为什么一个区块不能装无限交易？见证隔离（SegWit）原理

见证隔离（SegWit）是比特币2017年的一次大升级，它的核心目标就是解决“签名数据占空间太大，导致区块塞不下更多交易”的问题，升级后区块能装的交易笔数从平均2000-2500笔提升到3000-4500笔，甚至更多，费用也降了很多。

升级前签名为什么占大头

一笔比特币转账交易长这样（简化版），版本号、输入（引用之前的UTXO +解锁脚本ScriptSig，里面包含签名）、输出（收款地址+金额）、锁定时间。

签名（witness数据）通常占交易总大小的30-70%，因为签名是证明“我有权花这笔钱”的关键证据，多签交易签名更多，占得更夸张。

问题

签名算进交易总大小，区块限重只有1 MB（1,000,000字节），签名占空间多，能装的交易就少。

一笔普通转账

1、主体（版本+输入输出+锁定时间）：250字节

2、签名数据：200字节

3、总大小：450字节

4、1 MB区块最多装约2200笔这种交易。

升级后，怎么“隔离”签名

SegWit把签名从交易主体里挪走，放到交易末尾一个新字段（witness section），然后用一个新规则“打折”计算签名的大小。

具体步骤

1、加一个标记：交易开头加2字节flag（固定值0001），告诉节点“这是SegWit交易，签名在后面”。

2、主体部分（base transaction）：去掉签名，只剩版本号、输入（但输入的ScriptSig变空或只剩占位符）、输出、锁定时间，大小还是约250字节。

3、witness部分：签名数据挪到末尾，一个输入对应一个witness子字段，大小还是200字节。

4、总真实大小：250 + 200 +几字节flag ≈ 460字节（比原来450字节还多一点！）

真实数据没省，甚至略增，磁盘、网络传输大小基本不变。

省空间的秘密！引入“重量单位”（Weight Units, WU）

升级后比特币不再用原来的“字节”限重，而是用4,000,000 WU作为区块新上限。

WU的计算规则超级关键

1、主体数据（版本、输入输出等）：1字节 = 4 WU（原价，不打折）

2、witness数据（签名）：1字节 = 1 WU（只算1/4重量，打75%折扣）

例子计算

1、主体250字节 × 4 WU/字节 =1000 WU

2、witness 200字节 × 1 WU/字节 =200 WU

3、总重量 =1200 WU（相当于300 vBytes，vByte是虚拟字节，1 vByte = 4 WU）

对比升级前

1、原来450字节全算450字节（相当于1800 WU，如果按老规则）。

2、现在总重量只1200 WU，省了33%重量！

结果：同一个4,000,000 WU的区块，能多装33%的这种交易！从2200笔变成约3000笔，甚至更多。

用最形象的比喻彻底搞懂

把区块想象成飞机货舱，限重4000吨（4M WU）。

1、升级前：每件行李（交易）包括衣服（主体）100kg +鞋子（签名）100kg，总重200kg，货舱能装20,000件。

2、升级后：鞋子（签名）被挪到“经济舱”，只算25kg（1/4重量），衣服还是100kg，总重125kg，现在能装32,000件！

行李真实重量！（磁盘、网络传输大小）还是200kg左右（甚至多几kg），但飞机限重规则改了，鞋子只算1/4重，故而能带更多行李。

区块头怎么保证签名没丢？

1、区块头的Merkle Root只承诺“主体交易”（不含签名）。

2、但矿工在coinbase交易（区块里的第一笔）加一个witness commitment（签名数据的Merkle根哈希），再让签名也上链、可验证。

3、节点验证时，先查主体，再查witness commitment确认签名完整。

SegWit的“隔离”真相

1、隔离：把签名从交易主体挪到末尾witness字段。

2、省空间：不是删数据，而是给签名打折（1字节只算1 WU），让区块在4M WU限制下装更多交易。

3、真实大小：基本没省，甚至略增。

4、本质：用“虚拟重量”规则，让签名从“贵重行李”变成“廉价行李”，飞机就能多载货。

这就是SegWit为什么让比特币主链从3-4 TPS提升到7-10 TPS，费用大幅下降，也为闪电网络铺路。