegWits Lösung für das Problem

Die Hauptfunktion von SegWit besteht darin, Zeugendaten von Transaktionsdaten zu trennen und sicherzustellen, dass sie nicht geändert werden können, um Transaktions-IDs zu ändern. Durch die Entwicklung einer Sidechain, um diese Zeugendaten getrennt von der Hauptblockchain zu speichern, beseitigt SegWit die Möglichkeit solcher böswilligen Änderungen.

Darüber hinaus bleibt SegWit abwärtskompatibel, was bedeutet, dass Knoten, die auf dem SegWit-Protokoll ausgeführt werden, weiterhin mit älteren Knoten interagieren können. Bei dieser Art von Upgrade handelt es sich um einen Soft Fork, im Gegensatz zu Hard Forks, die nicht abwärtskompatibel sind und die Blockchain aufteilen können. Ein einzigartiger Aspekt von SegWit besteht darin, dass alle Zeugendaten in einer Sidechain verschlüsselt werden, der Root-Code jedoch in der Hauptblockchain verbleibt.

SegWit und Skalierbarkeit : Eine Kombination für die Zukunft

SegWit verbessert nicht nur die Formbarkeit von Transaktionen, sondern bietet auch erhebliche Skalierbarkeitsvorteile. Unter Skalierbarkeit versteht man die Fähigkeit des Netzwerks, einen Anstieg der Transaktionen ohne Geschwindigkeitseinbußen zu bewältigen. Obwohl viele Blockchain-Netzwerke bei ihrer Expansion langsamer werden, steigert SegWit die Effizienz von Bitcoin.

Der Konsensprozess ist die Hauptursache für Skalierbarkeitsprobleme bei vielen Kryptowährungen. Eine Transaktion muss von mehr als der Hälfte der Bitcoin-Knoten verifiziert werden, bevor sie zur Blockchain hinzugefügt wird. Mit zunehmender Anzahl an Knoten dauert es länger, einen Konsens zu erzielen. SegWit lindert diese Bedenken jedoch. Zuvor beanspruchten Zeugendaten etwa 65 % des Platzes eines Bitcoin-Blocks. Der Ansatz von SegWit, Zeugendaten aus der primären Blockchain auszulagern, bietet mehr Raum für Transaktionen und optimiert die Verarbeitungsfähigkeit des Netzwerks, ohne die Bitcoin-Blockchain zu vergrößern. Im Wesentlichen rationalisiert SegWit die Blockchain und macht sie effizienter.

Gibt es Nachteile von SegWit?

SegWit oder Segregated Witness ist eng mit der Entwicklung von Bitcoin verbunden und wirft unterschiedliche Perspektiven auf seine Wirksamkeit und Absicht auf.

Im Kern zielt das Design von SegWit darauf ab, die Blockkapazität zu optimieren, indem bestimmte Transaktionsdaten selektiv außerhalb der Hauptblockchain gespeichert werden und dabei die Primärkette als Referenz verwendet wird. Dieser Ansatz wurde entwickelt, um Skalierbarkeitsprobleme zu lindern, die dem ursprünglichen Bitcoin-Design innewohnen. Kritiker argumentieren, dass das Auslagern von Daten die Integrität der Blockchain gefährdet, was darauf hindeutet, dass es sich dabei um einen Workaround für ein von Natur aus fehlerhaftes System handelt.

Diese Skepsis gegenüber SegWit führte dazu, dass eine Fraktion der Community auseinanderging und einen Hard Fork initiierte, der 2017 zur Schaffung von Bitcoin Cash führte. Im Wesentlichen spiegelt Bitcoin Cash das ursprüngliche Bitcoin-Modell vor der SegWit-Implementierung wider. Die Lösung von Skalierbarkeitsproblemen konzentriert sich auf die Vergrößerung der Blockgröße, um sicherzustellen, dass alle Transaktionsdaten in der Kette bleiben. Dieser Ansatz steht in krassem Gegensatz zur Philosophie der Bitcoin Core-Entwickler, die SegWit als Grundlage für ein mehrschichtiges Blockchain-System betrachten.

Die Entwicklung von Bitcoin und der Aufstieg von Bitcoin Cash veranschaulichen die vielfältigen Perspektiven, wie dezentrale Blockchain-Netzwerke am besten skaliert und aufrechterhalten werden können. Es sind verschiedene andere Kryptowährungen und Protokolle entstanden, die jeweils neue Lösungen und Innovationen mit sich bringen. Während SegWit nach wie vor ein bedeutender Meilenstein für die Entwicklergemeinschaft von Bitcoin ist, repräsentiert es auch die breitere, sich ständig weiterentwickelnde Landschaft der Blockchain-Technologie und ihre vielfältigen Ansätze zur Lösung inhärenter Herausforderungen.

SegWit aktiviert das Lightning-Netzwerk

Einer der bahnbrechendsten Fortschritte, die SegWit ermöglicht hat, war die Integration des Lightning Network, einer Second-Layer-Lösung, die darauf ausgelegt ist, die Skalierbarkeitsherausforderungen von Bitcoin zu bewältigen. Das Lightning Network verspricht schnellere Transaktionsgeschwindigkeiten und geringere Gebühren, indem es Off-Chain-Zahlungskanäle zwischen Parteien schafft. Dieser innovative Ansatz ermöglicht die Verarbeitung zahlreicher Transaktionen außerhalb der Haupt-Bitcoin-Blockchain, wobei nur die endgültigen Kontostände in der Kette erfasst werden. Das Ergebnis ist ein effizienteres und schlankeres System, das in der Lage ist, ein größeres Transaktionsvolumen in einem Bruchteil der Zeit abzuwickeln.

Allerdings könnte das volle Potenzial des Lightning Network ohne die Aktivierung von SegWit nicht ausgeschöpft werden. Dies liegt vor allem daran, dass die Stiftung des Lightning Network stark auf unbestätigte Bitcoin-Transaktionen angewiesen war. Im Anfangsstadium des Bitcoin-Netzwerks waren diese Transaktionen anfällig für eine Angriffsart namens „Transaktionsformbarkeit“. Im Wesentlichen könnten Angreifer die eindeutige Identifikation einer Transaktion ändern, bevor diese bestätigt wird, was zu Unstimmigkeiten und potenziellen Szenarien doppelter Ausgaben führen könnte.

Durch die Aktivierung von SegWit hat die Bitcoin-Community dieses Problem der Transaktionsformbarkeit behoben. Dadurch wurde nicht nur die Verteidigung des Netzwerks gestärkt, sondern auch der Weg für den sicheren Einsatz des Lightning Network geebnet. Ohne das Risiko der Formbarkeit von Transaktionen kann das Lightning Network reibungslos funktionieren und sicherstellen, dass Benutzer Transaktionen schneller, sicherer und kostengünstiger durchführen können.

Erhöhung der Blockgröße von SegWit

Obwohl SegWit als Soft Fork kategorisiert wurde, brachte es erhebliche Änderungen an einer der zentralen Konsensregeln von Bitcoin. Diese Änderung wurde auf eine Weise umgesetzt, die die Abwärtskompatibilität gewährleistete und darauf abzielte, die Kapazität der Transaktionen innerhalb jedes Blocks zu erhöhen.

Vor der Einführung von SegWit galt für jeden Block eine Beschränkung auf die Speicherung von bis zu 1 MB an Daten, was etwa 1650 Transaktionen entspricht, wenn der Block bis zur maximalen Kapazität gefüllt ist. Allerdings führte SegWit das Konzept der Blockgewichtung ein, das die Blockgröße als primäre Einschränkung für den Blockinhalt ersetzte. Heutzutage beherbergt ein voll beladener Block fast 2700 Transaktionen.

Diese Unterscheidung ist erwähnenswert: Vor der Einführung von SegWit war jeder Block auf eine Größe von 1 MB beschränkt, was 1 Million Bytes an Transaktionsdaten entspricht.

Im Gegensatz dazu verwendet das Blockgewicht ein differenzierteres Messsystem, das auf Gewichtseinheiten basiert. In diesem System entspricht ein Byte der Nicht-Zeugendaten einer Transaktion 4 Gewichtseinheiten, während ein Byte der Zeugendaten nur 1 Gewichtseinheit entspricht. Bei einer Obergrenze von 4 Millionen Gewichtseinheiten für einen Block würde ein Block, der ausschließlich mit Nicht-SegWit-Transaktionen gefüllt ist, immer noch die frühere Beschränkung von 1 Million Byte einhalten.

Diese innovative Messmethode stellt sicher, dass die Erhöhung der Blockgröße mit den Prinzipien eines Soft Forks übereinstimmt. Darüber hinaus werden sowohl Bitcoin-Minern als auch Benutzern finanzielle Beweggründe für die Einführung von SegWit aufgezeigt. Benutzer, die mit SegWit Transaktionen durchführen, können von reduzierten Transaktionsgebühren profitieren, da die Witness-Daten einen kleineren Teil des Blockgewichtslimits einnehmen. Gleichzeitig haben Miner, die SegWit-Transaktionen verarbeiten, die Möglichkeit, mehr Transaktionen in ihre Blöcke aufzunehmen, was zu einer Steigerung der Gebühreneinnahmen führt.

Die neuen Skripttypen von SegWit

In der Welt von Bitcoin stellen Skripttypen unterschiedliche Methoden zur Abwicklung von Bitcoin-Transaktionen auf der Blockchain über ihre proprietäre Skriptsprache namens „Script“ dar. Mit dem Aufkommen von SegWit wurden zwei neue Skripttypen eingeführt, um die Fähigkeiten des Witness-Bereichs zu nutzen: nämlich Pay-to-Witness-Pubkey-Hash (P2WPKH) und Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH).

Wesentliche Erkenntnis: Die Skripttypen, einschließlich P2PKH und P2SH, die vor der SegWit-Ära existierten, werden als „Legacy-Skripttypen“ bezeichnet.

Pay-to-Witness-PubKey-Hash (P2WPKH)

Vor der Gründung von SegWit war das am häufigsten verwendete Skript der Pay-to-Pubkey-Hash (P2PKH), ein Mechanismus, der Bitcoin effektiv mit dem Hash eines öffentlichen Schlüssels verknüpfte. P2WPKH, eine Innovation von SegWit, spiegelt die Funktionalitäten von P2PKH mit einer subtilen Abweichung wider. Im Szenario der Ausgabe einer P2WPKH-Ausgabe sind die wesentlichen Komponenten – die Signatur und der öffentliche Schlüssel – sicher im Zeugen verankert. Unterdessen bleibt das ScriptSig unangetastet. Dieser strategische Schritt zielt darauf ab, eine mögliche Formbarkeit der Transaktions-ID zu verhindern.

Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH)

Nach P2PKH hat Pay-to-Script-Hash (P2SH) als prominenter Legacy-Skripttyp an Bedeutung gewonnen. Es ermöglicht Benutzern, Bitcoin an den Hash eines eindeutig beliebigen Skripts zu senden, das als RedeemScript bezeichnet wird. Jeder, der über dieses RedeemScript verfügt und die festgelegten Kriterien erfüllt, kann dieses Bitcoin zurückfordern.

In seinen Anfängen war P2SH hauptsächlich auf Multisig-Transaktionen ausgerichtet und bot im Vergleich zu seinen Gegenstücken wie Bare-Multisig sowohl eine verbesserte Platzeffizienz als auch Diskretion.

Geben Sie den Pay-to-Witness-Script-Hash (P2WSH) von SegWit ein. Seine Vorgehensweise ähnelt eng der von P2SH. P2WSH-Ausgaben werden entsperrt, wenn ihnen das Witness-Skript (SegWits Version des RedeemScript) zusammen mit den erforderlichen Signaturen und öffentlichen Schlüsseln präsentiert wird. In Anlehnung an den Ansatz in P2WPKH erfordern P2WSH-Eingaben ein leeres ScriptSig-Feld, wodurch der Script Witness – der die wichtigen Signaturen und öffentlichen Schlüssel umfasst – in den Zeugenbereich verbannt wird.

Eingepacktes SegWit

Die Einführung neuartiger Skripttypen in das Bitcoin-Protokoll ist angesichts der Fülle an Wallets, Apps und Diensten, die damit interagieren, keine leichte Aufgabe. Um den Übergang zu erleichtern und eine schrittweise Einführung von SegWit zu ermöglichen, wurde ein Vermittler namens „Wrapped SegWit“ konzipiert.

Im Wesentlichen funktioniert verpacktes SegWit wie eine traditionelle P2SH-Skriptvariante. Es integriert nahtlos ein natives SegWit-Skript, sei es P2WPKH oder P2WSH, und verwandelt es in die Rolle des redeemScript eines P2SH-Skripts. Folglich werden die resultierenden umschlossenen SegWit-Skripte entweder als P2SH-P2WPKH oder P2SH-P2WSH klassifiziert.

Eine solche Vereinbarung stellt sicher, dass auch Systeme, die nicht für SegWit aktualisiert wurden, Bitcoin an SegWit-Adressen übertragen können. Begünstigte dieser verpackten SegWit-Transaktionen sind befugt, die Bitcoin über eine SegWit-Eingabe zu nutzen, was eine potenzielle Möglichkeit zur Gebühreneinsparung darstellen kann.

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