SCH:硬核 | 一种基于 Schnoor 算法的多签方案以及钱包架构_DSA

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。

编辑：xy工作室、NPC

数据：NFT市场前6大项目7天交易额平均下滑超50%:9月13日消息，据Dapp.com数据显示，前6大NFT项目/平台的7天交易额平均下滑超50%。其中OpenSea、CryptoPunks、SuperRare的7天交易额分别减少58.89%，56.39%，53.19%。[2021/9/13 23:21:08]

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。

声音 | Blockware Solutions CEO Matt D’Souza：为什么要投资比特币 有6大原因:金色财经现场报道，2019年10月13日由MinerUpdate在成都举行的“2019全球矿业领袖峰会”上，Blockware Solutions CEO Matt D’Souza解释了为什么要投资比特币的原因，他列出了6大原因：1、各国央行争相采取0利率甚至负利率货币政策；2、货币通胀及贬值，比如委内瑞拉、阿根廷、伊朗、土耳其等国家；3、SWIFT中美元的统治地位；4、美国的经济制裁；5、比特币越来越成为电子黄金，比特币只有2100万枚，而世界上有3600万名百万富翁，每人一枚都不够分的；6、新生代的趋势，千禧一代生活在电子世界。[2019/10/13]

?特币签名算法——

动态 | 火币推出6大金融产品:据火币官方消息，火币推出6大金融产品，其分别为：火币借贷利器、火币期权利器、火币质押利器、火币托管利器、火币大宗利器、火币HB10指数利器。[2018/10/18]

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。

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。

ChatGPT的创建者OpenAI正在就以290亿美元的估值进行收购要约谈判:1月6日消息，知情人士透露，AI聊天机器人ChatGPT的创建者OpenAI正在谈判以收购要约的形式出售现有股票，该公司的估值将达到290亿美元左右，较2021年的140亿美元翻倍，尽管其收入很少，仍使其成为账面估值最大的美国初创公司之一。上述知情人士说，风险投资公司Thrive Capital和Founders Fund正在就该投资进行谈判，该交易将以股票出售的形式完成，总额至少为3亿美元。该交易的结构为收购要约，投资者从OpenAI的员工等现有股东手中购买股票。(华尔街日报)[2023/1/6 10:24:31]

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

1.多签?案

以n-of-m多签?案为例。

2.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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