Transaction Weight

交易權重（Transaction Weight）是 SegWit 引入的新計量單位， 取代了傳統的字節大小。見證數據按 1/4 的權重計算， 這為 SegWit 交易提供了手續費優惠。

權重計算公式

交易權重計算:

weight = (base_size × 4) + witness_size
       = (非見證數據 × 4) + 見證數據

或等效地:
weight = (total_size × 3) + (base_size × 1)

其中:
- base_size: 交易序列化大小（不含見證）
- witness_size: 見證數據大小
- total_size: 完整序列化大小（含見證）

單位:
- Weight Units (WU)
- 1 vByte = 4 WU

區塊限制:
MAX_BLOCK_WEIGHT = 4,000,000 WU
= 1,000,000 vBytes

計算示例

範例 1: 傳統 P2PKH 交易（無 SegWit）

結構:
- 版本: 4 bytes
- 輸入數量: 1 byte
- 輸入 (1個):
  - prevout: 36 bytes
  - scriptSig: ~107 bytes
  - sequence: 4 bytes
- 輸出數量: 1 byte
- 輸出 (2個): ~68 bytes
- locktime: 4 bytes

總大小: ~225 bytes
見證: 0 bytes

weight = 225 × 4 + 0 = 900 WU
vsize = 900 / 4 = 225 vB

// 傳統交易: vsize = size

範例 2: Native SegWit P2WPKH 交易

結構:
- 版本: 4 bytes
- marker: 1 byte (0x00)
- flag: 1 byte (0x01)
- 輸入數量: 1 byte
- 輸入 (1個):
  - prevout: 36 bytes
  - scriptSig: 1 byte (空)
  - sequence: 4 bytes
- 輸出數量: 1 byte
- 輸出 (2個): ~62 bytes
- 見證:
  - 簽名: ~72 bytes
  - 公鑰: 33 bytes
- locktime: 4 bytes

base_size = 110 bytes (不含 marker, flag, 見證)
witness_size = 107 bytes
total_size = 219 bytes

weight = 110 × 4 + 107 = 547 WU
vsize = ceil(547 / 4) = 137 vB

// SegWit 交易更小: 137 vB vs 225 vB
// 節省約 39%

不同交易類型比較

為什麼見證數據有折扣？

見證折扣的理由:

1. UTXO 集合影響
   - 非見證數據影響 UTXO 集合
   - UTXO 集合是長期存儲
   - 見證數據只需驗證一次

2. 驗證成本
   - 見證數據主要是簽名
   - 驗證後可以丟棄
   - 對節點存儲負擔較小

3. 經濟激勵
   - 鼓勵使用 SegWit
   - 減少 UTXO 膨脹
   - 更高效的區塊空間使用

4. 向後兼容
   - 舊節點看到較小的「區塊」
   - 維持 1 MB 非見證限制
   - 新節點可處理更多交易

手續費計算

手續費基於 vBytes 計算:

fee = fee_rate × vsize
    = fee_rate × ceil(weight / 4)

範例:
fee_rate = 10 sat/vB
weight = 547 WU
vsize = ceil(547 / 4) = 137 vB
fee = 10 × 137 = 1370 satoshis

比較同樣費率下的費用:
P2PKH:  10 × 225 = 2250 sat
P2WPKH: 10 × 110 = 1100 sat

// SegWit 節省約 51% 手續費

估算費用:
bitcoin-cli estimatesmartfee 6
# 返回 BTC/kvB，乘以 vsize 得到費用

查詢交易權重

# RPC 命令

# 解碼交易查看權重
bitcoin-cli decoderawtransaction <hex>
{
  ...
  "size": 219,      # 總大小（含見證）
  "vsize": 137,     # 虛擬大小
  "weight": 546,    # 權重單位
  ...
}

# 或從已確認交易
bitcoin-cli getrawtransaction <txid> true
{
  ...
  "size": 219,
  "vsize": 137,
  "weight": 546,
  ...
}

# 計算交易權重
bitcoin-cli testmempoolaccept '["<hex>"]'
# 返回 vsize 和 fees

程式計算

// Python 計算交易權重

def calculate_weight(tx_hex):
    tx_bytes = bytes.fromhex(tx_hex)

    # 檢查是否有見證標記
    has_witness = (tx_bytes[4] == 0x00 and tx_bytes[5] == 0x01)

    if not has_witness:
        # 傳統交易
        base_size = len(tx_bytes)
        witness_size = 0
    else:
        # SegWit 交易
        # 需要解析交易結構
        base_size = get_base_size(tx_bytes)
        witness_size = len(tx_bytes) - base_size - 2  # 減去 marker 和 flag

    weight = base_size * 4 + witness_size
    vsize = (weight + 3) // 4  # 向上取整

    return {
        'size': len(tx_bytes),
        'base_size': base_size,
        'witness_size': witness_size,
        'weight': weight,
        'vsize': vsize
    }

# 使用
result = calculate_weight("0200000001...")
print(f"Weight: {result['weight']} WU")
print(f"vSize: {result['vsize']} vB")

區塊權重分析

# 查看區塊權重使用

bitcoin-cli getblock <hash>
{
  ...
  "size": 1500000,       # 總大小
  "weight": 3998000,     # 總權重
  "strippedsize": 998000 # 剝離見證的大小
  ...
}

# 計算 SegWit 使用率
segwit_ratio = 1 - (strippedsize / size)

# 分析區塊空間使用
bitcoin-cli getblockstats <height>
{
  "total_weight": 3998456,
  "total_size": 1456789,
  "avgfeerate": 25,
  "medianfee": 3500,
  ...
}

# 區塊已使用容量
used_percent = (total_weight / 4000000) × 100

優化建議

相關概念

• Virtual Bytes：虛擬字節詳解
• Block Weight：區塊權重限制
• SegWit：隔離見證
• Transaction Fees：手續費計算
• Fee Estimation：費用估算