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概述

比特幣地址是用戶接收資金的標識符。隨著協議的演進，出現了多種地址格式，每種都有不同的特性和用途。理解這些格式對於開發比特幣應用至關重要。

地址類型總覽

類型	前綴	編碼	腳本類型	引入時間
P2PKH	1	Base58Check	Pay to Public Key Hash	2009
P2SH	3	Base58Check	Pay to Script Hash	2012 (BIP-16)
P2WPKH	bc1q	Bech32	Native SegWit	2017 (BIP-141)
P2WSH	bc1q	Bech32	SegWit Script	2017 (BIP-141)
P2TR	bc1p	Bech32m	Taproot	2021 (BIP-341)

Base58Check 編碼

Base58 是為比特幣特別設計的編碼，避免了容易混淆的字符（0, O, I, l）。

字符集

Base58 字符集:
123456789ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz

排除的字符:
- 0 (零) 和 O (大寫 O) - 容易混淆
- I (大寫 i) 和 l (小寫 L) - 容易混淆

編碼流程

Base58Check 編碼:
1. 添加版本前綴
   - 0x00: P2PKH mainnet
   - 0x05: P2SH mainnet
   - 0x6f: P2PKH testnet
   - 0xc4: P2SH testnet

2. 計算校驗碼
   checksum = SHA256(SHA256(version + payload))[:4]

3. Base58 編碼
   address = Base58(version + payload + checksum)

範例:
payload = HASH160(公鑰) = 20 bytes
version = 0x00
checksum = SHA256(SHA256(0x00 + payload))[:4]
address = Base58(0x00 + payload + checksum)
結果: 1BvBMSEYstWetqTFn5Au4m4GFg7xJaNVN2

P2PKH (Pay to Public Key Hash)

最經典的比特幣地址格式，以數字 1 開頭。

結構

公鑰 → SHA256 → RIPEMD160 → Base58Check

scriptPubKey:
OP_DUP OP_HASH160 <pubKeyHash> OP_EQUALVERIFY OP_CHECKSIG

地址長度: 25-34 字符
範例: 1BvBMSEYstWetqTFn5Au4m4GFg7xJaNVN2

TypeScript 實作

import * as crypto from 'crypto';
import bs58check from 'bs58check';

function hash160(buffer: Buffer): Buffer {
  const sha256 = crypto.createHash('sha256').update(buffer).digest();
  return crypto.createHash('ripemd160').update(sha256).digest();
}

function publicKeyToP2PKH(publicKey: Buffer, network: 'mainnet' | 'testnet' = 'mainnet'): string {
  const pubKeyHash = hash160(publicKey);

  // 版本前綴
  const version = network === 'mainnet' ? 0x00 : 0x6f;

  // 添加版本並編碼
  const payload = Buffer.concat([Buffer.from([version]), pubKeyHash]);

  return bs58check.encode(payload);
}

// 使用範例
const pubKey = Buffer.from('02...', 'hex');
const address = publicKeyToP2PKH(pubKey);
console.log(address); // 1...

P2SH (Pay to Script Hash)

允許支付到腳本雜湊，支持多簽和複雜條件，以數字 3 開頭。

結構

redeemScript → SHA256 → RIPEMD160 → Base58Check

scriptPubKey:
OP_HASH160 <scriptHash> OP_EQUAL

地址長度: 34 字符
範例: 3J98t1WpEZ73CNmQviecrnyiWrnqRhWNLy

常見用途

多簽錢包 (2-of-3, 3-of-5 等)
P2SH-P2WPKH（兼容 SegWit）
時間鎖合約

Bech32 編碼

Bech32（BIP-173）是為 SegWit 設計的新編碼格式，提供更好的錯誤檢測和全小寫支持。

字符集

Bech32 字符集:
qpzry9x8gf2tvdw0s3jn54khce6mua7l

結構:
bc1q...  (mainnet P2WPKH/P2WSH)
tb1q...  (testnet)
bc1p...  (mainnet P2TR)
tb1p...  (testnet P2TR)

組成部分

Bech32 地址結構:
hrp + "1" + data + checksum

hrp (Human Readable Part):
- bc: Bitcoin mainnet
- tb: Bitcoin testnet/signet
- bcrt: Bitcoin regtest

data:
- witness version (0-16)
- witness program

checksum:
- 6 字符 BCH 校驗碼

P2WPKH (Native SegWit)

原生 SegWit 地址，以 bc1q 開頭，交易更小、手續費更低。

結構

scriptPubKey:
OP_0 <20-byte-pubKeyHash>

witness:
<signature> <publicKey>

地址長度: 42 字符 (mainnet)
範例: bc1qar0srrr7xfkvy5l643lydnw9re59gtzzwf5mdq

TypeScript 實作

import { bech32 } from 'bech32';

function publicKeyToP2WPKH(
  publicKey: Buffer,
  network: 'mainnet' | 'testnet' = 'mainnet'
): string {
  const pubKeyHash = hash160(publicKey);

  // witness version 0
  const words = [0, ...bech32.toWords(pubKeyHash)];

  const hrp = network === 'mainnet' ? 'bc' : 'tb';

  return bech32.encode(hrp, words);
}

// 解碼 Bech32 地址
function decodeBech32(address: string): {
  version: number;
  program: Buffer;
} {
  const { prefix, words } = bech32.decode(address);

  const version = words[0];
  const program = Buffer.from(bech32.fromWords(words.slice(1)));

  return { version, program };
}

P2WSH (SegWit Script)

SegWit 版本的 P2SH，用於複雜腳本。

scriptPubKey:
OP_0 <32-byte-scriptHash>

scriptHash = SHA256(witnessScript)

地址長度: 62 字符 (mainnet)
範例: bc1qrp33g0q5c5txsp9arysrx4k6zdkfs4nce4xj0gdcccefvpysxf3qccfmv3

P2TR (Taproot)

Taproot 地址（BIP-341），以 bc1p 開頭，使用 Bech32m 編碼。支持 Schnorr 簽名和 MAST。

Bech32m

Bech32m 是 Bech32 的改進版本（BIP-350）:
- 修復了 Bech32 的一個缺陷
- 用於 witness version 1+ 的地址
- witness version 0 仍使用 Bech32

結構

scriptPubKey:
OP_1 <32-byte-tweaked-pubkey>

tweaked_pubkey = internal_pubkey + H(internal_pubkey || merkle_root) × G

地址長度: 62 字符 (mainnet)
範例: bc1p5d7rjq7g6rdk2yhzks9smlaqtedr4dekq08ge8ztwac72sfr9rusxg3297

TypeScript 實作

import { bech32m } from 'bech32';

function internalKeyToP2TR(
  internalPubKey: Buffer,  // 32 bytes x-only
  network: 'mainnet' | 'testnet' = 'mainnet'
): string {
  // 計算 tweaked public key
  const tweakedKey = tweakPublicKey(internalPubKey);

  // witness version 1
  const words = [1, ...bech32m.toWords(tweakedKey)];

  const hrp = network === 'mainnet' ? 'bc' : 'tb';

  return bech32m.encode(hrp, words);
}

function tweakPublicKey(internalKey: Buffer, merkleRoot?: Buffer): Buffer {
  // t = H_TapTweak(P || r)
  const data = merkleRoot
    ? Buffer.concat([internalKey, merkleRoot])
    : internalKey;

  const tweak = taggedHash('TapTweak', data);

  // Q = P + t×G
  // 需要橢圓曲線運算
  return computeTweakedKey(internalKey, tweak);
}

function taggedHash(tag: string, data: Buffer): Buffer {
  const tagHash = crypto.createHash('sha256').update(tag).digest();
  return crypto
    .createHash('sha256')
    .update(Buffer.concat([tagHash, tagHash, data]))
    .digest();
}

地址驗證

通用驗證

import * as bitcoin from 'bitcoinjs-lib';

interface AddressInfo {
  valid: boolean;
  type?: 'p2pkh' | 'p2sh' | 'p2wpkh' | 'p2wsh' | 'p2tr';
  network?: 'mainnet' | 'testnet';
  scriptPubKey?: Buffer;
}

function validateAddress(address: string): AddressInfo {
  try {
    // 嘗試 mainnet
    const outputScript = bitcoin.address.toOutputScript(
      address,
      bitcoin.networks.bitcoin
    );

    return {
      valid: true,
      type: getAddressType(address),
      network: 'mainnet',
      scriptPubKey: outputScript,
    };
  } catch {
    try {
      // 嘗試 testnet
      const outputScript = bitcoin.address.toOutputScript(
        address,
        bitcoin.networks.testnet
      );

      return {
        valid: true,
        type: getAddressType(address),
        network: 'testnet',
        scriptPubKey: outputScript,
      };
    } catch {
      return { valid: false };
    }
  }
}

function getAddressType(address: string): AddressInfo['type'] {
  if (address.startsWith('1')) return 'p2pkh';
  if (address.startsWith('3')) return 'p2sh';
  if (address.startsWith('bc1q') || address.startsWith('tb1q')) {
    return address.length === 42 ? 'p2wpkh' : 'p2wsh';
  }
  if (address.startsWith('bc1p') || address.startsWith('tb1p')) return 'p2tr';
  return undefined;
}

地址轉換

從腳本推導地址

import * as bitcoin from 'bitcoinjs-lib';

// 從 scriptPubKey 獲取地址
function scriptToAddress(
  script: Buffer,
  network: bitcoin.Network = bitcoin.networks.bitcoin
): string | null {
  try {
    return bitcoin.address.fromOutputScript(script, network);
  } catch {
    return null;
  }
}

// 從地址獲取 scriptPubKey
function addressToScript(
  address: string,
  network: bitcoin.Network = bitcoin.networks.bitcoin
): Buffer {
  return bitcoin.address.toOutputScript(address, network);
}

手續費比較

地址類型	輸入大小 (vBytes)	相對成本
P2PKH	~148	100%
P2SH-P2WPKH	~91	~61%
P2WPKH	~68	~46%
P2TR (key path)	~57.5	~39%

建議： 優先使用 P2TR 或 P2WPKH 地址，可節省約 50-60% 的交易手續費。

最佳實踐

新應用使用 P2TR：最低手續費，最佳隱私
兼容性需求用 P2WPKH：廣泛支持的 SegWit
驗證地址類型：確保地址與預期網路匹配
不要重複使用地址：每次接收使用新地址
備份助記詞：地址可以重新派生

概述

地址類型總覽

Base58Check 編碼

字符集

編碼流程

P2PKH (Pay to Public Key Hash)

結構

TypeScript 實作

P2SH (Pay to Script Hash)

結構

常見用途

Bech32 編碼

字符集

組成部分

P2WPKH (Native SegWit)

結構

TypeScript 實作

P2WSH (SegWit Script)

P2TR (Taproot)

Bech32m

結構

TypeScript 實作

地址驗證

通用驗證

地址轉換

從腳本推導地址

手續費比較

最佳實踐

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