Segregated Witness (SegWit): De schaaloplossing van Bitcoin

Segregated witness (SegWit) werd geïmplementeerd in 2017, toen de oorlog in de bitcoingemeenschap over blokgrootte zijn hoogtepunt bereikte.

Er waren mensen die aandrongen op een grotere blokgrootte dan de 1 MB die oorspronkelijk was ingesteld door de maker, Satoshi Nakamoto. Het argument was dat naarmate bitcoin verder opschaalt, meer mensen het zullen gebruiken en dat de blokgrootte van 1 MB als een beperking zou worden gezien omdat het slechts een beperkt aantal transacties per seconde aankan.

Deze beperking leidde tot het beroemde “blokgrootte debat”, waarbij verschillende delen van de gemeenschap voor verschillende oplossingen pleitten. Sommigen wilden de blokgrootte vergroten, terwijl anderen de voorkeur gaven aan off-chain of secundaire laag oplossingen.

De onenigheid over de aanpak om Bitcoin te schalen heeft geleid tot verschillende forks in de cryptowereld. Bitcoin Cash (BCH), een andere cryptocurrency, werd gecreëerd als gevolg van onenigheid over deze kwestie en begon met een limiet van 8 MB blokgrootte, die later werd verhoogd.

We gaan in dit artikel niet teveel in op de blokgrootteoorlog, maar als je geïnteresseerd bent, kun je het boek “The Block Size War” van Jonathan Bier lezen.

De implementatie van SegWit in het Bitcoin-netwerk

SegWit werd voor het eerst geïntroduceerd als een oplossing voor het probleem van de vervormbaarheid van transacties en later als een methode om de effectieve blokgrootte te vergroten zonder een hard fork nodig te hebben. Bitcoin-ontwikkelaar Pieter Wuille presenteerde het voor het eerst op de Scaling Bitcoin conferentie in december 2015.

Implementatie in Bitcoin Core

Ontwikkelaars integreerden de SegWit code in de Bitcoin Core codebase. Gezien het belang van deze verandering werd de code uitgebreid herzien en getest.

Het werd geïmplementeerd in Bitcoin als een soft fork. Een soft fork is een achterwaarts compatibele manier om een blockchain te upgraden. Het betekent dat niet-geüpgraded nodes nog steeds kunnen deelnemen aan het netwerk. Ze worden vaak “legacy nodes” genoemd.

Mijnwerkersactivatie via BIP 9

SegWit gebruikte de versiebits van BIP 9 voor de inzet. Dit betekende dat SegWit geactiveerd zou worden zodra 95% van de miners binnen een enkele moeilijkheidsaanpassingsperiode (ongeveer twee weken) hun ondersteuning meldden. Het kostte echter tijd om voldoende ondersteuning te krijgen.

Netwerk Upgrade

Eenmaal geactiveerd begonnen Bitcoin nodes in het hele netwerk SegWit transacties te herkennen en te valideren. Wallets en andere dienstverleners integreerden vervolgens ondersteuning voor SegWit transacties, een proces dat maanden en jaren later doorging.

Voortdurende adoptie

Na de activering begon het bredere ecosysteem (wallets, exchanges, betalingsproviders) SegWit over te nemen en te ondersteunen, een proces dat geleidelijk verliep.

Na verloop van tijd heeft een steeds groter percentage Bitcoin transacties SegWit gebruikt en geprofiteerd van de lagere kostenstructuur.

Wat is Segregated Witness (SegWit)?

Voor de introductie van SegWit was er een uitdaging in het bitcoin blockchain netwerk (en andere cryptocurrencies) met de mogelijkheid van vervormbaarheid van transacties.

In de kern verwijst de vervalsbaarheid van transacties naar de mogelijkheid voor iemand om de unieke transactie-ID (genaamd de transactie ID of TXID) van een transactie te veranderen voordat deze bevestigd is, zonder de feitelijke essentie van de transactie te veranderen (d.w.z. afzender, ontvanger en bedrag).

Na de activering van SegWit werd een verandering in het transactieformaat van bitcoin geïntroduceerd die niet alleen het probleem van de manipuleerbaarheid van transacties oploste, maar het ook mogelijk maakte om de blokgrootte effectief te vergroten, zonder de limiet van de blokken te verhogen.

Hoe loste Segregated Witness (SegWit) de problemen op?

Vóór SegWit, in het originele Bitcoin protocol, werd de TXID berekend door de hele transactie te hashen, inclusief de getuigegegevens (handtekeningen). Omdat handtekeningen licht gewijzigd konden worden zonder de werkelijke betekenis van de transactie te veranderen, kon de TXID door een derde partij gewijzigd worden voordat de transactie bevestigd werd.

SegWit staat voor Segregated Witness en “Witness” betekent handtekening. Dus uit de naam kunnen we een aardig idee krijgen van wat deze upgrade doet.

Het “verwijdert” de handtekening van de transactie. Deze scheiding betekent dat de getuigegegevens (handtekening) niet worden meegenomen bij het berekenen van de transactie-ID, waardoor het transactieformaat flexibeler wordt en het probleem van de vervormbaarheid van transacties wordt aangepakt.

Meer ruimte in blokken

Met de scheiding van de getuigegegevens is er effectief meer ruimte in elk blok voor transacties. Hoewel het geen directe toename van de blokgrootte is, is het een aanpassing van de manier waarop de blokgrootte wordt berekend. Deze verandering, die “blokgewicht” wordt genoemd, zorgt ervoor dat er meer transacties in een blok passen, wat weer helpt om de zorgen over de schaalbaarheid enigszins te verminderen.

Introductie van het concept blokgewicht

Met SegWit werd het begrip blokgrootte enigszins opnieuw gedefinieerd. In plaats van een eenvoudige blokgrootte van 1 MB, implementeerde Bitcoin een “blokgewicht” systeem. Dit systeem geeft verschillende “gewichten” aan verschillende delen van een transactie.

• Het hoofdgedeelte van een transactie (zonder de getuigegegevens) heeft een gewicht van 1 byte per byte.
• De getuigegegevens (zoals handtekeningen) hebben een gewicht van 1/4e byte per byte.

Met dit wegingssysteem kan een blok dus een maximaal gewicht van 4 miljoen eenheden hebben. Dit betekent in feite dat blokken, afhankelijk van de samenstelling van transacties, groter kunnen zijn dan 1 MB, tot een theoretische limiet van 4 MB als ze volledig uit getuigegegevens zouden bestaan (wat een onwaarschijnlijk extreem scenario is). In werkelijkheid komen blokken met SegWit Tx’en vaak iets boven de 1 MB uit, waarbij 2 MB een meer praktische bovengrens is voor gemiddelde transactiemixen.

Verhoogde veiligheid

Naast het primaire doel, verbeterde SegWit ook de beveiliging van het Bitcoin netwerk. De upgrade veranderde de manier waarop gegevens werden ondertekend, waardoor bepaalde risico’s die gepaard gaan met het ondertekenen van transacties werden verminderd.

Hoewel het verschillende voordelen bood, werd het geleidelijk ingevoerd.

Niet alle serviceproviders, wallets en exchanges ondersteunden SegWit-transacties meteen. Na verloop van tijd, toen meer entiteiten het gingen gebruiken, begon het netwerk de voordelen ervan ten volle te benutten. Als je de transactiegegevens bekijkt, kun je zien dat het percentage transacties op het netwerk die Segregated Witness gebruiken, toeneemt naarmate de tijd verstrijkt.

Het effect op Bitcoin transacties naSegWit

Door de Signature (de Getuige) te scheiden, konden er meer transacties in een blok passen. Dat verminderde de concurrentie voor blokruimte, waardoor de transactiekosten daalden.

Met meer ruimte in blokken konden transacties sneller worden bevestigd, vooral tijdens drukke periodes.

Na SegWit begonnen nieuwe adresformaten zoals bech32 aan populariteit te winnen.

Terwijl de adressen die beginnen met “1” legacy adressen zijn, zijn de adressen die beginnen met “bc1” inheems in SegWit en maken ze het volledige voordeel van de upgrade mogelijk.

Voorbeelden:

Bech32: bc1qar0srrr7xfkvy5l643lydnw9re59gtzzwf5mdq

Legacy: 157fRrqAKrDyGHr1Bx3yDxeMv8Rh45aUet

Hoe SegWit de weg vrijmaakte voor het Lightning-netwerk

Het Lightning Network (LN) is een second-layer oplossing voor Bitcoin, ontworpen om snellere en meer schaalbare transacties mogelijk te maken.

Het Lightning Network vertrouwt op chained commitment transacties.

Als een kwaadwillende de TXID van een eerdere transactie in de keten kan veranderen, maakt dat de daaropvolgende commitment transacties ongeldig omdat ze verwijzen naar de TXID van de eerdere transactie.

Dit zou de veiligheid van LN kanalen destabiliseren en mogelijk in gevaar brengen.

De rol van SegWit:

SegWit pakte het probleem van de vervalsbaarheid van transacties aan door de handtekeninggegevens (getuigegegevens) te verwijderen uit het deel van de transactiegegevens dat gehashed wordt om de TXID te creëren.

Hierdoor blijft de TXID hetzelfde, zelfs als de getuigegegevens worden gewijzigd. Met het oplossen van dit probleem is de basis gelegd voor betrouwbare en veilige LN kanalen.

Efficiëntie van blokruimte

Hoewel niet strikt noodzakelijk voor LN, maakte SegWit het gebruik van blokruimte ook efficiënter door de getuigegegevens te scheiden.

Dit helpt LN indirect omdat het openen en sluiten van LN kanalen on-chain transacties met zich meebrengt. Efficiënter gebruik van blokruimte betekent dat deze transacties voordeliger zijn, wat het gebruik van LN verder stimuleert.

Verhoogde Smart Contract Flexibiliteit

SegWit’s veranderingen aan het Bitcoin scripting systeem zorgen voor meer flexibiliteit. Dit komt ook ten goede aan complexere slimme contracten en off-chain oplossingen zoals LN.

Samenvattend: hoewel de theoretische basis van het Lightning Network ook zonder SegWit bedacht had kunnen worden, hebben de oplossingen van SegWit voor specifieke technische uitdagingen de praktische en veilige inzet van het LN haalbaar gemaakt.

Conclusie:

Segregated Witness, een cruciale upgrade in het Bitcoin protocol, pakte de veranderlijkheid van transacties aan terwijl de blokruimte werd geoptimaliseerd. De implementatie ervan maakte de weg vrij voor verbeterde schaalbaarheid. Door de kosten te verlagen werd de weg vrijgemaakt voor geavanceerde oplossingen zoals het Lightning Network. Als bewijs van het aanpassingsvermogen van Bitcoin laat SegWit zien dat het netwerk streeft naar voortdurende evolutie als antwoord op de uitdagingen.

Als je dieper wilt duiken en meer wilt weten over Bitcoin, kun je onze Bitcoin Hub bekijken voor meer nuttige artikelen!

FAQ:

1. Wat is Segregated Witness (SegWit)? SegWit is een protocolupgrade die de manier verandert waarop gegevens worden opgeslagen binnen Bitcoin-transacties, waardoor de capaciteit van de blockchain wordt vergroot en het probleem van de vervormbaarheid van transacties wordt opgelost.

2. Waarom is SegWit geïntroduceerd? SegWit is geïntroduceerd om de schaalbaarheid van het Bitcoin-netwerk te verbeteren, zodat het meer transacties kan verwerken zonder de blokgrootte aanzienlijk te vergroten. Het pakte ook het probleem van de vervormbaarheid van transacties aan.

3. Hoe werkt SegWit? SegWit scheidt de getuigegegevens (handtekeningen) van de transactiegegevens. Hierdoor worden transacties kleiner, waardoor er meer transacties in een blok passen.

4. Wat is vervormbaarheid van transacties? Vervormbaarheid van transacties verwijst naar de mogelijkheid om de unieke transactie ID te veranderen zonder de inhoud te veranderen. SegWit lost dit op door ervoor te zorgen dat de handtekeninggegevens de transactie-ID niet beïnvloeden.

5. Hoe beïnvloedt SegWit de transactiekosten? Door de ruimte binnen blokken te optimaliseren, kan SegWit leiden tot een verlaging van de transactiekosten, omdat er meer transacties binnen een blok passen.

6. Was SegWit een harde of zachte fork? SegWit werd geïntroduceerd als een soft fork, wat betekent dat het achterwaarts compatibel is met nodes die niet upgraden.

7. Heeft SegWit invloed op de veiligheid van Bitcoin? Nee, SegWit handhaaft de veiligheid van het Bitcoin-netwerk terwijl het de transactiecapaciteit optimaliseert.

8. Hoe heeft SegWit de weg vrijgemaakt voor het Lightning Network? Door het probleem van de vervormbaarheid van transacties op te lossen, maakte SegWit de ontwikkeling van second-layer oplossingen zoals het Lightning Network haalbaarder.

9. Ondersteunen alle Bitcoin wallets SegWit? Hoewel veel moderne portemonnees SegWit-transacties ondersteunen, is het altijd een goed idee om dit na te vragen bij de aanbieder van je specifieke portemonnee.

10. Hoe weet ik of een Bitcoin-adres geschikt is voor SegWit? Adressen die geschikt zijn voor SegWit beginnen meestal met “3” (P2SH formaat) of “bc1” (bech32 formaat). Niet alle adressen die beginnen met “3” zijn echter SegWit-adressen.