Novos avanços na Assinatura digital: MuSig2 e sua aplicação na rede Bitcoin

Os utilizadores de Bitcoin provam a legitimidade das transações através de assinaturas digitais e mensagens específicas, o que é um direito importante para os detentores da chave privada. A assinatura digital pode provar que o utilizador conhece a chave privada associada ao endereço, sem expor informações sensíveis na rede.

Com o contínuo desenvolvimento da rede Bitcoin, a necessidade de otimização dos esquemas de assinatura torna-se cada vez mais urgente. Após a atualização do Taproot, os desenvolvedores podem utilizar um hard fork para construir esquemas de assinatura mais avançados, oferecendo aos usuários maior segurança, eficiência e proteção de privacidade. Entre eles, MuSig1 e sua versão aprimorada MuSig2 como novos esquemas de assinatura, visam melhorar o desempenho das transações com múltiplas assinaturas.

Visão geral das transações com múltiplas assinaturas

Diferentemente das transações de assinatura única comuns, as transações de múltiplas assinaturas exigem várias chaves para autorizar a transferência de Bitcoin. Este mecanismo de assinatura distribuído é normalmente utilizado para descentralizar a propriedade dos fundos e também é aplicado na interação com soluções de segunda camada, como a rede Lightning ou a rede Liquid.

O opcode "CHECKMULTISIG" utilizado nos primeiros dias do Bitcoin simplificou o processo de múltiplas assinaturas, mas apresenta deficiências na proteção da privacidade. Em comparação, o esquema MuSig1, ao adicionar etapas de assinatura, melhora significativamente a privacidade do usuário, mas também aumenta a complexidade.

Introdução ao MuSig1

MuSig1 é um esquema de assinatura múltipla que permite que várias partes assinem conjuntamente uma única mensagem ou transação, exigindo um número específico de assinaturas para concluir a autorização. Em comparação com as assinaturas múltiplas tradicionais baseadas em script, o MuSig1 ocupa menos espaço de bloco, mas requer mais interação entre os participantes.

A MuSig1 baseado na assinatura Schnorr apresenta melhorias significativas em relação aos esquemas de assinatura múltipla tradicionais baseados em ECDSA. Ele suporta agregação de chaves, permitindo que um grupo de signatários crie uma única chave pública conjunta e gere uma única assinatura para transações. Isso não apenas simplifica as transações de assinatura múltipla, mas também reduz o tamanho das transações, diminui os custos e melhora o nível de proteção da privacidade.

Inovação do MuSig2

MuSig2 é a versão melhorada do MuSig1, com melhorias em segurança, eficiência e funcionalidades de privacidade. Como um esquema de assinatura múltipla em duas rodadas, o MuSig2 requer apenas a comunicação entre os signatários em duas rodadas para criar assinaturas válidas, reduzindo significativamente a complexidade da coordenação entre várias partes.

A diferença entre MuSig1 e MuSig2

1. Rodadas de comunicação: MuSig1 requer três etapas de comunicação, enquanto MuSig2 apenas precisa de duas, tornando o processo de assinatura mais rápido e conveniente.

2. Modelo de segurança: MuSig1 depende do modelo de oráculo aleatório (ROM) para a prova de segurança, assumindo que existe uma função hash ideal. MuSig2, por outro lado, baseia-se no modelo de grupo algébrico (AGM), proporcionando uma representação mais próxima da realidade para os primitivos criptográficos, aumentando assim as garantias de segurança.

MuSig2 traz vantagens para o Bitcoin

1. Aumento da eficiência: O modelo de comunicação em duas etapas simplificou o processo de coordenação de transações multi-assinatura.

2. Aumento da privacidade: suporta a agregação de chaves, tornando as transações multi-assinatura difíceis de distinguir das transações de assinatura única na blockchain.

3. Aumento da flexibilidade: suporte a estratégias de assinatura mais complexas, como assinaturas por limiar e estruturas de chaves hierárquicas.

4. Aumento da segurança: A prova de segurança no AGM fornece uma base mais sólida para transações com múltiplas assinaturas.

Cenários de aplicação do MuSig2

1. Custódia compartilhada: gestão segura de fundos compartilhados, reduzindo o risco de falhas de ponto único.

2. Armazenamento a frio: criar soluções de armazenamento a frio com múltiplas assinaturas, aumentando a camada de segurança adicional.

3. Carteira de proteção da privacidade: criar transações multi-assinatura que são difíceis de distinguir de transações de assinatura única.

4. Otimização de protocolos de segunda camada: utilizados em redes Lightning e outros protocolos de segunda camada, protegem transações off-chain e melhoram a eficiência.

5. Melhorias na rede líquida: otimização do mecanismo de bloqueio, simplificação da gestão dos membros federais sobre as pontes.

Conclusão

MuSig2, como uma inovação importante no ecossistema Bitcoin, apresenta melhorias significativas em segurança, eficiência e proteção de privacidade em comparação com MuSig1. Ao simplificar o processo de transação de múltiplas assinaturas e oferecer garantias de segurança mais robustas, o MuSig2 promete abrir novos cenários de aplicação, ao mesmo tempo que melhora o desempenho das aplicações existentes, tornando a rede Bitcoin mais acessível e segura.

Com o amadurecimento e a ampla aplicação desta tecnologia, o MuSig2 desempenhará um papel importante na formação do futuro desenvolvimento do Bitcoin e da tecnologia blockchain. Acompanhar os últimos avanços nesta área ajuda a entender e captar melhor a direção da evolução das tecnologias de moeda digital.