امضای اشنور چطور می‌تواند در بهبود بیت کوین تاثیر بگذارد؟

اهمیت آشنایی با امضای اشنور زمانی برای شما روشن می‌شود که از فواید به روز‌رسانی تپ روت بیت کوین مطلع باشید. اما اگر بخواهیم همینجا چکیده‌ای از این مطلب را برایتان شرح دهیم، می‌توانیم بگوییم این امضای دیجیتالی و مزایای زیادی که دارد، کمک می‌کند تا با توسعه بلاکچین بیت کوین، راحت‌تر بتوانید به خرید بیت کوین و یا فروش آن بپردازید.

در ادامه با ما در همتاپی همراه باشید تا با اهمیت امضاهای دیجیتالی در رمزارزها، امضای schnorr و امضای دیجیتالی اولیه شبکه بیت کوین، یعنی ecdsa، آشنا شوید.

فهرست مطالب

امضای اشنور چه ارتباطی به عملکرد بیت کوین دارد؟

بیت کوین اولین و شناخته شده‌ترین ارز دیجیتال جهان است. شاید به دلیل ماندگاری در طی مدت بیش از یک دهه است که تا به این حد در میان کاربران فضای دیجیتال محبوب است.

بیت کوین از اولین روزهای شروع کار خود، شاهد ارتقاهای متعددی بوده که از آن جمله می‌توان به سگویت اشاره کرد. اما هیچ کدام از این به روزرسانی‌ها تغییرات کلی در نوع عملکرد بیت کوین ایجاد نکرده‌اند. هدف از این به روزرسانی‌ها، بهبود کارایی بیت کوین و بهتر انجام دادن کارهای سابق خود، مانند بهبود مقیاس پذیری بوده است.

از جمله به روزرسانی‌های مهم بیت کوین، می‌توان به taproot اشاره کرد که خود شامل 3 بخش مجزا است. امضای اشنور که با عنوان bip340 هم شناخته می‌شود، یکی از این موارد است که به بهبود شبکه بیت کوین کمک زیادی می‌کند.

پیش از اینکه بیشتر درباره امضای اشنور توضیح دهیم، اجازه دهید با مفهوم امضاهای دیجیتال در رمز ارزها و اولین امضای مورد استفاده در شبکه بیت کوین آشنا شویم.

امضاهای دیجیتال در رمزارزها

امضاهای دیجیتال یا digital signatures مجموعه‌ای از طرح‌ها و الگوریتم‌های ریاضی هستند که برای تایید کردن امور دیجیتالی به کار برده می‌شوند.

این امضاها به این منظور استفاده می‌شوند تا ثابت کنند که یک پیام یا سند و یا هر چیز دیجیتالی قابل انتقال دیگری، توسط یک فرستنده منحصر به فرد ارسال شده است؛ که به این مورد اصالت یا authenticity می‌گویند. همچنین امضاهای دیجیتالی سبب می‌شوند تا باور کنیم این پیام دیجیتالی در طول انتقال تغییری نکرده است، این مورد هم تحت عنوان یکپارچگی و یا integrity شناخته می‌شود.

امضاهای دیجیتالی با خواصی که گفته شد، چندان بی شباهت به امضاهای فیزیکی نیستند، لااقل یک اصل در مورد هر دو نوع امضا کاملا صدق می کند: احراز هویت.

امضاهای دیجیتال در هر امر مهم دیجیتالی که امکان جعل وجود دارد استفاده می‌شود. از جمله در تراکنش‌های مالی.

ساتوشی ناکاموتو اهمیت این امضاها را در وایت پیپر بیت کوین شرح داده است:

ما یک کوین الکترونیکی را به عنوان زنجیره‌ای از امضاهای دیجیتالی تعریف می‌کنیم. هر مالک کوین، به وسیله‌ی امضای دیجیتالی هش تراکنش قبلی و نیز کلید عمومی مالک بعدی، کار خود را انجام می‌دهد. به این ترتیب، کوین او به نفر بعدی انتقال پیدا می‌کند. شخصی که کوین را دریافت می‌کند با امضای دیجیتالی خود، زنجیره مالکیت را تایید می‌کند.

در بیت کوین شما می‌توانید با امضای دیجیتالی و بدون اینکه کلید خصوصی خود را فاش کنید، اعتبار کلید خصوصی خودتان را برای دیگران ثابت کنید.

همچنین در زمان انجام تراکنش، گره‌های شبکه بیت کوین بررسی می‌کنند که آیا امضا دیجیتالی با تراکنش موجود مطابقت دارد یا نه؛ در صورت تطابق تراکنش صورت می‌گیرد.

حالا به سراغ امضای ecdsa می رویم.

امضای ecdsa؛ اولین امضای دیجیتالی شبکه بیت کوین

امضای ecdsa که عبارت اصلی انگلیسی آن elliptic curve digital signature algorithm است، از زمان آغاز به کار بیت کوین، ایمنی شبکه آن را به عهده داشته است. انتخاب امضای ecdsa دلایلی داشته است، از جمله:

•       متن باز بودن:

ecdsa به واسطه‌ی محدودیت‌هایی مثل حق اختراع و یا حق چاپ محدود نشده بود. به همین دلیل در استفاده از آن برای بیت کوین، هیچ مشکل قانونی وجود نداشت.

•       امتحان خود را پس داده است:

ecdsa بسیار پیشتر از بیت کوین طراحی و آزمایش شده بود و امنیت آن در طی سال‌ها به همگان اثبات شده بود.

•       استفاده در openssl:

ecdsa در openssl، کتابخانه رمزنگاری متن باز بیت کوین، استفاده می‌شود. این امر، استفاده و اجرای این امضا را برای بیت کوین راحت‌تر می‌کند.

با این حال در امضای ecdsa اشکالاتی وجود داشت که مانعی در برابر بهبود بیت کوین به شمار می‌آمد. این موانع با استفاده از امضای schnorr برطرف شد. در ادامه با امضای اشنور و فواید آن آشنا خواهید شد.

امضای اشنور چیست؟

امضای اشنور یا schnorr signature، نوعی امضای دیجیتالی است که امکان انجام تراکنش‌ها را به صورتی ایمن‌تر و با کارایی بالاتر نسبت به امضای ecdsa فراهم می‌کند. این امضا اولین بار به صورت الگوریتمی در زمینه رمزنگاری توسط ریاضی‌دان آلمانی، کلاوس اشنور، در مقاله‌ای در سال 1991 توصیف شد.

امضای اشنور یا الگوریتم اشنور با استفاده از رمزنگاری منحنی بیضوی ساده‌ای که دارد، به عنوان ارتقای الگوریتم قبلی بیت کوین، یعنی ecdsa، شناخته می‌شود.

امضای اشنور غالبا به دلیل سادگی، امنیت قابل اثبات و خطی بودن مورد توجه قرار می‌گیرد. همچنین به دلیل اینکه اشنور به محاسبات کمتری نسبت به ecdsa نیاز دارد، انتخاب مناسب‌تری برای تراکنش‌های رمزارزها است.

امضای اشنور چه مزایایی برای بهبود شبکه بیت کوین دارد؟

امضای اشنور که به عنوان bip340 هم شناخته می‌شود، مزیت‌های بسیاری برای بهبود کارایی شبکه بیت کوین دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

تجمیع کلیدهای عمومی و امضا

مهم‌ترین مزیتی که امضای schnorr برای بیت کوین به دنبال دارد، تجمیع کلیدهای عمومی و امضاها است. برای توضیح بیشتر این مطلب، اجازه دهید محتویات یک امضای دیجیتالی معمولی شبکه بیت کوین را برایتان شرح دهیم. در یک امضای دیجیتالی 3 مورد وجود دارد:

•       کلید عمومی
•       پیامی که قرار است توسط گیرنده امضا شود
•       امضای فرستنده

حالا اگر با یک تراکنش چند امضایی مواجه باشیم، برای فرستادن یک پیام واحد (حاوی اطلاعات تراکنش) به یک گیرنده، چندین نفر باید آن پیام را امضا کنند. به علاوه هر کدام از افراد کلید عمومی مخصوص به خود را دارند. بنابراین اگر قرار باشد تراکنشی توسط 3 نفر امضا شود، باید 3 کلید عمومی و 3 امضای منحصر به فرد داشته باشند.

در چنین حالتی نودهای شبکه  بیت کوین برای تایید تراکنش به انجام محاسبات زیادی احتیاج دارند که سبب می‌شود وقت و انرژی زیادی از آن‌ها گرفته شود.

اما خاصیت تجمیع کلیدها که توسط امضای اشنور ارائه می‌شود، نیاز به این کلیدهای عمومی و امضاهای متعدد را از بین می‌برد. کلیدهای عمومی و امضاهای طرفین را می‌توان به گونه‌ای با هم جمع کرد که همه‌ی طرفین برای امضای یک تراکنش، صرفا به یک امضای تجمیع شده در یک کلید عمومی تجمیع شده نیاز داشته باشند.

به این ترتیب، تایید کننده امضا و کلید صرفا باید یک کلید عمومی و یک امضا را تایید کند. این مسئله تا حد زیادی از وقت و انرژی موجود در شبکه را ذخیره می‌کند. در نتیجه شبکه بیت کوین بهبود پیدا می‌کند.

افزایش حریم خصوصی

این ویژگی تجمیع امضاها و کلیدهای عمومی همگی در یک امضا و کلید، اثر مطلوبی بر افزایش حریم خصوصی کاربران دارد. چون بعد از تجمیع امضاها، یک تراکنش چند امضایی از نظر حجم محاسباتی تفاوتی با یک تراکنش معمولی ندارد. همچنین هزینه‌ی تراکنش‌هایی که با تجمیع امضا انجام شده‌اند شبیه به تراکنش‌های تک امضایی است. این مسئله سبب می‌شود تا کاربران نتوانند از روی هزینه‌ی تراکنش تشخیص دهند آن تراکنش توسط چند نفر امضا شده است.

تصویر زیر به خوبی می‌تواند بیان کننده نحوه‌ی عملکرد امضای اشنور برای انجام بهینه تراکنش‌ها باشد.

تایید همگانی تراکنش‌ها

این مورد در واقع ماحصل خاصیت قبلی امضای اشنور است. به طور کلی، وقتی یک گره قصد تایید تراکنش‌های یک بلاک را داشته باشد، تراکنش‌ها را به صورت یک به یک تایید می‌کند.

تجمیع امضاها و کلیدهای عمومی سبب می‌شود تا گره‌های بلاکچین، بتوانند چندین امضا را به یکباره تایید کنند. این امر سبب می‌شود تا بتوانند تعداد بیشتری تراکنش را در یک زمان واحد تایید کنند.

خاصیت غیرچکش خواری

غیرچکش خواری را می‌توان به عنوان یکی از بنیادی‌ترین ویژگی‌های bip340 در نظر گرفت.

برای توضیح این ویژگی، باید بگوییم در حیطه ی ارزهای دیجیتال توانایی ایجاد تغییر در امضا را به عنوان خاصیت چکش خواری در نظر می‌گیرند. به این معنی که حمله‌کنندگان (attackers) می‌توانند محتویات پیامی که امضا شده باشد را تغییر دهند. مسئله چکش‌ خواری می‌تواند مشکلات بسیار جدی برای ارزهای دیجیتال به وجود بیاورد. از جمله اقدامات مخربی که در این زمان قابل انجام است، می‌توان به افزایش وجوه انتقالی و یا تغییر گیرنده اشاره کرد.

اما همانطور که گفتیم امضای اشنور، امکان بروز چنین مشکلاتی را به طور کامل از بین می‌برد.

این در حالی است که امضای ecdsa چکش خوار است و در برابر حملات خاص مهاجمان ضعیف.

امضای اشنور vs. امضای ecdsa

امضای اشنور نسبت به امضای ecdsa  ویژگی‌های برجسته بیشتری دارد. از آن جمله می‌توان به اندازه‌ی امضای کوچک‌تر، زمان تایید سریع‌تر تراکنش و مقاومت بهتر در برابر حملات اشاره کرد. این موارد که به دلیل تجمیع امضاها و کلیدهای عمومی در یک امضا و کلید عمومی کلی صورت می‌گیرد، سبب بهبود مقیاس‌پذیری شبکه بلاکچین بیت کوین می‌شود.

با وجود فواید بسیاری که امضای اشنور برای شبکه بلاکچین بیت کوین دارد، اما باید بدانید در حال حاضر امضای ecdsa به صورت گسترده برای این شبکه استفاده می‌شود.

در حال حاضر انتخاب بین امضای اشنور و امضای ecdsa به موارد امنیتی بستگی دارد.

چرا زودتر از این‌ها از امضای schnorr در بیت کوین استفاده نشد؟

الگوریتم اشنور که ما بیشتر با شکل امضایی آن آشنایی داریم، از زمان اختراع خود در دهه 1990 توسط سازنده‌اش به ثبت رسید. به همین دلیل استفاده از امضای اشنور تا مدت‌ها بسیار محدود بود.

از طرفی امضای ecdsa متن باز بود و به صورت گسترده توسط دیگران استفاده می‌شد. استفاده فراوان و آزمایش‌های بسیار، سبب شد تا ecdsa به عنوان یک امضای قابل اعتماد شناخته شود.

سرانجام حق ثبت اختراع امضای اشنور در سال 2008 منقضی شد، همان سالی که بیت کوین اختراع شد. اما از آنجا که امضای اشنور در آزمایش‌های زیادی شرکت نداشته و نتوانسته بود اعتماد ناکاموتو را به خود جلب کند، در بیت کوین مورد استفاده قرار نگرفت.

همانطور که گفتیم امضای اشنور به عنوان یکی از 3 طرح توسعه بیت کوین در قالب به روز رسانی تپ روت و در اواخر سال 2021 به شبکه بلاکچین بیت کوین افزوده شد.

سخن پایانی

بیت کوین شبکه‌ای بسیار محبوب برای نقل و انتقالات مالی افراد ارائه می‌کند. یکی از ویژگی‌هایی که سبب شده تا بیت کوین بیشتر از یک دهه سرِ پا ترین ارز دیجیتال جهان باشد، بهره بردن از به روزرسانی‌های متعدد است.

امضای اشنور در به روز رسانی تپ روت به شبکه بیت کوین ارائه شد. اصلی‌ترین کار امضای اشنور تجمیع امضاها و کلیدهای عمومی تراکنش‌ها است. از این ویژگی، فواید زیادی مثل افزایش سرعت و کاهش قیمت تراکنش‌ها و افزایش حریم شخصی حاصل شد.

اگرچه bip340 هنوز به طور کامل در شبکه بیت کوین استفاده نمی‌شود، اما تا همین جای کار هم توانسته بهبودهای زیادی در عملکرد بیت کوین ایجاد کند.

امیدواریم از مطالعه این مقاله بهره کافی برده باشید.

مقاله پیشنهادی: بیت کوین چیست؟