Schnorr 签名在比特币交易中

简介

Bitcoin ($BTC)、Ethereum ($ETH)、Solana ($SOL) 和其他加密货币都是数字货币,它们的存储和交易过程与法定货币相似。当一个持有者向另一个持有者发送 Bitcoin 时,他们需要一个公共地址以及一个私钥。就像分享你的银行账户号码不会带来任何风险,但分享你的 ATM 密码会带来风险一样,分享你的数字钱包公共地址是无害的,但分享你的私钥或助记词则不然。要签署 $BTC 交易,最常用的算法是 ECDSA,但 Schnorr Signatures 算法最近也越来越受到关注。

Schnorr Signatures 详解

我们可以将 Schnorr Signatures 定义为一种节省空间、节省时间的数字签名算法,它将多个签名合并为一个,并证明所有权和授权支出。任何人都可以通过持续努力复制纸质签名,但几乎不可能伪造数字签名,无论你使用 ECDSA 还是 Schnorr signatures。此外,无法从公钥推导出私钥,但你始终可以通过使用 secp256k1 曲线从私钥中提取公钥。这种机制应用一些数学难题来确保密钥安全。

要了解 Schnorr Signatures 的真正效率和可靠性,你必须研究该算法的一般和数学基础。Bitcoin 使用椭圆曲线密码学,ECDSA 和 Schnorr 都在同一条称为 secp256k1 的曲线上运行。Schnorr Signatures 确保密钥生成的不可逆性,如前一段所述。通过使用和依赖 ECDSA 使用的相同数学基础,Schnorr 系统可以重组签名的生成和验证方式。

签名创建过程

当你创建 $BTC 交易时,你必须证明你有权支出这些币。你通过数字签署交易来做到这一点。Schnorr Signatures 算法遵循清晰直接的模式。为了为特定签名创建唯一签名,该算法使用交易详情、随机数和私钥的巧妙组合。如果交易的单个字符发生变化,签名就会失效。由于严格依赖交易数据,篡改或伪造变得不可能。当系统创建签名后,它会被添加到交易中并与网络共享,以便网络可以验证它。

网络验证

现在,区块链网络上的参与者检查你的交易的有效性。他们不需要访问私钥来执行此验证。相反,他们使用公钥和签名来确认交易已获得正式授权。Schnorr Signatures 通过允许多个批准显示为一个来简化此验证过程。即使内部逻辑确认所有必需方都同意,网络也只处理单个紧凑签名。在这里,我们可以看到 Schnorr 签名系统的高效和节省空间。

在多重签名钱包中的作用

Schnorr Signatures 最实用的好处之一出现在多重签名钱包中。这些钱包需要多个私钥的批准才能解锁资金并授权支出。在传统设置中,每个签名者都会生成单独的签名,并且所有签名都必须包含在交易中。这增加了交易大小并透露了有关参与者数量的信息。使用 Schnorr Signatures,所有必需的批准都可以合并为一个组合签名。

与 Taproot 升级的关系

Schnorr Signatures 通过 Taproot 升级在 Bitcoin 区块链上变得可用,该升级在经过多年讨论和测试后被激活。在此之前,只使用 ECDSA。Taproot 引入了一种处理交易条件和脚本的新方法。它允许 Bitcoin 只显示实际使用的条件,同时隐藏其他可能性。Schnorr Signatures 在使签名聚合和验证成为可能方面发挥着重要作用。

安全考虑

安全性仍然是任何金融系统中最重要的关注点,在加密市场中更是如此。Schnorr Signatures 既不处于实验阶段,也不是密码学中未经测试的。它们经过充分研究,在某些方面在数学上比 ECDSA 更简单。这种简单性使其分析更容易,并减少了任何实施错误的可能性。由于 Schnorr 在 Bitcoin 已经信任的同一椭圆曲线上运行,因此它不会引入不熟悉的假设。因此,Bitcoin 在不损害其安全模型的情况下获得了效率和隐私。

采用和兼容性

尽管有其优势,Schnorr Signatures 并非所有交易的强制要求。Bitcoin 允许用户选择是使用较新的功能还是较旧的功能。由于兼容性和渐进式升级周期,许多钱包和服务仍然依赖旧格式。随着时间的推移,随着更多软件采用 Taproot,我们可以期待 Schnorr 签名算法使用量的增长。这种渐进式方法确保了稳定性,并避免强迫用户进行突然的变化。这也表明了 Bitcoin 谨慎的开发理念。

对用户的实际重要性

对于大多数用户来说,Schnorr Signatures 在后台默默工作。这个签名系统不会改变钱包的外观或交易的发送方式。真正的好处不是通过一般可见性,而是通过较低的费用、改善的隐私和更好的可扩展性间接出现。用户不需要理解复杂的数学基础就能从中受益。这种静默集成也符合 Bitcoin 提供可靠金融生态系统的目标,该系统不要求用户具备技术专业知识。

长期意义

Schnorr Signatures 是 Bitcoin 演变中至关重要的一步。它们表明系统可以在保持其基本原则的同时得到改进。通过完善签名的创建和验证,Bitcoin 在不损害去中心化的情况下变得更加高效和灵活。这些改进可能看起来微不足道,但在数百万笔交易中,改进变得显而易见。

结论

简而言之,Schnorr 签名系统更好的效率、隐私和安全性使其成为授权 $BTC 交易的改进系统。该系统建立在与 ECDSA 使用的相同加密基础上。随着采用率的增长,Schnorr Signatures 可能会在使 Bitcoin 更具弹性和实用性方面发挥越来越重要的作用。