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Virtual Bytes

了解比特幣的虛擬位元組（vbytes）和權重單位（weight units），以及 SegWit 折扣機制。

8 分鐘

Virtual Bytes（虛擬位元組，簡稱 vbytes 或 vB）是 SegWit 升級後用於計算 交易大小和手續費的單位。它提供了一種統一的方式來比較 SegWit 和傳統交易的「成本」。

為什麼需要 vbytes？

SegWit 引入了「見證折扣」，見證數據的權重只有非見證數據的 1/4。 這意味著相同的實際位元組數可能有不同的「有效大小」。 

SegWit 之前:
- 交易大小 = 實際位元組數
- 區塊限制 = 1 MB (1,000,000 bytes)
- 手續費率 = sat/byte

SegWit 之後:
- 權重 = 非見證數據 × 4 + 見證數據 × 1
- 區塊限制 = 4 MWU (4,000,000 weight units)
- vbytes = weight / 4
- 手續費率 = sat/vB

Weight Units (WU)

Weight Units 是 SegWit 定義的基本計量單位：

// 權重計算公式
weight = (non_witness_size × 4) + (witness_size × 1)

// 區塊權重限制
MAX_BLOCK_WEIGHT = 4,000,000 WU

// 示例: P2WPKH 交易
non_witness_data:
  - version: 4 bytes
  - input count: 1 byte
  - input (outpoint + scriptSig): 41 bytes
  - output count: 1 byte
  - output: 34 bytes
  - locktime: 4 bytes
  總計: 85 bytes → 340 WU

witness_data:
  - signature: ~72 bytes
  - pubkey: 33 bytes
  總計: ~107 bytes → 107 WU

總權重: 340 + 107 = 447 WU

Virtual Bytes 計算

// vbytes = ceiling(weight / 4)
vbytes = (weight + 3) / 4  // 向上取整

// 使用上面的例子
vbytes = ceiling(447 / 4) = 112 vB

// 對比實際大小
actual_size = 85 + 107 = 192 bytes
vbytes = 112 vB

// SegWit 節省了 ~42% 的「有效大小」！

不同交易類型的比較

類型 實際大小 vbytes 節省
P2PKH (1-in, 2-out) ~226 B ~226 vB 0%
P2SH-P2WPKH ~167 B ~134 vB ~41%
P2WPKH (native) ~141 B ~110 vB ~51%
P2TR (Taproot) ~154 B ~111 vB ~51%

手續費計算

// 手續費 = vbytes × fee_rate (sat/vB)

示例:
P2WPKH 交易: 110 vB
費率: 10 sat/vB

手續費 = 110 × 10 = 1,100 satoshis = 0.00001100 BTC

// 與傳統交易比較
P2PKH 交易: 226 vB
手續費 = 226 × 10 = 2,260 satoshis

// 使用 SegWit 節省: 1,160 satoshis (~51%)

為什麼見證數據有折扣？

設計理由：

  • UTXO 集成本：非見證數據創建 UTXO，需要永久存儲
  • 見證數據短暫：驗證後可以修剪，存儲成本較低
  • 激勵升級：鼓勵使用 SegWit 以獲得更低手續費
  • 容量增加：在保持兼容性的同時增加有效區塊容量

RPC 查詢

# 獲取交易的大小信息
bitcoin-cli getrawtransaction <txid> true
{
  ...
  "size": 192,          // 實際位元組數
  "vsize": 112,         // 虛擬位元組
  "weight": 447,        // 權重單位
  ...
}

# 解碼原始交易
bitcoin-cli decoderawtransaction <hex>

# 獲取區塊的權重
bitcoin-cli getblock <blockhash>
{
  ...
  "size": 1234567,
  "weight": 3998765,    // 接近 4M 限制
  "strippedsize": 987654,  // 不含見證的大小
  ...
}

編程計算

def calculate_vsize(tx_bytes, is_segwit=True):
    """計算交易的 vsize"""
    if not is_segwit:
        # 傳統交易: vsize = size
        return len(tx_bytes)

    # 解析 SegWit 交易
    # 找到見證數據的位置
    non_witness_size = get_non_witness_size(tx_bytes)
    witness_size = len(tx_bytes) - non_witness_size

    # 計算權重
    weight = (non_witness_size * 4) + witness_size

    # 向上取整
    vsize = (weight + 3) // 4
    return vsize

def estimate_fee(vsize, fee_rate):
    """估算手續費（satoshis）"""
    return vsize * fee_rate

常見誤解

  • 誤：SegWit 區塊最大 4 MB
    正：4 MWU ≈ 1-2 MB 實際數據（取決於見證比例）
  • 誤：vbytes = bytes / 4
    正：只有見證數據有折扣，非見證數據沒有
  • 誤：傳統交易和 SegWit 交易大小相同
    正：傳統交易的 vsize = size，無折扣

區塊容量分析

// 理論極限

純非見證數據區塊（不可能）:
max_size = 4,000,000 / 4 = 1,000,000 bytes = 1 MB

純見證數據區塊（不可能）:
max_size = 4,000,000 / 1 = 4,000,000 bytes = 4 MB

實際混合區塊:
典型 SegWit 區塊: 1.2 - 2.0 MB
見證數據比例: 30-50%

最佳實踐

  • 使用原生 SegWit：P2WPKH/P2WSH 獲得最大折扣
  • 使用 Taproot：P2TR 提供類似的效率加上隱私優勢
  • 避免 P2SH-wrapped：嵌套 SegWit 折扣較低
  • 批量交易：合併多個支付以攤薄固定開銷
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