SegWitとは何ですか?なぜできるだけ早く実装する必要があるのでしょうか?

著者の jl2012 は香港出身のビットコイン技術愛好家であり、Segregated Witness に関連する 3 つのビットコイン改善提案 (BIP) の起草者です。

すべてのビットコイン取引は実際には 2 つの部分に分けられます。最初の部分は残高の流入と流出を説明し、2 番目の部分は取引の合法性を証明するために使用されます (主に署名)。最初の部分は「トランザクションステータス」と呼ばれ、2 番目の部分はいわゆる「証人」です。各口座の残高だけが気になるのであれば、取引ステータス情報だけで十分です。取引の証人を取得する必要があるのは、一部の人（主にマイナー）だけです。

サトシ・ナカモトがビットコインシステムを設計したとき、彼は 2 つの情報部分を別々に処理しなかったため、トランザクション ID の計算でトランザクションステータスと証人が混在する結果となりました。証人自体に署名が含まれており、署名はそれ自体に署名することはできないため、証人は取引の両当事者の同意なしに誰でも変更でき、いわゆる取引の可変性（展性）が生じます。トランザクションが発行された後、確認前のトランザクションIDは任意に変更できるため、未確認のトランザクションに基づくトランザクションは絶対に安全ではありません。 2014 年に、誰かがこの脆弱性を悪用してビットコインネットワークに大規模な攻撃を仕掛けましたが、この問題は今日まで解決されていません。

2015 年 12 月に香港でビットコインのコア開発者 Pieter Wuille 氏が提案した Segregated Witness (SW) ソフトフォークにより、この問題は巧妙かつ徹底的に解決されました。 SW ユーザーが取引を行う際、従来のアドレスとは異なるアドレスにビットコインを転送します。これらのビットコインが使用される場合、その署名（つまり証人）はトランザクション ID の一部として記録されず、個別に処理されます。つまり、トランザクション ID はトランザクションのステータス (残高の有無など) によって完全に決定され、証人部分の影響を受けません。このアプローチにはいくつかの重要な結果があります。

1. ソフトフォークを使用して最大ブロックサイズを増やすことができます。

古いノードはこれらの分離された証人をまったく見ることができないため、実際のブロックが 1 MB を超えていても、制限を超えていないと判断してブロックを受け入れます。ブロック容量に関する議論全体の中で最大の難点はハードフォークです。 SW は、ハードフォークのリスクなしに、約 2MB の有効なブロックスペースを提供できます。

今後は、トランザクションを発行した本人のみがトランザクション ID を変更でき、第三者は変更できなくなります。マルチ署名トランザクションの場合、トランザクション ID は複数の署名者が同意した場合にのみ変更できます。これにより、未確認トランザクションのチェーンの有効性が保証されます。これは、双方向支払いチャネルやライトニングネットワークに必要な機能です。双方向の支払いチャネルまたはライトニングネットワークを使用すると、2 人以上の人がブロックチェーン上に多数の断片化されたトランザクションを配置することなく、事実上無制限のトランザクションを実行できるため、ブロックスペースへの負荷が大幅に軽減されます。

3. 軽量ウォレットは、証人データを受信する必要がなくなるため、さらに軽量になります。

4.
署名構造を大幅に改善できます。ブロックチェーンでは、署名設計の欠陥により、5,000 件を超える入力を伴うトランザクションのチェックが完了するまでに 30 秒もかかったことがありました。提案されている SW ソフトフォークはこの問題を解決します。

ソフトフォークが完了した後、コア開発者はシステム全体の使いやすさとセキュリティをさらに向上させる計画を立てています。

1.
フルノードは、軽量ウォレットに非常に簡潔な証明を提供して、トランザクションが正当かどうかを確認できます。将来的には、ノードは完全な検証や検証なしに限定されなくなり、個人のリソースに基づいて部分的な検証を実行できるようになります。つまり、携帯電話もシステムセキュリティの確保に参加できるようになります。これにより、システムのフルノードへの依存度が大幅に低下し、将来ブロック容量が増加しても安全性を維持できます。

2. 新しいトランザクションスクリプト言語が開始されます。たとえば、MAST テクノロジーを使用すると、何千もの異なるスクリプトをわずか 32 バイトに圧縮できます。異なる署名を組み合わせて検査することも可能で、これによりトランザクションの検査速度が何倍にも向上します。

その後、コン・ミン氏はビットコインは最初から Segregated Witness を考慮して設計されるべきだったと述べた。上記の計画は、過去数年にわたってコア開発者がシステムに対する理解を深めてきた結果です。 SW のテストネットワークは 2015 年 12 月から運用されています。私も直接テストに参加しており、2016 年 4 月の立ち上げという目標に楽観的です。SW の実装は、ビットコインテクノロジーにとって大きな飛躍となるでしょう。中国の暗号通貨コミュニティの皆さんがもっと注目し、サポートしてくれることを願っています。

別の記事で、ハードフォークとソフトフォークの長所と短所について説明します。

参照:

分離された証人のための 4 つのビットコイン改善提案:
1. 分離証人ソフトフォーク

https://github.com/CodeShark/bips/blob/segwit/bip-codeshark-jl2012-segwit.mediawiki

2. 分離された証人通信層

https://github.com/CodeShark/bips/blob/segwit_peer_services/bip-codeshark-segwit-peer-services.mediawiki

3. 分離された証人トランザクションアドレス

https://github.com/jl2012/bips/blob/segwit-address/bip-segwitaddress.mediawiki

4. 分離された証人の署名チェック

https://github.com/jl2012/bips/blob/segwit-checksig/bip-segwit-checksig.mediawiki

システム拡張に関するFAQ:

https://bitcoin.org/zh_CN/bitcoin-core/capacity-increases-faq