ما هو الشاهد المنفصل (SegWit)؟ شرح ترقية سيج ويت في البيتكوين

الشاهد المنفصل (Segregated Witness)، أو SegWit اختصارًا، ترقية لبروتوكول البيتكوين فُعِّلت في 23 أغسطس 2017. وفكرتها الأساسية: تُفصل بيانات التوقيع التشفيري داخل كل معاملة (وتُسمى بالإنجليزية "witness" أي الشاهد) عن بقية جسم المعاملة وتُنقل إلى قسم خاص بها. وبفضل هذا الفصل لم تعد التوقيعات تؤثر في معرّف المعاملة (TXID)، وازدادت سعة الكتلة فعليًا، وأُغلقت نهائيًا ثغرة قابلية تعديل المعاملات التي أزعجت مطوري البيتكوين لسنوات. ولأن SegWit طُبِّق بتقنية الانقسام الناعم دون تقسيم السلسلة، تواصل العقد القديمة التي لم تُحدَّث قبول الصيغة الجديدة على أنها صالحة.

لماذا أصبح SegWit ضروريًا؟

بين عامي 2016 و2017 كانت شبكة البيتكوين تصطدم بالحد الثابت لحجم الكتلة البالغ 1 ميغابايت. فكان مجمّع المعاملات المعلّقة (mempool) يمتلئ باستمرار، وتطول أوقات التأكيد، وتبلغ الرسوم ذروتها. وكان المجتمع يتجادل حول طريقين لزيادة السعة: تكبير حجم الكتلة مباشرةً، أو تنظيم البيانات بكفاءة أكبر.

واختار SegWit، الذي اقترحه مطور Core بيتر فويله (Pieter Wuille) في أكتوبر 2016، الطريق الثاني. فبيانات التوقيع لا تخضع لإعادة التجزئة بعد التحقق من المعاملة، أي أنه لا حاجة إلى وجود التوقيعات في الجسم الرئيسي لتحقيق الكفاءة نفسها داخل الكتلة. وفتح هذا المنطق الباب أمام زيادة السعة دون الحاجة إلى انقسام صلب.

وإذا أردت معرفة الفرق بين الانقسام الناعم والانقسام الصلب، فاطّلع على دليل الانقسام الناعم مقابل الانقسام الصلب الذي يتناول الموضوع بالتفصيل.

مخطط جنبًا إلى جنب يعرض بنية معاملة البيتكوين التقليدية (scriptSig وscriptPubKey معًا) وبنية معاملة SegWit (بيانات الشاهد في حجرة منفصلة)

كيف يعمل SegWit تقنيًا؟

تتضمن كل معاملة بيتكوين مكوّنين أساسيين:

• scriptSig: التوقيع الذي يخوّل الإنفاق (بيانات فتح القفل)
• scriptPubKey: شرط الإنفاق المرتبط بالمفتاح الخاص للمستلم (بيانات القفل)

في المعاملات التقليدية (Legacy) يُجزَّأ هذان المكوّنان معًا لإنتاج معرّف المعاملة (TXID). ولذلك تستطيع أي عقدة تغيّر التوقيع أن تغيّر TXID أيضًا، وهذه هي مشكلة "قابلية تعديل المعاملات".

أما SegWit فينقل التوقيع (الشاهد) خارج حساب TXID. ويُخزَّن التوقيع الآن في بنية شجرية منفصلة (حقل بيانات الشاهد)، ولا تتحقق منه إلا العقد الداعمة لـSegWit. وتتجاهل العقد القديمة هذا الحقل وتواصل اعتبار المعاملة صالحة، وبذلك يتحقق التوافق مع الإصدارات السابقة.

وزن الكتلة ومفهوم البايت الافتراضي (vByte)

يستبدل SegWit حد الـ1 ميغابايت القائم على البايت بنظام وزن الكتلة. إذ يُحدَّد الحد الأقصى لوزن كل كتلة بـ4 ملايين "وحدة وزن" (WU). وفي الحساب:

• بيانات المعاملة العادية: 1 بايت = 4 وحدات وزن
• بيانات الشاهد (التوقيع): 1 بايت = وحدة وزن واحدة (ربع الوزن)

ويعني هذا الخصم أن بيانات الشاهد تشغل "مساحة" أقل بكثير في حساب امتلاء الكتلة. والنتيجة أن كتل SegWit تستطيع استيعاب معاملات بسعة فعلية تصل إلى 2-4 ميغابايت، أي أعلى بكثير من حد الـ1 ميغابايت القديم.

أما "البايت الافتراضي" (vByte) فهو وحدة القياس التي تنقل نظام الوزن هذا إلى المستخدم بصورة مفهومة: 1 vByte = 4 وحدات وزن.

جدول مقارنة: المعاملات التقليدية مقابل SegWit

مثال محسوب على الرسوم: المعاملات التقليدية مقابل SegWit

لتوضيح التوفير في الرسوم، لنأخذ معاملة بسيطة بمُدخل واحد ومُخرجين:

السيناريو: محفظة ترسل BTC.

• حجم المعاملة التقليدية: 250 بايت
• معدل الرسوم: 20 ساتوشي لكل بايت
• الرسوم التقليدية: 250 × 20 = 5,000 ساتوشي

وعند إجراء المعاملة نفسها بعناوين SegWit الأصلية (bech32):

• بيانات التوقيع ≈ 150 بايت ← في حقل الشاهد بوحدة وزن واحدة لكل بايت
• بقية الجسم ≈ 100 بايت ← 4 وحدات وزن لكل بايت
• الوزن الإجمالي: (100 × 4) + (150 × 1) = 550 وحدة وزن
• ما يعادلها بالبايت الافتراضي: 550 ÷ 4 = 137.5 vByte
• معدل الرسوم: 20 ساتوشي لكل vByte
• رسوم SegWit: 137.5 × 20 = 2,750 ساتوشي

النتيجة: رسوم أقل بنحو 45% للمعاملة الاقتصادية نفسها. وكل محفظة تستخدم عناوين bech32 تحصل على هذا التوفير تلقائيًا.

رسم بياني خطي يمتد من أواخر 2017، يُظهر ارتفاع نسبة اعتماد SegWit في معاملات البيتكوين من 0% إلى أكثر من 80%

أبرز فوائد SegWit

1. زيادة السعة (دون انقسام صلب)

وسّع أثر خصم الشاهد على وزن الكتلة سعة معاملات البيتكوين فعليًا، فانتهى الجدل حول حجم الكتلة، وتوسعت الشبكة دون أي انقسام في السلسلة.

2. إغلاق مشكلة قابلية تعديل المعاملات

كان تغيير معرّف TXID لمعاملة تنتظر التأكيد على البلوكتشين يربك أنظمة تتبع المدفوعات، ويجعل بروتوكولات الطبقة الثانية مستحيلة عمليًا. وبإخراج التوقيع من حساب TXID، أزال SegWit متجه الهجوم هذا تمامًا.

3. أساس شبكة Lightning

تعتمد شبكة Lightning، وهي أحد حلول الطبقة الثانية، على عدة معاملات متتالية غير مؤكدة لإنشاء قنوات دفع خارج السلسلة. ويجب أن تبقى معرّفات TXID لهذه المعاملات ثابتة، وإلا أصبحت القناة غير صالحة. وقد جاء إصلاح قابلية التعديل مع SegWit، ولم يكن بالإمكان بناء شبكة Lightning بشكل موثوق إلا بعده.

4. تعزيز أمان التوقيع المتعدد

كانت هياكل التوقيع المتعدد التقليدية من نوع P2SH تستخدم دالة تجزئة بطول 160 بت، بينما انتقلت سكربتات SegWit الأصلية إلى SHA-256 بطول 256 بت. وقلّص هذا التحسين احتمال هجمات القوة الغاشمة إلى حد فلكي، فأصبح إنفاق العقود الذكية أكثر أمانًا.

5. تدرّج خطي في تجزئة التوقيعات

في النظام التقليدي كانت كمية البيانات تنمو تربيعيًا (O(n²)) عند توقيع المعاملات الكبيرة، ما شكّل عبئًا كبيرًا على العقد التي تتحقق من المعاملات كثيرة المُدخلات. وجاء SegWit بنموذج خطي يُجزَّأ فيه كل بايت مرة واحدة فقط.

العلاقة مع Taproot

لا يشكّل SegWit أساس مرحلة ما بعد 2017 فحسب، بل أيضًا أساس ترقية Taproot التي فُعِّلت في 2021. إذ تستخدم Taproot نظام ترقيم إصدارات السكربت (Script Versioning) الذي جاء به SegWit، وتضيف توقيعات شنور (Schnorr) إلى البيتكوين. وهذه الاستمرارية المعمارية أوضح دليل على نهج البيتكوين القائم على "إضافة طبقات فوق البروتوكول القائم": فكل ترقية تُبنى فوق سابقتها.

ولمن يريد التعرف على البنية التقنية لعملية التعدين وإنتاج الكتل في البيتكوين، يُعدّ دليل تعدين البيتكوين نقطة انطلاق جيدة.

المخاطر والنقاط التي يجب الانتباه إليها

• عدم توافق المحافظ القديمة: قد لا تستطيع بعض برامج المحافظ أو الخدمات القديمة الإرسال إلى عناوين SegWit الأصلية (bech32 التي تبدأ بـ bc1). تحقق من دعم المنصة المستلِمة لعناوين bech32 قبل بدء أي معاملة.
• الالتباس بين صيغ العناوين: توجد في البيتكوين ثلاث صيغ: عناوين تبدأ بـ 1 (تقليدية)، وعناوين تبدأ بـ 3 (SegWit مغلّف في P2SH)، وعناوين تبدأ بـ bc1 (SegWit أصلي). والإرسال إلى صيغة غير مناسبة لا يؤدي إلى خسارة الأموال، لكنه قد يجعلك تدفع رسومًا غير ضرورية.
• SegWit لا يعني توسعًا لا نهائيًا: زاد SegWit سعة الكتلة، لكنه لم يجعل البيتكوين قابلًا للتوسع بلا حدود. ولا تزال حلول الطبقة الثانية مثل شبكة Lightning ضرورية للمدفوعات عالية الحجم.
• التوفير يتطلب الاشتراك: للاستفادة من ميزة الرسوم في SegWit، يجب أن تنشئ محفظتك عناوين bech32 وتنفق منها. والمحافظ التي تستخدم العناوين التقليدية لا تحصل على هذا التوفير تلقائيًا.
• عتبة المعدّنين: تطلّب تفعيل SegWit أن يُبدي 95% من المعدّنين دعمهم، وقد تجاوزت الإشارات هذه العتبة في منتصف 2017. وتُظهر آليات العتبة المشابهة مدى اتساع الإجماع الذي تحتاجه الترقيات المستقبلية أيضًا.

ولمن يريد المشاركة في عمليات التحقق على شبكة البيتكوين بتشغيل عقدة كاملة، يمكنه مراجعة دليل تشغيل عقدة بيتكوين.

منظور COINOTAG

من السهل النظر إلى SegWit على أنه نقاش تقني جرى في 2017 وانتهى، لكن أثره الدائم أعمق بكثير. فبإغلاقه ثغرة قابلية تعديل المعاملات أتاح بناء شبكة Lightning، وفتح الباب أمام Taproot. وقد أصبحت غالبية معاملات البيتكوين تتم بصيغة SegWit، وهذا الاعتماد الهادئ والثابت دليل على متانة الأرضية التي يقف عليها البروتوكول. كما يلخّص SegWit فلسفة التغيير في البيتكوين: تحسين تدريجي دون تقسيم الشبكة، مع الحفاظ على التوافق مع الإصدارات السابقة.