امضاهای دیجیتال آستانه

نوشته کاساندرا هارت، آرش افشار

امضای دیجیتال یک مفهوم اساسی در بلاک چین و ارزهای دیجیتال است. بلاک چین های مدرن از امضای دیجیتالی برای تضمین ارزش میلیاردها دلار استفاده می کنند. امضای دیجیتال از چیزی استفاده می کند که به عنوان یک جفت کلید شناخته می شود، یک جفت مقادیر به دنبال تصادفی، که در آن یک کلید “کلید خصوصی” و دیگری “کلید عمومی” است. از طریق امضای دیجیتال، هر شخصی که دارای «کلید خصوصی» است می‌تواند تراکنش را امضا کند و ارزهای دیجیتال را خرج کند. بنابراین، حفاظت از “کلید خصوصی” بسیار مهم است. برخی از کاربران فناوری بلاک چین تصمیم می گیرند که خودشان از این کلید محافظت کنند و خطر سرقت یا از دست دادن کلید (و در نتیجه از دست دادن سرمایه خود) را می پذیرند. در مقابل، سایر کاربران بلاک چین به کیف پول‌های آنلاین یا صرافی‌ها با محافظت از کلیدهای خود اعتماد دارند. البته این تصمیم بر اساس صلاحیت شخص ثالث ریسک های خاص خود را دارد.

در هر دو این گزینه، کاربر تمام اعتماد خود را به یک نهاد واحد می‌گذارد که ممکن است مطلوب نباشد. را وارد کنید امضای دیجیتال آستانه: راه حلی که برای تولید یک امضا به “آستانه” حداقل دو شرکت کننده همکار نیاز دارد و مشکل اعتماد به یک نهاد واحد را برطرف می کند. در این مقاله ما:

• شرحی بصری از امضاهای آستانه و کاربردهای آنها ارائه دهید،
• کمی عمیق تر حفاری کنید و به طرح های مختلف امضا آستانه نگاه کنید، و
• امضاهای آستانه را با تکنیک های دیگر مانند کیف پول Mulitsig مقایسه کنید.

شهود برای امضاهای آستانه

به‌عنوان یک توسعه‌دهنده در فضای رمزنگاری آستانه، دیدن این نوآوری‌ها که تبدیل به موضوعی در جریان اصلی می‌شوند، واقعاً هیجان‌انگیز است، اما خوانندگانی که با رمزنگاری یا ریاضیات پشت آن آشنا نیستند، با مواجهه با عباراتی مانند «سیستم رمزنگاری Paillier»، «رمزگذاری هم‌مورفیک» به سرعت به موانعی برخورد کردند. یا “میدان گالوا”. زمانی که برای هماهنگ کردن ارتباطات در مورد تمام قطعات متحرک پشت آن بحث می کنید، موضوع پیچیده تر می شود و در نتیجه، تعداد کمی از سازمان ها مایل به بررسی پتانسیل آن بوده اند. اما لازم نیست ترسناک باشد. در پایان، ریاضی به چیزی بیشتر از ضرب و جمع نمی رسد. بنابراین اجازه دهید ELI5: امضای آستانه چیست؟

در اصطلاحات استعاری، امضاها شبیه پرواز بادبادک بر روی یک ریسمان نامرئی هستند. خود بادبادک کلید عمومی است – همه می توانند آن را در آسمان ببینند. بادبادک باز بادبادک را با دستکاری رشته نامرئی – کلید خصوصی – به اطراف حرکت می دهد. مسیری که در آسمان در حین پرواز طی می کند، امضا است. همه در آن مسیر پرواز بادبادک را در آسمان دیدند و تنها با استفاده از آن ریسمان نامرئی آن مسیر پرواز ممکن شد. این در مقایسه با ریاضیات اساسی بسیار ساده به نظر می رسد، اما در نهایت این استعاره برای نشان دادن هماهنگی و کار مورد نیاز برای ایجاد مفید است. آستانه امضا امکان پذیر است

رمزنگاری آستانه را وارد کنید. فرض آستانه به معنای واقعی کلمه در نام آن است: برای موفقیت یک عملیات مقداری عددی باید برآورده شود. اغلب این فرآیندها با استفاده از عبارت “t از n” تعریف می شوند، که در آن n تعداد کل شرکت کنندگان ممکن است، و t عدد آستانه ای است که باید رعایت شود. یک طرح رمزنگاری آستانه رایج که برای مدتی طولانی مورد استفاده قرار گرفته است، طرح اشتراک مخفی Shamir است. برای کسانی که آشنایی ندارند، فرآیند درگیر از یک تکنیک ریاضی به نام درون یابی لاگرانژ برای ترکیب مجدد مقادیر تقسیم شده به یک مقدار مخفی استفاده می کند. در دنیای استعاری، گرفتن آن ریسمان نامرئی و جدا کردن آن به رشته‌های تکی است که افراد زیادی می‌توانند آن را نگه دارند، و برای پرواز بادبادک، تعداد آستانه افراد باید دور هم جمع شوند و دوباره رشته‌های خود را در رشته ترکیب کنند.

این فرآیند به خوبی کار می کند و سرویس ها در سراسر جهان از آن برای ایمن سازی داده های مخفی استفاده می کنند. نکته منفی این است که هرکسی که درگیر است باید این فرآیند را در مکانی امن در هنگام شکستن و ترکیب مجدد راز انجام دهد. در ارزهای رمزنگاری شده، این همچنین به این معنی است که هنگامی که کلید خصوصی دوباره ترکیب شد و برای امضا استفاده شد، باید در معرض دید قرار گیرد و تمام وجوهی که توسط کلید نگهداری می‌شود باید جابه‌جا شود، بنابراین اگر هر یک از شرکت‌کنندگانی که در ترکیب مجدد کلید کمک کرده‌اند، آن را کنار بگذارند، نمی تواند کار معنی داری انجام دهد این گران است، و ناگفته نماند، نیاز به هماهنگی زیادی دارد مردم. چه می‌شود اگر بتوانیم ریاضیات قدرتمند رمزنگاری را در نظر بگیریم و آن را به گونه‌ای بهبود بخشیم که هیچ کس مجبور نباشد در یک مکان امن ملاقات کند؟

خبر خوب این است که ما می توانیم! کوه‌هایی از ادبیات وجود دارد که یک شبه با رویکردهای جدید به سیستم‌های رمزنگاری موجود، پیشرفت‌های قبلی و پروتکل‌های رمزنگاری کاملاً پیشگامانه بالا آمده‌اند. پیمایش در این زمینه به زمان و تخصص قابل توجهی نیاز دارد، اما در اینجا در کوین‌بیس، استراتژی‌هایی را پیدا کرده‌ایم که ما را قادر می‌سازد تا از این رویکردها استفاده کنیم و از رویکردهای جدید در زمان کشف و بررسی همتایان پشتیبانی کنیم. در این فرآیند چیزهای زیادی دخیل است، بنابراین اجازه دهید آن را به استعاره برگردانیم.

فرآیند راه‌اندازی برای آماده‌سازی بادبادک‌های مشتاق ما در نهایت پیچ منحصربه‌فردی است که کل این فرآیند را قادر می‌سازد تا کار کند: هر شرکت‌کننده از قانون یکسانی پیروی می‌کند: آنها نخ نامرئی خود و تکه بادبادک خود را می‌آورند. هر پروازکننده پیشاپیش با دیگران توافق می کند که چگونه پرواز کنند، و همه آنها با تکه بادبادک خود در سرعت، زاویه و زمان توافق شده به دویدن ادامه می دهند. اگر کسی از برنامه پروازی توافق شده خارج شود، کل آشفتگی بادبادک ها به زمین می خورد، اما اگر همه طبق توافق پیش بروند، بادبادک به صورت یک قطعه ترکیبی در آسمان بلند می شود و می تواند پرواز را طبق برنامه انجام دهد. وقتی پرواز به پایان می رسد، قطعات در هوا از هم جدا می شوند و همه با بادبادک و نخ خود به خانه می روند. به هیچ وجه یک نفر کل بادبادک یا ریسمان را در دست نمی گیرد، و هر یک از طرفین برنامه پرواز را از قبل می بینند تا بدانند که هیچ کس قرار نیست کارهای بدی را امتحان کند که به آنها اجازه می دهد با بادبادک فرار کنند.

فرو رفتن عمیق تر به امضاهای آستانه

اکنون که درک شهودی از امضاهای آستانه داریم، بیایید عمیق‌تر به مفاهیم و اصطلاحات بپردازیم. طرح های امضای آستانه بخشی از محاسبات چند جانبه ایمن (MPC) رشته رمزنگاری. هدف اصلی MPC فعال کردن محاسبات بر روی داده های خصوصی بدون افشای آنها برای کسی جز صاحب داده های خصوصی است. به عنوان مثال، در استعاره بادبادک، قطعات نامرئی نخ، سهام مخفی کلید خصوصی هستند و امضای آستانه از این اشتراک‌های مخفی برای بازسازی کلید خصوصی و امضای تراکنش بدون آشکار کردن کلید خصوصی مرکب و یا سهام مخفی استفاده می‌کند.

یکی از اجزای بسیار مهم علامت گذاری آستانه یک ساختار ریاضی به نام رمزنگاری منحنی بیضوی است. نسخه TL;DR به این صورت است که با توجه به «y = x · G»، جایی که «y» و «G» مقادیر شناخته شده عمومی هستند، یافتن «x» در یک بازه زمانی معقول بسیار سخت یا حتی غیرممکن است. منحنی های زیادی وجود دارد که این ویژگی را ارائه می دهد:

• Secp256k1، که در بیت کوین، اتریوم و بسیاری دیگر استفاده می شود
• ادواردز25519، که در Cardano، Monero و بسیاری دیگر استفاده می شود
• BLS12–381، که در اتریوم 2.0 و برخی زنجیره های دیگر استفاده می شود

با توجه به یک منحنی بیضوی مناسب، گام بعدی به سمت امضای آستانه این است که ابتدا یک طرح امضای دیجیتال استاندارد (یعنی تک امضاکننده) را انتخاب کنید. طرح های محبوب امضای دیجیتال به شرح زیر است:

• ECDSA، بر اساس منحنی Secp256k1 استفاده شده توسط بیت کوین
• اشنور، بر اساس منحنی Secp256k1 که توسط بیت کوین کش و مینا استفاده می شود
• Ed25519، بر اساس منحنی Edwards25519 استفاده شده توسط Cardano

در نهایت، با توجه به یک امضای دیجیتال، اکنون می‌توانیم طرح‌های امضای آستانه را مورد بحث قرار دهیم. طرح‌های امضای آستانه از یک طرح تک امضاکننده شروع می‌شوند و کلید خصوصی را بین شرکت‌کنندگان «n» تقسیم می‌کنند. سپس، در مرحله امضا، شرکت کنندگان t-out-of-n می توانند الگوریتم امضا را برای به دست آوردن امضا اجرا کنند. در نهایت هر طرف (خارجی) می تواند امضا را با استفاده از الگوریتم مشابه برای تأیید امضاهای تک امضا تأیید کند. به عبارت دیگر، امضاهای تولید شده توسط طرح‌های امضای آستانه و امضای تک امضایی قابل تعویض هستند. با بیان متفاوت، یک الگوریتم امضای آستانه سه فاز دارد.

1. جفت کلید عمومی/خصوصی را ایجاد کنید. در مرحله بعد، کلید خصوصی را به چند سهم مخفی تقسیم کنید و این سهام را بین طرف های ‘n’ توزیع کنید. این مرحله در دو حالت قابل انجام است.
2. حالت فروشنده معتمد: یک شخص مورد اعتماد تنها کلید خصوصی را تولید می کند، سپس کلیدها را تقسیم و توزیع می کند. مشکل اصلی این رویکرد این است که فروشنده کلید خصوصی را به صورت متن ساده می بیند.
3. تولید کلید توزیع‌شده (DKG): یک پروتکل MPC بین شرکت‌کنندگان «n» اجرا می‌شود به طوری که در پایان، شرکت‌کنندگان به اشتراک‌گذاری‌های مخفی دست خواهند یافت و هیچ‌کس در هیچ نقطه‌ای از فرآیند، کلید خصوصی را به صورت متن ساده نخواهد دید.
4. آستانه ای از شرکت کنندگان «t» جمع آوری کنید و یک پروتکل MPC را برای امضای تراکنش اجرا کنید.
5. با استفاده از الگوریتم تأیید امضای استاندارد، امضا را تأیید کنید.

طرح‌های امضای آستانه به سرعت در حال تکامل هستند. در زمان نوشتن این پست، طرح های امن و محبوب شامل موارد زیر است.

• FROST یک امضای آستانه و پروتکل DKG است که حداقل دورهای ارتباطی را ارائه می دهد و برای اجرای موازی ایمن است. پروتکل FROST یک نسخه آستانه از طرح امضای Schnorr است.
• DKLs18: یک امضای آستانه 2 از 2 و پروتکل DKG است که محاسبه سریع امضا را برای طرح امضای ECDSA ارائه می دهد.

امضاهای آستانه و Multisig

چند سیگ، یا چند امضایی طرح‌ها قابلیت‌های مشابهی را برای امضاهای آستانه ارائه می‌دهند، با یک تفاوت: هر شرکت‌کننده کلید عمومی خود را دارد (به‌جای سهام مخفی یک کلید عمومی مشترک). این تفاوت کوچک تأثیر بسیار زیادی بر هزینه، سرعت و در دسترس بودن مولتی سیگ در بلاک چین های مختلف دارد.

• کارایی: در طرح‌های امضای آستانه، هر کلید عمومی و اشتراک‌های کلید خصوصی مربوط به آن، به‌طور دائم به یک گروه واحد و ثابت از امضاکنندگان تعلق دارند. در چند امضایی، هر شرکت کننده جداگانه کلید عمومی اختصاصی و متمایز خود را دارد. مزیت این طرح دوم این است که هر شرکت کننده می تواند استفاده مجدد جفت کلید خصوصی-عمومی آن برای شرکت در بسیاری از گروه‌های امضاکننده متمایز. با این حال، هزینه استفاده از امضاهای چندگانه این است که اندازه «کلید عمومی» (در واقع، فهرستی از کلیدهای عمومی) که هر گروه خاصی را نشان می دهد باید به صورت خطی در تعداد اعضای آن گروه افزایش یابد. به طور مشابه، زمان تأیید یک امضای چندگانه بدیهی است که باید به صورت خطی در اندازه گروه رشد کند، زیرا تأیید کننده باید به طور خاص کل لیست کلیدهای عمومی را که گروه را نشان می دهد بخواند. در مقابل، در طرح‌های آستانه، فقط یک کلید عمومی کل گروه را نشان می‌دهد و هم اندازه کلید و هم زمان تأیید ثابت هستند.
• در دسترس بودن: برای اطمینان از برآورده شدن حداقل آستانه «t»، بلاک چین باید پشتیبانی بومی برای امضاهای چندگانه داشته باشد. در بیشتر موارد این پشتیبانی به صورت یک قرارداد هوشمند است. در نتیجه، همه بلاک‌چین‌ها از کیف پول‌های مولتی سیگ پشتیبانی نمی‌کنند. در مقابل، امضاهای آستانه مبتنی بر MPC مستقل از بلاک چین هستند تا زمانی که طرح امضایی که توسط بلاک چین استفاده می‌شود دارای نسخه آستانه ایمن باشد.

یادداشت های پایانی

امضای دیجیتال آستانه ما را قادر می‌سازد کارهای باورنکردنی انجام دهیم که قبلاً در ارزهای دیجیتال امکان‌پذیر نبودند – قراردادهای چند علامتی برای کار کردن به هزینه‌های اضافی نیاز دارند، اما این می‌تواند بدون قرارداد هوشمند اتفاق بیفتد. این بدان معناست که ما می‌توانیم از یک ردیف کاملاً جدید از کیف‌پول‌ها پشتیبانی کنیم: در جایی که قبلاً کیف‌پول‌های نگهداری سنتی مانند Coinbase به روش‌های مختلف ارائه می‌شد، یا گزینه‌های کیف پول خودسرپرستی مانند برنامه کیف پول Coinbase ما وجود داشت، این رویکرد آستانه ECDSA به مشتریان اجازه می‌دهد تا یک شرکت کننده فعال در این فرآیند امضا. در این رویکرد، کاربر سهمی از کلید خصوصی را در اختیار دارد و کوین بیس دیگری را در اختیار دارد و تنها زمانی که هر دو با طرح پرواز موافقت کنند، می‌توان تراکنش‌ها را امضا کرد. این امنیت و اعتمادی را که ما در Coinbase به آن شناخته شده‌ایم، فراهم می‌کند و کاربر همچنان در کنترل خود باقی می‌ماند.

اگر به رمزنگاری پیشرفته علاقه دارید، نقش های باز ما را اینجا بررسی کنید.

Threshold Digital Signatures ابتدا در The Coinbase Blog on Medium منتشر شد، جایی که مردم با برجسته کردن و پاسخ دادن به این داستان به گفتگو ادامه می‌دهند.

لینک منبع : هوشمند نیوز

آموزش مجازی مدیریت عالی حرفه ای کسب و کار Post DBA + مدرک معتبر قابل ترجمه رسمی با مهر دادگستری و وزارت امور خارجه	آموزش مجازی مدیریت عالی و حرفه ای کسب و کار DBA + مدرک معتبر قابل ترجمه رسمی با مهر دادگستری و وزارت امور خارجه	آموزش مجازی مدیریت کسب و کار MBA + مدرک معتبر قابل ترجمه رسمی با مهر دادگستری و وزارت امور خارجه
مدیریت حرفه ای کافی شاپ	حقوقدان خبره	سرآشپز حرفه ای
آموزش مجازی تعمیرات موبایل	آموزش مجازی ICDL مهارت های رایانه کار درجه یک و دو	آموزش مجازی کارشناس معاملات املاک_ مشاور املاک