LendHub:一种基于 Schnoor 算法的多签方案以及钱包架构_ChubbyDoge

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。

Mark Cuban：DOGE已成为“人们的支付方式”，比特币只是一种价值储存手段:Mark Cuban表示，DOGE已成为“人们的支付方式”，因为该公司的大多数客户都选择 DOGE购买产品。此外，他表示，比特币只是一种价值储存手段，将始终难以成为一种货币。比特币大量集中在鲸鱼手中可能对BTC不利，因为这些实体或个人可以像中央银行一样行事并开始控制或/和操纵市场。（U.Today）[2021/8/15 22:16:03]

ECDSA签名回顾??

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。

分析 | 比特币可以作为一种对冲工具，以应对全球事件引发的流动性危机:据AMBCrypto消息，灰度（Grayscale）在其最新报告比较了近期的全球性事件（包括世界各地的和金融危机）对传统资产以及比特币市场的影响。此外，该报告还谈到了比特币是如何作为一种对冲工具，防范全球此类事件引发的流动性风险。 报告指出，比特币拥有不同于任何其他资产的独特属性，因此比特币有潜力在正常经济周期和流动性危机期间表现良好，尤其是那些涉及货币贬值的危机。报告的结论是，虽然比特币作为一种可投资资产的生命周期还很早，但已经有证据证明它可以在全球流动性危机中充当对冲工具。[2019/6/14]

?特币签名算法——

声音 | 肖磊：区块链是一种重新赋权的方式:肖磊今日发文表示：随着区块链技术的到来，开始放大传统的信息互联网时代给人带来的不安全感和不信任感。信息互联网时代造就的预期和更大的溢价将会遭到抹平。区块链是一种重新赋权的方式，靠绝对的中心化运行的互联网巨头，需要放弃更大的利益才可能形成对区块链的真正理解和驾驭。在这个过程中，利益格局的转变，将加速信息互联网泡沫的二次破裂。[2018/8/15]

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。

声音 | 诺贝尔经济学奖获得者Robert Shiller：比特币是一种社会运动:据CCN援引彭博社报道，诺贝尔经济学奖获得者，耶鲁大学教授Robert Shiller称，他观察到比特币是一种社会运动，它在美国的流行程度因地区而异，这是对新消息的非理性回应。Shiller表示，由于硅谷对比特币技术感兴趣，比特币在西海岸更受欢迎。[2018/6/27]

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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