产业气象站|硬核科普:一文读懂数字化契约守护神“多方门限签名”的妙用( 二 )


对于不同决策方拥有不同权重的投票决议过程 , 门限签名也可以轻易支持 。
简单设计是按权重分配不同数量的私钥给对应决策方 , 这样各个决策方能产生不同个数的签名分片 , 体现其分布式协作中的权重分配 。 高阶设计可以采用带权重的门限签名方案 , 即参与方均是一个私钥 , 但产生的签名自带权重 。
由此可见 , 对于多方协作中所涉及的联合决策、权重分配、身份保护、容灾恢复等核心需求 , 门限签名都能提供很好的支持 。
2.门限签名的使用注意事项门限签名的构造和使用相对比较直白 , 但也有其特别的注意事项 。
基本算法选型【产业气象站|硬核科普:一文读懂数字化契约守护神“多方门限签名”的妙用】门限签名的构造方式很多 , 算法变种也不少 , 选型时可能会带来一定的困惑 。
首先 , 我们需要区分一类与门限签名功能类似的签名技术 , 即多重签名技术 。 其实现机制是让多个参与方进行多次签名操作 , 最终生成多个签名 , 但不能对这些签名进行合并 , 验证时需要按各个参与方的签名公钥依次验证 。
多重签名与门限签名的具体区别如下图所示:
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多重签名在公私钥对的初始化便捷度指标上占优 , 但综合各项指标 , 门限签名通常是更优的选择 。
目前比较常见的门限签名算法有 , 基于RSA的Shoup门限签名方案、基于Elgamal的Harn门限签名方案、基于ECDSA的门限签名方案 , 以及基于BLS的门限签名方案 。
从综合性能方面考量 , 比较推荐使用基于ECDSA的门限签名方案和基于BLS的门限签名方案 , 目前其签名效率均可以达到毫秒级 。
是否引入可信第三方回到公私钥对的初始化指标 , 门限签名需要一个协商过程才能完成初始化 。 如何安全地进行初始化 , 让各个参与方获得自身的私钥分片 , 是保障门限签名有效性的关键 。
根据这一初始化过程中 , 是否需要引入可信第三方 , 门限签名可以分成以下两个大类:
中心化门限签名:由可信第三方生成所有签名方的私钥分片 , 然后进行私钥分片分发 , 最后各签名方使用私钥分片进行签名 。 签名方之间不需要进行私钥分片生成过程中的数据交互 。
分布式门限签名:不需要引入可信第三方 , 签名方可以通过交互进行相关参数的协商 , 完成各自私钥分片的生成过程 。 获得私钥分片后 , 签名方使用其进行签名 。
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上述两类门限签名方式的不同之处在于 , 中心化门限签名的签名方之间 , 数据交互少 , 甚至没有交互 , 极大程度降低通信开销 , 但所有签名方均需信任一个第三方 。 分布式门限签名不需要可信第三方 , 但是签名方之间需要进行数据交互 , 增加了通信开销 。
具体业务场景中 , 如果存在一个可以担任可信第三方的角色 , 采用中心化门限签名方案是较好的选择 , 可以提高系统效率 。 如果不存在此类角色 , 则可以选择分布式门限签名 。
3.门限签名的应用赏析随着经济数字化改革的深入 , 在以区块链为代表的分布式协作技术的驱动下 , 以往难以实现的分布式商业场景 , 如今成为了可能 , 其中门限签名更是大有用武之地 。
基于门限签名的典型应用场景有:分布式资产托管、可共识区块链预言机、分布式公钥证书服务等 。 如果我们用thresholdsignature作为关键词搜索 , 可以查到很多和不同类别签名技术结合的融合方案 。
限于篇幅 , 这里以公钥证书服务PKI(PublicKeyInfrastructure)的分布式版本DPKI(DecentralizedPublicKeyInfrastructure)为例 , 进行应用赏析 。
正如第15论所提到的 , PKI作为鉴别数字签名有效性的三大必备共性技术之一 , 其解决的核心问题是:公钥密码算法中 , 公钥有效性的认证问题 。