SCH:一种基于 Schnoor 算法的多签方案以及钱包架构

硬核预警，建议有技术基础的同学使用～

近日比特币核心客户端发布了新的一个大版本，这次发布主要带来了Schnorr签名Taproot技术。Schnorr是一项优雅，简洁，可以提升交易隐私性，节省空间，同时还能实现聚合多签的一种的签名算法。同时它有别于传统的ESDSA签名技术，其在技术及实现方式上有着明显的特点，目前已经较广泛的应用在不同公链的不同环节上。本期非常有幸邀请到密码学专家汉升撰稿，介绍一种基于Schnoor算法的多签方案以及钱包架构。同时在文末为大家推荐了两篇相关科普文章，希望能够一起学习这一项新的技术，以及了解Schnorr签名对于比特币及区块链技术的发展有哪些意义。

UnConventional Ventures联合创始人：代币化货币、CBDC和稳定币更多地是提取和延续一种商业模式:金色财经报道，UnConventional Ventures 联合创始人 Bradley Leimer更感兴趣的是潜在的稳定币和私人资金的代币化。他认为，当我们谈论私有化时，一切都倾向于去中心化，最终重新中心化，然后货币化——无论是技术平台、政府支持的数字货币、代币还是其他形式的嵌入式金融。我认为代币化货币、CBDC 和稳定币不会成为包容性的故事，因为激励措施都是错误的。我认为它们更多地是关于控制、提取和延续一种商业模式，这种模式在满足整个社区的需求方面已经失去了很多。[2021/10/14 20:28:10]

ECDSA签名回顾??

ETC亚太区负责人胥康：51%攻击实际上是共识设计的一种行为:12月21日，ETC亚太区负责人胥康在《2021，公链的破局之路》演讲中表示，ETC在经过不断的改进完善已经与以太坊保持了技术方面的一致性，在对曾遭遇的两次51%攻击分析之后，实际上可将其归为一次大攻击。51%攻击事实上和普通的黑客攻击不一样，它是一种对共识设计的行为，其本身不是一个漏洞。针对这一问题，ETC设计出指数级主观评分算法，通过不断的升级改造，来应对51%攻击，从动机上来遏制攻击者。胥康还指出要进行51%攻击必须要满足3个条件：1.算力大；2.区块重组要有利润；3.交易所确认数小。[2020/12/22 16:06:47]

数字签名是对签名的数字模拟。最早的数字签名算法是由Rivest、Shamir、Adleman三?于1978年提出的RSA签名算法，其安全性基于?整数分解的难解性，?泛地运?于数字认证与CA等领域。但是由于RSA算法的密钥尺?较?，存储效率不及后来的基于椭圆曲线的签名算法。所以?前?泛运?于密码货币的签名?乎都是ECDSA算法，只是所基于的底层椭圆曲线不同。ECDSA的安全性是基于椭圆曲线离散对数难解性。

声音 | Balaji S. Srinivasan：加密货币是一种基本的自由主义技术:天使投资人Balaji S. Srinivasan刚刚发推表示：“90年代的家不了解互联网。今天的政客们仍然没有，但至少他们理解其重要性。加密货币同样需要一段时间才能真正获得认同。加密货币是一种基本的自由主义技术，它不会使任何一个国家的地位超过任何其他国家。对于那些希望以平等的，任人唯才的方式与世界接触的人来说，这是一个福音。”[2019/7/12]

?特币签名算法——

基于SECP256k1曲线的ECDSA

?特币?前所使?的签名算法是基于SECP256k1曲线的ECDSA算法。将交易的详细信息作消息摘要，即z=SHA256(m)，对摘要z作核?签名算法。

瑞典海盗党创始人：用市值衡量一种加密货币纯粹是胡扯:瑞典海盗党创始人，比特币早期参与者Rick Falkvinge今日在推特上表示将“市值”作为一种加密货币的总体衡量方式纯粹是胡扯。他表示目前已经有数千种token出现并且每天还有新的ICO项目开启，在加密货币领域中，市值并不是一种有用的衡量方式。瑞典海盗党是瑞典的第三大党，成立于2006年，号召网络自由下载合法化，并抵制版权保护。[2018/3/5]

密码学意义上安全的数字签名需要通过添加随机数来实现签名的随机性。但是根据RFC6979标准，签名算法中的随机数是从消息摘要z中提取出，这不是密码学意义上的随机数。这个?案在众多密码学代码库中，并应?于?多数区块链项?中。

Schnorr签名的平凡?案

Schnorr签名可以解决上?所提出的多签消耗资源的问题。

Schnorr是由Claus-PeterSchnorr在1989年美密会上提出的数字签名算法，并申请了专利保护。就签名算法本身??，它相对于ECDSA算法具有，可证明安全性、可扩展性的特点。

主要算法实现如下：

可以看出Schnorr签名也基于椭圆曲线算术，?前?泛部署于各?代码库、芯?指令中的底层算术模块依?

然可以有效利?，但是需要将再重新从底层接?封装指令来实现Schnorr算法。这点对于软件钱包升级?较便利。但是对于硬件钱包，升级成本可能较?。?

Schnorr签名?案的线性性质

假设Alice和Bob分别对于消息m进?签名。具体地，假设Alice的公私钥对为(x1,X1=x1G)，Bob的公私(x2,X2=x2G),

以上的?案只是为了展示Schnorr签名的线性性，并不能直接?于实际应?，因为这个?案可能会导致RougekeyAttack。?

基于Schnorr签名的多签?案

多签?案

以n-of-m多签?案为例。

钱包服务架构

钱包分为服务器端(S端)和客户端(C端)，C端将有多个逻辑点，对应多个?户。

这?的S端和C端只是逻辑上的，可以在?个物理设备上既有S端也有C端，也可能是多个物理设备上的。?

结论

对于Schnorr的线性性质以及签名可累积性质，使得在?特币多签交易的执?中，不需要过多的?户签名数据，只需要"签名和"与"公钥和"即可验证交易合法性。这会让?特币的多签交易???幅降低，从?区块能容纳的多签交易数量得到较?提?。以2-3多签为例，?前?特币多签的锁定脚本需要3个公钥地址，这部分会被压缩为脚本，所以升级之后???变化，但是解锁脚本需要2个公钥与2个签名，在升级为Schnorr之后，只需要?个"公钥和"与"签名和"。对于更通?的n-m多签，?前?特币多签的解锁脚本需要n个公钥与n个签名，Schnorr签名依然只需要?个"公钥和"与?个"签名和”。也就是说签名?越多，Schnorr签名的空间利?率越?。?

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编辑：xy工作室、NPC

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