區塊鏈中的閾值簽名是什麼？

閾值簽名通過在多方之間分配簽名能力，減少單個失敗和支持分散化來增強區塊鏈安全性。

2025/04/14 10:14

區塊鏈上下文中的閾值簽名是一種加密技術，它允許一組政黨共同生成和管理數字簽名。與傳統的簽名不同，單個實體簽署消息的傳統簽名不同，閾值簽名方案需要預定數量的參與者（稱為閾值）來協作並產生有效的簽名。該方法通過在多個實體之間分配簽名能力來增強區塊鏈系統中的安全性和權力下放化，從而降低了單個故障的風險。

閾值簽名如何工作

在閾值簽名方案中，一組N參與者共同努力創建簽名。設置該系統，以使至少T參與者的任何子集（在T閾值中）都可以生成有效的簽名。此過程的關鍵組成部分包括：

• 密鑰生成：每個參與者都會生成一個私鑰共享。這些股份用於創建一個可用於驗證簽名的公鑰。
• 簽名生成：當需要簽名時，參與者使用其私鑰共享來創建部分簽名。如果至少參與者貢獻了部分簽名，則可以將這些簽名合併為完整的，有效的簽名。
• 驗證：可以使用公共密鑰驗證結果簽名，以確保至少由參與者生成，而不會透露他們是誰。

區塊鏈中閾值簽名的應用

閾值簽名在區塊鏈技術中有多個應用，增強了安全性和功能：

• 多簽名錢包：這些錢包需要多個簽名來授權交易，並且可以使用閾值簽名來更有效地管理簽名過程。
• 分散治理：在分散的自治組織（DAOS）中，閾值簽名可以確保在足夠數量的成員的同意下做出決定。
• 安全的多方計算：閾值簽名可用於在私人數據上安全執行計算，以確保沒有一方可以訪問完整的數據集。

閾值簽名的優點

區塊鏈系統中閾值簽名的使用提供了幾個優點：

• 增強的安全性：通過在多方之間分配簽名能力，導致未經授權交易的單個損害鑰匙的風險大大降低了。
• 權力下放：閾值簽名通過確保沒有單個實體對簽名過程完全控制，以支持區塊鏈的分散性質。
• 靈活性：可以根據系統的特定需求對閾值進行調整，從而允許不同級別的安全性和效率。

在區塊鏈中實現閾值簽名

要在區塊鏈中實現閾值簽名，需要遵循幾個步驟：

• 選擇一個閾值簽名方案：有各種方案，例如BLS（BONEH-LYNN-SHACHAM）簽名方案或具有閾值功能的ECDSA（橢圓曲線數字簽名算法）。
• 設置系統：確定參與者的數量（n）和閾值（t）。每個參與者都需要生成其私鑰份額，並為創建公共密鑰做出貢獻。
• 與區塊鏈集成：修改區塊鏈協議以包括閾值簽名功能。這涉及更新交易驗證過程以接受閾值簽名並集成密鑰管理系統。
• 測試和部署：在將其部署在主網絡上之前，在受控環境中徹底測試實現。確保系統可以處理預期的負載，並且閾值簽名功能按預期工作。

挑戰和考慮因素

雖然閾值簽名提供了重大的好處，但仍有挑戰和考慮因素要記住：

• 複雜性：實現閾值簽名可能很複雜，需要對密碼學和分佈式系統有深入的了解。
• 性能：生成和驗證閾值簽名的過程在計算上可能是密集的，可能會影響區塊鏈的性能。
• 密鑰管理：安全管理私鑰共享至關重要，因為任何妥協都可能破壞系統的安全性。

常見問題解答

問：是否可以與任何區塊鏈一起使用閾值簽名？

答：閾值簽名可以與大多數區塊鏈集成在一起，但是特定的實現可能會因區塊鏈的架構和支持的加密算法而有所不同。必須確保兼容性並相應地修改區塊鏈的協議。

問：閾值值如何影響系統的安全性？

答：閾值（t）確定生成有效簽名所需的最小參與者數量。較高的閾值通過使攻擊者難以妥協足夠的參與者來創建簽名來提高安全性。但是，這也增加了簽名過程中的複雜性和潛在延遲。

問：如果參與者失去私鑰份額會發生什麼？

答：如果參與者丟失了私鑰份額，那麼只要可以與其餘參與者滿足閾值（t），該系統仍然可以運行。但是，至關重要的是，在不損害系統安全性的情況下，擁有安全的備份和恢復過程，以恢復丟失的密鑰共享。

問：是否有其他選擇閾值簽名以增強區塊鏈安全性？

答：是的，替代方案包括多簽名方案，所有參與者都必須簽署事務和同形加密，允許對加密數據進行計算。每種方法在安全性，效率和復雜性方面都有其自身的優勢和權衡。