Podpisy Schnorra w transakcjach Bitcoin

Wprowadzenie

Bitcoin ($BTC), Ethereum ($ETH), Solana ($SOL) i inne kryptowaluty to waluty cyfrowe, a proces ich przechowywania i transakcji jest podobny do walut fiat. Gdy jeden posiadacz wysyła Bitcoin do drugiego, potrzebny jest adres publiczny oraz klucz prywatny. Tak jak udostępnienie numeru konta bankowego nie wiąże się z ryzykiem, ale podanie PIN-u do bankomatu już tak, tak samo udostępnienie publicznego adresu portfela cyfrowego jest bezpieczne, ale podanie kluczy prywatnych lub fraz seedowych już nie. Do podpisywania transakcji $BTC najczęściej stosowanym algorytmem jest ECDSA, ale ostatnio coraz większą popularność zdobywa również algorytm Schnorr Signatures.

Wyjaśnienie Schnorr Signatures

Schnorr Signatures możemy zdefiniować jako oszczędzający miejsce i czas algorytm podpisu cyfrowego, który łączy wiele podpisów w jeden oraz potwierdza własność i uprawnienie do wydatkowania środków. Każdy może skopiować podpis papierowy przy odpowiednim wysiłku, ale niemal niemożliwe jest sfałszowanie podpisu cyfrowego, niezależnie czy używasz ECDSA czy Schnorr Signatures. Ponadto, nie da się uzyskać klucza prywatnego z klucza publicznego, choć zawsze można uzyskać klucz publiczny z prywatnego, wykorzystując krzywą secp256k1. Mechanizm ten stosuje pewne matematyczne zagadki, by zabezpieczyć klucze.

Aby zrozumieć rzeczywistą wydajność i niezawodność Schnorr Signatures, należy poznać ogólne i matematyczne podstawy tego algorytmu. Bitcoin używa kryptografii krzywych eliptycznych, a zarówno ECDSA, jak i Schnorr, działają na tej samej krzywej znanej jako secp256k1. Schnorr Signatures zapewnia nieodwracalność procesu generowania kluczy, o czym była mowa w poprzednim akapicie. Dzięki zastosowaniu i opieraniu się na tych samych podstawach matematycznych co ECDSA, system Schnorr może zorganizować na nowo sposób tworzenia i weryfikacji podpisów.

Proces tworzenia podpisu

Tworząc transakcję $BTC, musisz udowodnić, że jesteś uprawniony do wydania tych środków. Robisz to, podpisując transakcję cyfrowo. Algorytm Schnorr Signatures podąża za jasnym i prostym schematem. Do stworzenia unikalnego podpisu dla konkretnej transakcji, algorytm wykorzystuje pomysłowe połączenie szczegółów transakcji, losowej liczby oraz klucza prywatnego. Jeśli choćby jeden znak transakcji zostanie zmieniony, podpis staje się nieważny. Manipulacja lub fałszerstwo stają się niemożliwe dzięki ścisłej zależności od danych transakcji. Po utworzeniu podpisu system dodaje go do transakcji i udostępnia w sieci, aby mogła zostać zweryfikowana.

Weryfikacja przez sieć

Teraz uczestnicy sieci blockchain sprawdzają ważność Twojej transakcji. Nie muszą mieć dostępu do klucza prywatnego, aby przeprowadzić tę weryfikację. Używają zamiast tego klucza publicznego i podpisu, by potwierdzić, że transakcja została właściwie autoryzowana. Schnorr Signatures upraszcza ten proces, pozwalając, by wiele zatwierdzeń pojawiło się jako jeden podpis. Choć logika wewnętrzna potwierdza, że wszystkie wymagane strony się zgodziły, sieć przetwarza tylko pojedynczy, zwarty podpis. Tu widać efektywność i oszczędność miejsca systemu Schnorr Signatures.

Rola w portfelach wielopodpisowych

Jedną z najbardziej praktycznych korzyści Schnorr Signatures widać w portfelach wielopodpisowych. Takie portfele wymagają zatwierdzenia przez więcej niż jeden klucz prywatny, zanim środki zostaną odblokowane i autoryzowane do wydania. W tradycyjnych rozwiązaniach każdy podpisujący wytwarza osobny podpis, a wszystkie muszą zostać dołączone do transakcji. Powoduje to zwiększenie rozmiaru transakcji i ujawnia, ile osób było zaangażowanych. Dzięki Schnorr Signatures wszystkie wymagane zatwierdzenia można połączyć w jeden wspólny podpis.

Związek z ulepszeniem Taproot

Schnorr Signatures stały się użyteczne w sieci Bitcoin dzięki ulepszeniu Taproot, które zostało aktywowane po latach dyskusji i testów. Wcześniej używany był jedynie ECDSA. Taproot wprowadził nowy sposób obsługi warunków i skryptów transakcyjnych. Pozwala Bitcoinowi pokazywać tylko ten warunek, który faktycznie został wykorzystany, ukrywając pozostałe możliwości. Schnorr Signatures odgrywa kluczową rolę w umożliwieniu agregacji i weryfikacji podpisów.

Względy bezpieczeństwa

Bezpieczeństwo pozostaje najważniejszą kwestią w każdym systemie finansowym, a tym bardziej na rynku kryptowalut. Schnorr Signatures nie są eksperymentalne ani nieprzetestowane w kryptografii. Są dobrze zbadane i pod pewnymi względami matematycznie prostsze niż ECDSA. Ta prostota ułatwia ich analizę i zmniejsza ryzyko błędów implementacyjnych. Ponieważ Schnorr działa na tej samej krzywej eliptycznej, której już zaufał Bitcoin, nie wprowadza nieznanych założeń. Dzięki temu Bitcoin zyskuje na wydajności i prywatności bez kompromisów w modelu bezpieczeństwa.

Adopcja i kompatybilność

Mimo swoich zalet, Schnorr Signatures nie są obowiązkowe dla wszystkich transakcji. Bitcoin pozwala użytkownikom wybierać pomiędzy nowymi a starszymi funkcjami. Wiele portfeli i usług nadal korzysta ze starszych formatów z powodu kompatybilności i stopniowych cykli aktualizacji. Z upływem czasu, gdy coraz więcej oprogramowania będzie wspierać Taproot, możemy oczekiwać wzrostu użycia algorytmu Schnorr Signatures. Takie stopniowe podejście zapewnia stabilność i unika zmuszania użytkowników do nagłych zmian. Pokazuje to również ostrożną filozofię rozwoju Bitcoina.

Praktyczne znaczenie dla użytkowników

Dla większości użytkowników Schnorr Signatures działają cicho w tle. Ten system podpisywania nie zmienia wyglądu portfeli ani sposobu wysyłania transakcji. Zamiast ogólnej widoczności, prawdziwe korzyści pojawiają się pośrednio – w postaci niższych opłat, lepszej prywatności i większej skalowalności. Użytkownicy nie muszą rozumieć zawiłych podstaw matematycznych, by z nich korzystać. To ciche wdrożenie odpowiada także celowi Bitcoina, jakim jest zapewnienie wiarygodnego ekosystemu finansowego, który nie wymaga od użytkowników wiedzy technicznej.

Znaczenie długoterminowe

Schnorr Signatures to bardzo istotny krok w ewolucji Bitcoina. Pokazują, że system może się rozwijać, zachowując podstawowe zasady. Dzięki udoskonaleniu procesu tworzenia i weryfikacji podpisów, Bitcoin stał się bardziej wydajny i elastyczny, nie rezygnując z decentralizacji. Te ulepszenia mogą wydawać się niepozorne, ale w skali milionów transakcji stają się widoczne.

Podsumowanie

Krótko mówiąc, lepsza wydajność, prywatność i bezpieczeństwo systemu Schnorr Signatures czynią go usprawnionym systemem autoryzacji transakcji $BTC. System ten opiera się na tej samej kryptograficznej podstawie co ECDSA. Wraz ze wzrostem adopcji, Schnorr Signatures prawdopodobnie odegrają coraz ważniejszą rolę w zwiększaniu odporności i praktyczności Bitcoina dla użytkowników publicznych.