Что такое подписи Шнорра? Как они работают в криптовалюте? Преимущества Schnorr Signatures

Блокчейн Bitcoin использует подписи ECDSA для подписания транзакций и аутентификации. Однако ECDSA постепенно заменяется подписями Шнорра (Schnorr Signatures).

Узнайте о том, что такое подписи Шнорра в этой статье.

Что такое подписи Шнорра? Schnorr Signatures

Подписи Шнорра (Schnorr Signatures) — это схема цифровой подписи, основанная на криптографии с эллиптическими кривыми, изобретенная Клаусом-Петером Шнорром, немецким криптографом.

Подписи Шонорра помогают проверять достоверность транзакций в криптографических системах на основе математических принципов, связанных с группами элементов по модулю, что позволяет создавать краткие, но очень безопасные подписи.

Подписи Шнорра считаются одной из более безопасных и эффективных альтернатив современным алгоритмам цифровой подписи, таким как ECDSA (алгоритм цифровой подписи с эллиптической кривой).

Подпись Шнорра имеет выдающиеся особенности:

• Компактный размер: подписи Шнорра меньше по размеру, чем традиционные подписи ECDSA, что экономит место для хранения.
• Высокая скорость обработки: проверка подписи происходит быстрее, что повышает производительность сети.
• Гибкость: Schnorr поддерживает агрегированные подписи, позволяя объединять несколько подписей в одну, что снижает транзакционные издержки.

Преимущества подписей Шнорра в целом и по сравнению с ECDSA

Повышенная безопасность

Подписи Шнорра обеспечивают более высокий уровень безопасности, чем ECDSA. Он защищает от атак гибкости — формы атаки, при которой подпись может быть изменена, но остается действительной, что нарушает транзакции. Благодаря подписям Шнорра майнеры и валидаторы транзакций не могут манипулировать подписями без риска обнаружения подлога.

• Повышенная устойчивость к несанкционированному вмешательству: Шнорр использует строгие математические принципы, помогающие предотвратить атаки подделки, которым ECDSA более восприимчива.
• Устойчивость к коллизиям хэшей: генерация подписи Шнорра в меньшей степени зависит от безопасности хеш-функции, чем ECDSA, тем самым снижая риск атак коллизий хэшей.
• Безопасность в сценариях множественной подписи: Шнорр снижает риск повторного использования случайных значений во время подписи, что является критической уязвимостью ECDSA.

Кроме того, подписи Шнорра также помогают предотвратить атаки повторного воспроизведения — метод, при котором злоумышленники воспроизводят действительные транзакции с целью мошенничества.

Оптимизируйте пространство для хранения и сократите комиссию за транзакции

Благодаря линейности подписей Шнорра несколько подписей можно объединить в одну. Это означает, что транзакции с несколькими сторонами (мультиподписи) могут выполняться с использованием одной подписи вместо необходимости создания нескольких отдельных подписей.

Это не только помогает уменьшить размеры транзакций, но и снижает комиссию за транзакции в сети.

Например, транзакция с мультиподписью с 5 участниками потребует 5 отдельных подписей с использованием ECDSA, тогда как с помощью подписей Шнорра все подписи можно объединить в одну подпись.

Как видно, Schnorr Signatures создает подписи меньшего размера, чем ECDSA, что помогает сэкономить место для хранения в блокчейне.

Более высокая производительность в сложных транзакциях

Подписи Шнорра помогают ускорить обработку транзакций и аутентификацию в блокчейне.

Сложные транзакции, особенно транзакции с мультиподписью или смарт-контракты, станут быстрее и эффективнее с использованием подписей Шнорра вместо традиционных алгоритмов подписи.

Это не только помогает снизить нагрузку на сеть, но и повышает удобство работы пользователей за счет снижения затрат и сокращения времени подтверждения транзакций.

Это особенно важно для блокчейнов с большими объемами транзакций, таких как Bitcoin.

Повысьте конфиденциальность транзакций с помощью агрегатной подписи

Еще одним преимуществом подписей Шнорра является возможность повысить конфиденциальность транзакций. При объединении подписей в одну транзакцию с несколькими подписями становится сложнее идентифицировать отправителя.

Это помогает защитить конфиденциальность участников транзакций, особенно в контексте анонимных транзакций, которые являются серьезной проблемой на рынке криптовалют.

Подписи Шнорра в сети Bitcoin посредством Taproot

Подписи Шнорра были официально представлены в сети Биткойн посредством обновления Taproot, активированного 14 ноября 2021 года под номером блока 709 632. Это одно из наиболее важных улучшений в Биткойне со времени обновления SegWit (Segregated Witness) в 2017 году.

Обновление Taproot было принято благодаря консенсусу сообщества майнеров Биткойн, что внесло множество серьезных изменений в способы обработки транзакций в блокчейне.

Почему важны подписи Taproot и Schnorr?

Обновление Taproot помогает Биткойну:

• Повышение эффективности: транзакции становятся более экономичными и обходятся дешевле.
• Повышение безопасности: сложно анализировать транзакции или идентифицировать участников.
• Открытие новых возможностей: поддерживает расширенные функции, такие как смарт-контракты и транзакции с несколькими подписями.

Одним из ключевых факторов, отличающих Taproot, является интеграция подписи Шнорра. Шнорр значительно повышает производительность и безопасность по сравнению с предыдущим методом цифровой подписи (ECDSA), который использовал Биткойн.

Как подпись Шнорра помогает Биткойну?

С внедрением подписей Шнорра транзакции с несколькими подписями и смарт-контракты в Биткойне могут выполняться более эффективно.

Это делает Биткойн более гибким и подходящим для более сложных приложений, таких как смарт-контракты и многосторонние транзакции.

Это важный шаг для Биткойна в вопросе конкуренции с другими блокчейнами, такими как Ethereum, в реализации децентрализованных приложений (dApps) или сложных транзакций.

Подводя итог, как подписи Шнорра изменили Биткойн?

• Повышение эффективности: транзакции выполняются быстрее, дешевле и экономят место для хранения.
• Повышение безопасности: трудно отличить обычные транзакции от сложных, что повышает анонимность.
• Универсальность: поддерживает расширенные функции, такие как смарт-контракты, что делает Биткойн более подходящим для современных приложений.

Хотя подписи Шнорра рассматриваются как важный шаг вперед в области безопасности и производительности, такие ограничения, как трудности реализации, риски, связанные с квантовыми вычислениями и уязвимость к атакам, по-прежнему остаются проблемами, которые необходимо решить.

Чтобы подписи Шнорра получили более широкое распространение, разработчикам и сообществу блокчейнов необходимо больше инвестировать в исследования, тестирование и разработку лучших инструментов поддержки.