feat: Add Bitcoin SegWit Documentation

BTC/Basic/SegWit/README.md

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+# 隔离见证 (SegWit)
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+## 什么是隔离见证？
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+隔离见证（Segregated Witness，简称SegWit）是比特币协议的一项重大升级，于2017年8月通过软分叉方式激活。这项技术通过将交易的签名数据（见证数据）与交易数据分离，解决了比特币网络中的一些关键问题，并为未来的扩展性改进奠定了基础。
+
+隔离见证的名称直接反映了其核心概念：将交易的"见证"（witness，即签名数据）从交易的主要部分"隔离"（segregate）出来。这种结构上的变化不仅解决了技术问题，还为比特币网络带来了显著的性能和安全性提升。
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+## 隔离见证的工作原理
+
+### 传统交易结构的问题
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+在SegWit之前，比特币交易的结构将交易数据和签名数据（见证数据）存储在同一区块内。这种设计存在几个问题：
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+1. **交易延展性**：交易ID（txid）是根据整个交易数据（包括签名）计算的。由于签名数据可以在不改变交易有效性的情况下被修改，这就导致了交易ID可能在交易被确认前发生变化，称为"交易延展性"问题。
+
+2. **区块空间效率低**：签名数据通常占据交易大小的很大一部分，但对于验证交易历史并不总是必需的。
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+### SegWit的解决方案
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+SegWit通过以下方式解决这些问题：
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+1. **分离见证数据**：将签名数据（见证数据）从交易的主要部分移出，存储在交易结构的单独部分。
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+2. **新的交易ID计算方式**：引入了一个新的交易ID计算方式（wtxid），同时保留了向后兼容的txid计算方式。新的txid不包含签名数据，因此消除了交易延展性问题。
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+3. **区块权重计算**：引入了一个新的"区块权重"概念，使得见证数据在计算区块大小时的权重较低，从而有效增加了每个区块可以包含的交易数量。
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+## SegWit的主要优势
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+### 1. 解决交易延展性
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+通过将签名数据从交易ID计算中分离出来，SegWit彻底解决了交易延展性问题。这对于构建依赖于未确认交易的复杂交易链（如闪电网络）至关重要。
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+### 2. 增加区块容量
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+SegWit通过引入区块权重概念，使得每个区块可以包含更多的交易。理论上，SegWit可以将区块容量提高到约2.1MB到4MB，而不需要增加传统的1MB区块大小限制。
+
+### 3. 降低交易费用
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+由于每个区块可以包含更多交易，网络拥堵情况得到缓解，从而降低了交易费用。使用SegWit地址的交易通常比传统地址的交易费用更低。
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+### 4. 为二层解决方案铺平道路
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+SegWit的实施为闪电网络等二层扩展解决方案的开发和部署创造了条件，这些解决方案可以显著提高比特币的交易吞吐量和用户体验。
+
+### 5. 脚本版本控制
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+SegWit引入了脚本版本控制机制，使得未来可以更容易地引入新的脚本功能，如Taproot等高级功能。
+
+## SegWit地址类型
+
+SegWit引入了两种主要的地址类型：
+
+### 1. P2SH-P2WPKH（兼容地址）
+
+这种地址以"3"开头，与传统的P2SH地址外观相同。它是一种过渡性解决方案，允许旧钱包向SegWit地址发送交易，同时享受SegWit的部分好处。
+
+### 2. P2WPKH（原生SegWit地址）
+
+这种地址以"bc1q"开头，使用Bech32编码格式。原生SegWit地址提供了SegWit的全部好处，包括更低的交易费用和更好的安全性。
+
+## SegWit的采用情况
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+自2017年激活以来，SegWit的采用率稳步增长。截至2023年，超过80%的比特币交易使用了SegWit，这显著提高了网络的整体效率和容量。
+
+### 采用率数据
+
+| 年份 | 采用率 |
+|------|--------|
+| 2017 | ~10%   |
+| 2018 | ~30%   |
+| 2019 | ~50%   |
+| 2020 | ~65%   |
+| 2021 | ~75%   |
+| 2022 | ~80%   |
+| 2023 | ~85%   |
+
+### 按地址类型分布
+
+当前比特币网络中的地址类型分布大致如下：
+
+- 原生SegWit地址 (P2WPKH/P2WSH): ~45%
+- 兼容SegWit地址 (P2SH-P2WPKH): ~15%
+- Taproot地址 (P2TR): ~25%
+- 传统地址 (P2PKH/P2SH): ~15%
+
+这一趋势表明，比特币生态系统正在逐步迁移到更高效的地址类型，特别是随着Taproot的激活，更多用户开始采用这一基于SegWit v1的新技术。
+
+### 性能数据对比
+
+不同地址类型的交易大小和费用对比（假设费率为10聪/字节）：
+
+| 交易类型 | 传统地址 (P2PKH) | 兼容SegWit (P2SH-P2WPKH) | 原生SegWit (P2WPKH) | Taproot (P2TR) |
+|---------|-----------------|------------------------|-------------------|----------------|
+| 1输入1输出 | 192字节 / 1,920聪 | 132字节 / 1,320聪 | 109字节 / 1,090聪 | 98字节 / 980聪 |
+| 2输入2输出 | 374字节 / 3,740聪 | 254字节 / 2,540聪 | 208字节 / 2,080聪 | 186字节 / 1,860聪 |
+
+这些数据显示，与传统地址相比：
+- 原生SegWit地址可节省约45%的交易费用
+- 兼容SegWit地址可节省约30%的交易费用
+- Taproot地址可节省约50%的交易费用
+
+### 区块容量提升
+
+- 传统区块：最大1MB，约容纳2,000笔交易
+- SegWit区块：最大可达4MB，约容纳4,000-8,000笔交易
+
+这种容量提升使得比特币网络的吞吐量从传统的3-7 TPS (每秒交易数) 提高到了7-14 TPS。
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+## SegWit的技术实现细节
+
+### 交易序列化格式
+
+SegWit引入了一种新的交易序列化格式，这是理解其工作原理的关键。下面比较传统交易和SegWit交易的序列化格式：
+
+#### 传统交易格式
+```
+[4字节] 版本
+[变长] 输入数量
+[输入列表] 每个输入包含：
+    [32字节] 上一笔交易ID
+    [4字节] 输出索引
+    [变长] 脚本长度
+    [变长] 脚本（包含签名数据）
+    [4字节] 序列号
+[变长] 输出数量
+[输出列表] 每个输出包含：
+    [8字节] 金额
+    [变长] 脚本长度
+    [变长] 脚本
+[4字节] 锁定时间
+```
+
+#### SegWit交易格式
+```
+[4字节] 版本
+[1字节] 标记 (0x00)
+[1字节] 标志 (0x01)
+[变长] 输入数量
+[输入列表] 每个输入包含：
+    [32字节] 上一笔交易ID
+    [4字节] 输出索引
+    [变长] 脚本长度
+    [变长] 脚本（不包含签名数据）
+    [4字节] 序列号
+[变长] 输出数量
+[输出列表] 每个输出包含：
+    [8字节] 金额
+    [变长] 脚本长度
+    [变长] 脚本
+[见证数据] 每个输入的见证数据：
+    [变长] 见证数据项数量
+    [变长] 见证数据（签名、公钥等）
+[4字节] 锁定时间
+```
+
+关键区别：
+1. SegWit交易添加了标记(0x00)和标志(0x01)字节
+2. 签名数据从输入脚本移到了交易末尾的见证数据部分
+3. 交易ID计算不包括见证数据，解决了交易延展性问题
+
+### 区块权重计算
+
+SegWit引入了"区块权重
+
+3. **HTLC实现**：闪电网络中的哈希时间锁定合约（HTLC）依赖于SegWit提供的脚本版本控制功能，使得复杂的条件支付成为可能。
+
+4. **通道关闭效率**：当闪电网络通道关闭时，最终结算交易会广播到比特币区块链。使用SegWit可以降低这些交易的费用，提高结算效率。
+
+### 实际应用示例
+
+本示例代码中的`createLightningChannelFundingTx`函数展示了如何创建一个与闪电网络兼容的通道资金交易，这是建立闪电网络通道的第一步。
+
+## 代码示例：创建SegWit地址和交易
+
+代码示例文件：[example.js](./example.js) 和 [example-extended.js](./example-extended.js)
+
+这些示例文件包含以下功能：
+
+### 基础功能
+
+1. **创建不同类型的SegWit地址**：
+   - P2WPKH（原生SegWit）地址 - 以bc1q开头
+   - P2SH-P2WPKH（兼容SegWit）地址 - 以3开头
+   - P2WSH（原生SegWit脚本哈希）地址
+
+2. **构建SegWit交易**：
+   - 支持原生SegWit和兼容SegWit交易
+   - 处理输入、输出和找零
+
+3. **计算SegWit交易ID**：
+   - 计算传统txid（不包含见证数据）
+   - 计算wtxid（包含见证数据）
+
+4. **估算SegWit交易的大小和费用**：
+   - 根据输入输出数量和地址类型估算交易大小
+   - 计算建议的交易费用
+
+5. **验证SegWit地址**：
+   - 检查地址是否为有效的SegWit地址
+   - 识别地址类型（原生SegWit、兼容SegWit或传统地址）
+
+### 高级功能
+
+6. **批量生成SegWit地址**：
+   - 一次性生成多个SegWit地址
+   - 支持不同类型的SegWit地址批量生成
+
+7. **批量处理SegWit交易**：
+   - 处理多个输入和输出
+   - 自动计算交易费用和找零
+
+8. **创建SegWit多签名地址**：
+   - 支持m-of-n多签名方案
+   - 支持原生P2WSH和兼容P2SH-P2WSH多签名地址
+
+9. **创建闪电网络通道资金交易**：
+   - 创建与闪电网络兼容的2-of-2多签名SegWit地址
+   - 构建通道资金交易
+
+要使用这些示例，您需要安装bitcoinjs-lib库：
+
+```bash
+npm install bitcoinjs-lib
+```
+
+## SegWit的最佳实践
+
+### 地址选择
+
+1. **优先使用原生SegWit地址（bc1开头）**：
+   - 提供最低的交易费用
+   - 最佳的安全性和性能
+   - 适用于支持Bech32地址格式的现代钱包和交易所
+
+2. **兼容性考虑**：
+   - 如果需要与旧钱包或服务兼容，可以使用P2SH-P2WPKH地址（3开头）
+   - 虽然费用优势略低于原生SegWit，但仍优于传统地址
+
+3. **多签名场景**：
+   - 对于多签名钱包，P2WSH（原生）或P2SH-P2WSH（兼容）提供了更高的安全性和更低的费用
+   - 复杂脚本应优先考虑SegWit版本，以获得费用优势
+
+### 交易构建
+
+1. **费用估算**：
+   - 使用`estimateSegWitTransactionFee`函数准确估算交易费用
+   - SegWit交易的费用计算与传统交易不同，正确估算可避免支付过高费用
+
+2. **批量处理**：
+   - 当需要处理多个交易时，使用`batchSegWitTransaction`函数可以更有效地管理UTXO
+   - 批量处理可以优化交易费用和UTXO集合管理
+
+3. **与闪电网络集成**：
+   - 使用`createLightningChannelFundingTx`函数创建与闪电网络兼容的通道资金交易
+   - 确保通道资金交易使用正确的多签名脚本格式
+
+## 实际应用场景
+
+### 1. 交易所集成
+
+交易所可以通过实现SegWit来显著降低提款交易的费用，同时提高交易处理速度：
+
+```javascript
+// 交易所批量处理提款示例
+const withdrawals = [
+  { address: 'bc1q...', amount: 1000000 }, // 用户A提款
+  { address: 'bc1q...', amount: 2500000 }, // 用户B提款
+  // 更多提款...
+];
+
+const tx = batchSegWitTransaction(availableUTXOs, withdrawals, exchangeKeyPair, exchangeChangeAddress, 'p2wpkh');
+// 广播交易...
+```
+
+### 2. 钱包应用
+
+钱包应用可以提供多种地址类型选择，并解释每种类型的优缺点：
+
+```javascript
+// 为用户生成不同类型的地址
+const addressOptions = {
+  legacy: bitcoin.payments.p2pkh({ pubkey: userKeyPair.publicKey, network }).address,
+  segwitCompatible: bitcoin.payments.p2sh({
+    redeem: bitcoin.payments.p2wpkh({ pubkey: userKeyPair.publicKey, network }),
+    network
+  }).address,
+  segwitNative: bitcoin.payments.p2wpkh({ pubkey: userKeyPair.publicKey, network }).address
+};
+```
+
+### 3. 多签名钱包
+
+企业和组织可以使用SegWit多签名地址来增强资金安全性：
+
+```javascript
+// 创建3-of-5多签名企业钱包
+const corporateWallet = createSegWitMultisigAddress(3, 5, 'p2wsh');
+// 保存地址和赎回脚本信息...
+```
+
+### 4. 闪电网络节点
+
+运行闪电网络节点的用户可以使用SegWit来创建通道资金交易：
+
+```javascript
+// 开设新的闪电网络通道
+const channelFunding = createLightningChannelFundingTx(
+  selectedUTXO,
+  localNodePubkey,
+  remoteNodePubkey,
+  myChannelAmount,
+  theirChannelAmount,
+  myKeyPair,
+  estimatedFee
+);
+// 广播资金交易并等待确认...
+```
+
+## 结论
+
+隔离见证是比特币历史上最重要的技术升级之一，它不仅解决了交易延展性等关键问题，还提高了网络的交易容量和效率，同时为闪电网络等创新解决方案铺平了道路。随着越来越多的用户和服务采用SegWit，比特币网络的性能和可用性将继续提高。
+
+通过本示例代码，开发者可以轻松实现SegWit的各种功能，从基本的地址生成到复杂的多签名和闪电网络集成。这些工具为构建现代、高效的比特币应用提供了坚实的基础。
+
+## 参考资料
+
+1. [BIP 141: Segregated Witness](https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0141.mediawiki)
+2. [BIP 143: Transaction Signature Verification for Version 0 Witness Program](https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0143.mediawiki)
+3. [BIP 173: Base32 address format for native v0-16 witness outputs](https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0173.mediawiki)