比特币钱包开发：隔离见证剖析与编程实践

目标

1. 理解什么是隔离见证
2. 交易地址类型
3. 编程实践：生成隔离见证地址

一、什么是隔离见证

我们可以这样来理解隔离见证：

见证：在比特币里指的是对交易合法性的验证，用于证明自己拥有某些交易的输出的见证数据。

隔离：就是把见证数据从交易信息里抽离出来，单独存放。

SegWit解决的问题

目前，比特币可扩展性问题主要源自区块容量不足，这里的问题就在于当前区块的硬编码限制为1兆字节，而这并不足以承担用户每分钟尝试发送的数百笔交易。因此，很多用户必须排队等候，直到他们的交易得到确认，这个等待的时间可能是几个小时，甚或是几天。随着网络规模的扩大，交易强度也随之增加，但区块容量限制则保持不变，这就意味着问题会不断恶化。

SegWit的解决方案由两部分组成的：

• 第一，它可以立即将区块容量限制增加到4兆字节。这里就有一点需要注意：4 MB是绝对最大值，而实际区块容量将取决于网络条件。SegWit激活后，专家预测区块容量将在2到2.1兆的范围内。
• 第二，解决交易的可扩展性，将大量交易移出区块链使用雷电网络（Lightning Network）进行快速处理，预计将大大增加网络容量。

segwit的优点

• 增加块可以执行的事务数。
• 降低交易费用。
• 减少每笔交易的规模。
• 现在可以更快地确认交易，因为等待时间将减少。
• 有助于比特币的可扩展性。
• 由于每个区块的交易数量将增加，因此可能会增加矿工可能收取的总费用。
• 消除交易延展性。
• 有助于激活雷电协议。

二、交易地址类型

普通的比特币交易地址有两种类型：

• P2PKH（Pay-to-Public-Key-Hash）：支付给公钥哈希。是最常用的模板，它被中本聪定义，允许简单的支付给一个单一的公钥。
• P2SH（Pay-to-Script-Hash）：支付到脚本，这是多重签名交易输出。在BIP16定义，它允许付款到任意复杂的脚本。

• P2WPKH（Pay-to-Witness-Public-Key-Hash）：支付到隔离见证公钥哈希，类似P2PKH，在BIP141新定义的。它嵌入在P2SH脚本中，所以它可以被不知道segwit的钱包使用。
• P2WSH（Pay-to-Witness-Script-Hash）：支付到多重签名隔离见证脚本哈希，类似P2SH，是BIP141定义的另一个新的脚本格式。它可以嵌入到P2SH脚本和地址中，使得任何钱包都可以进行与segwit兼容的支付。

举个例子，假设有两个人：lixu、zhangsan，lixu的钱包没有升级到segwit，但是zhangsan的钱包已经升级，可以处理segwit交易。lixu和zhangsan都可以使用正常地址交易，但是zhangsan很可能会使用segwit来降低交易费用。在这种情况下，zhangsan的钱包就需要构建一个包含一个segwit脚本的P2SH地址。lixu的钱包认为这是一个正常的P2SH地址，并可以在没有任何segwit的知识的情况下付款。然后，zhangsan的钱包可以通过隔离交易来支付这笔款项，充分利用隔离交易并降低交易费用。

因此我们需要构建segwit地址兼容普通地址。

三、编程实践：生成隔离见证地址

代码

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("路径：", path)
    const keyPair = root.derivePath(path)
    const privateKey = keyPair.toWIF()
    console.log("私钥：", privateKey)
    const publicKey = keyPair.publicKey.toString("hex")
    console.log("公钥：", publicKey)
    let address = getAddress(keyPair, myNetwork)
    console.log("普通地址：", address)
    let segWitAddress = getSegWitAddress(keyPair, myNetwork)
    console.log("隔离见证：", 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
}

输出

验证

代码解析

const { address } = bitcoin.payments.p2sh({
        redeem: bitcoin.payments.p2wpkh({ pubkey: keyPair.publicKey, network: myNetwork}),
        network: myNetwork
    })

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