Влияние подписей Шнорра на Биткойн

Schnorr-подписи — это схема цифровой подписи, предлагающая несколько преимуществ по сравнению с применяемым в настоящее время ECDSA. Они обладают мощным свойством линейности, что делает их идеальными для мультиподписных транзакций, и позволяют выполнять агрегацию подписей, объединяя несколько подписей в одну. Это приводит к значительной экономии места и затрудняет наблюдателям определение того, кто именно подписал транзакцию. Софт-форк Taproot был активирован 14 ноября 2021 года и внедрил подписи Шнорра через BIP-340, предоставив ряд преимуществ, таких как повышенная приватность и масштабируемость.

Основы

Биткойн использует алгоритм цифровой подписи на эллиптических кривых (ECDSA) для подтверждения прав собственности. Этот алгоритм позволяет получать публичный ключ из приватного ключа, что является важнейшей частью биткойн-транзакций.

Удивительная особенность этого процесса заключается в его односторонности. Хотя получить публичный ключ из приватного ключа просто, обратное практически невозможно. Следовательно, ваш приватный ключ служит «дверью» в сеть Биткойн: с его помощью вы можете создать адрес для приёма монет и впоследствии потратить их.

Алгоритм подписей Шнорра внес существенные изменения в экосистему Биткойна. Будучи интересной альтернативой ECDSA, он предлагает потенциальные преимущества, такие как улучшенная масштабируемость, приватность и возможность внедрения новых функций в смарт-контракты Биткойна.

Что такое цифровые подписи?

В мире подписей цифровые аналоги обеспечивают значительно более высокий уровень безопасности по сравнению с рукописными подписями. В отличие от подделываемых рукописных подписей, цифровые подписи предлагают практически непреодолимую защиту, даже если дать злоумышленнику бесчисленные тысячелетия на попытки подделки.

Цифровые подписи имеют множество применений. Один распространённый пример — доказательство авторства конкретного сообщения. Для этого из приватного ключа, представляющего собой чрезвычайно большое и секретное число, выводится публичный ключ. Этот процесс вывода использует сложные математические операции на кривой secp256k1. Далее из публичного ключа можно получить публичный адрес.

Важно, что раскрытие публичного ключа не представляет угрозы безопасности. Его можно открыто разместить на сайте или в Twitter-профиле, чтобы другие могли подтвердить вашу личность. Аналогично, публикация адресов позволяет другим безопасно отправлять вам криптовалюту.

С помощью приватного ключа вы можете создать цифровую подпись: написать сообщение и выполнить над ним операцию с использованием приватного ключа, в результате чего получается подписанное сообщение. Любой получатель может сравнить эту подпись с вашим публичным ключом, чтобы проверить её подлинность.

Каждый раз, когда вы совершаете биткойн-транзакцию, вы фактически создаёте цифровую подпись, подтверждающую ваше намерение отправить ранее полученные монеты. Когда такая транзакция передаётся другим узлам сети, они проверяют её целостность, убеждаясь, что ECDSA-подпись соответствует содержимому сообщения. При любых несоответствиях транзакция будет отвергнута.

Что такое подписи Шнорра?

Schnorr-подписи, альтернативная схема цифровой подписи, предлагают ряд преимуществ по сравнению с ECDSA. Несмотря на то, что схема Шнорра предшествовала ECDSA, её отсутствие стандартизации на всех платформах помешало интеграции в Биткойн с самого начала, что породило вопросы, почему так произошло.

Одно из возможных объяснений — патент, принадлежавший Клаусу П. Шнорру, создателю схемы. Хотя патент истёк за несколько месяцев до публикации белой книги Биткойна в начале 2008 года, стандартизированного принятия подписей Шнорра все ещё не произошло. Поэтому Сатоси Накамото остановился на ECDSA, более широко принятой и открытой альтернативе.

Зачем использовать подписи Шнорра?

Schnorr-подписи являются более доказуемо безопасной схемой по сравнению с другими благодаря своей простоте. Они также обладают мощным свойством линейности, что делает их идеальными для мультиподписных транзакций. Хотя Биткойн уже поддерживает мультиподписи, текущая реализация не самая эффективная. При использовании мультиподписного адреса факт мультиподписи раскрывается при совершении расхода, что неблагоприятно с точки зрения приватности. Кроме того, более крупные мультиподписные конфигурации занимают больше места в блокчейне, что делает транзакции дороже и длиннее.

Schnorr-подписи предлагают решение проблем приватности и масштабируемости. Они позволяют агрегировать подписи, объединяя несколько подписей в одну. Это приводит к значительной экономии места и усложняет задачу наблюдателям по определению того, кто подписал транзакцию. Кроме того, подписи Шнорра можно использовать для улучшения таких технологий, как атомарные свопы и Lightning Network.

Schnorr-подписи в Биткоине

14 ноября 2021 года, при достижении блока 709,632, был активирован софт-форк Taproot, который внедрил подписи Шнорра через BIP-340. Это стало важной вехой для экосистемы Биткойна, предоставив рядом преимуществ, включая улучшенную приватность и масштабируемость. Хотя внедрение Schnorr-подписей происходило постепенно, ожидается, что их использование наберёт обороты по мере того, как разработчики и пользователи всё больше осознают преимущества этой технологии.

Вывод

Внедрение подписей Шнорра было одной из долгожданных вех в дорожной карте Биткойна. Это обновление уже принесло существенные улучшения в приватности и масштабируемости. Более того, оно проложило путь для развития смарт-контрактов Биткойна и сложных конструкций, таких как Taproot. Эти изменения открывают захватывающие возможности для будущего Биткойна.