Schnorr 簽章對比特幣來說代表什麼?
目錄
前言
簡單回顧一下數位簽章
什麼是 Schnorr 簽章?
為什麼 Schnorr 簽章具有優勢?
什麼時候 Schnorr 簽章會被應用到比特幣上?
總結
Schnorr 簽章對比特幣來說代表什麼?
首頁文章
Schnorr 簽章對比特幣來說代表什麼?

Schnorr 簽章對比特幣來說代表什麼?

進階
發佈時間 Jul 8, 2020更新時間 Feb 3, 2022
5m

目錄

前言

您可能知道,比特幣透過一種叫做橢圓曲線數位簽章演算法(或簡稱 ECDSA)的東西來實現所有權。該演算法允許您取一個數字(也就是私鑰 ),並從中衍生出一個公鑰。
這其中的奧妙在於,雖然您可以很容易地從私鑰獲得公鑰,但反過來是不可能的。您的私鑰就是您進入比特幣網路的護照。這可以讓您生成一個接收代幣地址,並讓您在以後使用它們。 

在這篇文章中,我們來看看 Schnorr 簽章演算法,這是 ECDSA 的替代方案之一,可能會給比特幣帶來一些令人興奮的變化。


簡單回顧一下數位簽章

數位簽章的作用如它們的前身——紙本簽章一樣,但它們更安全。只要花一點時間和精力,任何人都可以偽造紙本簽章。那怕您有幾十萬年的時間可以使用,強大的數位簽章方案是很難偽造的。

數位簽章的用例有好幾個。有個熱門的用例是向世界證明您寫了一條特定的訊息。如前所述,您可以用私鑰(一長串您應該妥善保管的數字)來建立公鑰。透過對 secp256k1 曲線進行一些有趣的數學運算,您就可以做到這一點。接下來,您也可以從您的公鑰生成一個公共地址。

注意,向任何人展示您的公鑰是完全安全的。您可以將它展示於您的網站或Twitter的個人簡介中,這樣其他人就可以驗證您的身份。同樣,您可以與他人分享您的公共地址,以便他們可以向您發送加密貨幣。

您的私鑰允許您建立數位簽章。透過編寫一個訊息,並使用您的私鑰對其進行操作,您就可以建立一個經簽章的訊息。任何人都可以拿它與您的公鑰進行比較,以確認它確實是由您簽署的。

這與比特幣有什麼關係?這樣說吧,無論您何時再進行比特幣交易,您都在以數位方式簽署一個訊息,說我正在發送這些之前發送給我的代幣。然後,當它被發送到網路上的其他節點時,它們可以檢查 ECDSA 簽章是否與該訊息相符。如果不符,它們就會拒絕。


什麼是 Schnorr 簽章?

Schnorr 簽章是一種不同的方案。它的運作方式與我們目前使用的橢圓曲線數位簽章演算法類似,但與之相比擁有許多優勢。Schnorr 簽章之發展實際上早於 ECDSA,導致許多人想知道為什麼他們沒有從一開始就整合到比特幣中。 

一個可能的解釋是,該方案的創造者 Claus P. Schnorr,為其申請了專利。這些專利在 2008 年初到期,較比特幣白皮書發佈的時間早了幾個月,但該方案仍然沒有全面的標準化。因此,中本聰選擇了更被廣泛接受(和開源)的 ECDSA。


為什麼 Schnorr 簽章具有優勢?

與其他方案相比,Schnorr 簽章非常簡單。因此,他們比他們的替代品更安全。乍看之下,這可能對您來說意義不大,但它們有另一個強大的特性:線性。 
用通俗的話來說,這使得該方案對某些活動特別有吸引力,而其中最明顯的就是多重簽名交易。也許您已經知道比特幣有支援多重簽名,但它其實沒有做得很漂亮。

當您建立一個多重簽名地址時,無論誰向您發送資金,資金發送人都不需要知道您對資金消費設定的條件。甚至他們都不知道他們正在向一個多重簽名設定發送資金──地址上的唯一特殊的地方就是它是以「3」開頭的。 

然而,當您想轉移資金時,您就暴露了它的本質。假設您與愛麗絲和鮑勃一起使用三分之三的設定。假設要花費 5 個比特幣的話,您們三個必須提供公鑰和有效簽章。當您把資金從這個地址轉移出去時,整個網路可以透過查看區塊鏈了解這樣的狀況。 

從隱私的角度來看,這並不是很好。再補充一點,如果我們建立一個更大的多重簽名(例如十分之八),那麼我們會在區塊鏈上佔用了相當多的空間。費用可能會很昂貴,因為這會導致冗長的交易;要記住,您的交易中的位元組越多,您需要支付的就越多。

Schnorr 簽章已被吹捧為這些隱私和可擴展性問題的解決方案。可以看到,它們允許諸如簽章彙整等,這可以將多個簽章者的簽章合併成為一個簽章。由此產生的「主簽章」,其將與常規的單人簽章長度相同,從而大大地節省空間。 
此外,合併簽章會使觀察者更難確定誰簽署了(或沒有簽署)交易。在 m 分之 m 方案中(所有參與者都必須簽章才能消費),您甚至無法區分單方交易和多人簽章的交易。
最重要的是,Schnorr 簽章是進一步發展的基石。實施後它們可以用來改進加密技術,如原子交換閃電網路



什麼時候 Schnorr 簽章會被應用到比特幣上?

我們不確定。就像大多數比特幣協定的升級一樣,廣大的比特幣使用者社群,可能需要一段時間才能同意加入 Schnorr 簽章。比特幣核心貢獻者 Pieter Wuille、Jonas Nick 和 Tim Ruffing 已經提交了一份比特幣改進提案(BIP)草案,但仍有一段路要走。
Blockstream 已經發佈了一個措施:MuSig。這允許簽章和金鑰彙整,很可能會成為比特幣專屬的 Schnorr 簽章方案基礎。
Schnorr 簽章可以作為一個軟分叉被合併到程式碼中,這代表變化不會分化網路。相反地,這會是一個「選擇性加入」的升級。儘管如此,在不久的將來可以成功整合仍是相當樂觀的想法;要達成共識,可能還需要幾年時間。


總結

Schnorr 簽章是目前比特幣路線圖上,最令人期待的里程碑之一。只要進行一次升級,它們就可以展現出顯著的隱私和可擴展性優勢。也許,更有趣的是,在比特幣智能合約和更先進結構(如 Taproot)的進一步發展上,會由它們來奠定基礎。