مفهوم درک امضای اشنور

در دنیای امروز، هنگامی که یک مورد خریداری می‌کنید، در واقع صاحب و مالک آن می‌شوید و برای اثبات اینکه این موارد به شما تعلق دارند، به یک مدرک نیاز دارید. به عنوان مثال، در مواردی که ارزش بالا و بزرگی مانند یک خانه دارید، با یک سند مالکیت می‌توانید اثبات کنید که این خانه به شما تعلق دارد و مالکیت شما روی آن تأیید می‌شود. امضای اشنور (Schnorr Signature) یک امضای دیجیتال است که افراد می‌توانند با استفاده از آن مالکیت دارایی‌های خود را اثبات کنند. امضاهای دیجیتال از الگوریتم‌های ریاضیاتی استفاده می‌کنند که به صورت رمزنگاری شده تولید می‌شوند تا اعتبار پیام ارسالی و فرستنده آن را تأیید کنند. قبل از اینکه در مورد امضای اشنور اطلاعات جامعی دریافت کنید، نیازمند آشنایی با تکنولوژی بلاکچین هستید. بنابراین، لطفاً تا پایان این مقاله همراه ما باشید.

بلاکچین چیست؟

بلاکچین در واقع یک نوع پایگاه داده است که اطلاعات را ذخیره می‌کند. پایگاه داده نماینده‌ای از مجموعه‌ای از اطلاعات است که به صورت الکترونیکی در یک سیستم کامپیوتری ذخیره می‌شود. اطلاعات و داده‌های موجود در پایگاه داده عموماً در قالب جداول طراحی شده‌اند تا امکان جستجو و فیلتر کردن آسان برای اطلاعات خاص را فراهم کنند. پایگاه داده به گونه‌ای طراحی شده است که حجم قابل توجهی از اطلاعات را به سرعت و با راحتی قابل دسترسی برای تعداد زیادی از کاربران فراهم کند.

در حوزه بلاکچین، الگوهای مختلفی برای پیاده‌سازی امضای دیجیتال استفاده می‌شود، و یکی از این الگوها، امضای اشنور نام دارد. در سال گذشته، این امضا با به‌روزرسانی در بلاکچین بیتکوین، که پادشاه بازار ارزهای رمزنگاری شده است، معرفی شد.

برای اثبات مالکیت کیف پول، امضای اشنور (Schnorr Signature) به عنوان یک امضای رمزنگاری شده برای شما به عنوان مالک کیف پول استفاده می‌شود. این الگوریتم امضای اشنور توسط کلاوس اشنور (Claus Schnorr)، یک رمزنگار آلمانی، طراحی شده است. اما در زمان طراحی بیتکوین توسط ساتوشی ناکاموتو، او توجهی به امضای اشنور نکرد و از یک الگوریتم دیگر برای امضای تراکنش‌های بیتکوین استفاده کرد.

سال‌ها بعد، وقتی بیتکوین به بازار مالی جهانی وارد شد، توسعه‌دهندگان آن دریافتند که برای گسترش کاربرد بیتکوین، نیاز به راهکارهایی برای افزایش قابلیت مقیاس‌پذیری آن وجود دارد. این نیازها باعث شد که بازار ارزهای رمزنگاری شده روز به روز در حال پیشرفت و توسعه باشد.

امضای اشنور به چه صورت عمل می‌کند؟

شاید سوال اصلی شما در حال مطالعه این مقاله، درباره عملکرد امضای اشنور باشد. در اینجا باید بیان کنیم که عملکرد اصلی امضای اشنور به این صورت است که چندین کاربر قادر باشند با استفاده از آن یک امضای واحد را ایجاد کنند که توسط همه افرادی که نیاز به امضای آن‌ها است، قابل قبول باشد. این عمل باعث کاهش اندازه تراکنش‌ها و تعداد امضاهای مورد نیاز برای انجام تراکنش می‌شود. برای درک نحوه کار امضای اشنور، باید با الگوریتم امضای اصلی در بلاک‌چین بیتکوین آشنا شویم.

سیستم بیتکوین برای اثبات مالکیت کاربران بر مقدار بیتکوین انتقالی از امضای دیجیتال با نام ECDSA (الگوریتم توسعه‌یافته کریپتوگرافی مبتنی بر منحنی‌های بیضوی) استفاده می‌کند. هر بار که کاربران در این شبکه فعالیت می‌کنند و می‌خواهند یک تراکنش را اجرا کنند، باید امضایی را ارائه دهند که مالکیتشان را بر بیتکوین انتقالی تأیید کند. در هر تراکنش، بخشی وجود دارد که نحوه خرج کردن ورودی تراکنش و شرایطی مانند قفل زمانی (Time Lock) یا تعداد امضاها را مشخص می‌کند. بنابراین، وقتی یک تراکنش مربوط به یک کیف پول چند امضایی است، این بخش از تراکنش مشخص می‌کند که تعداد امضاهای لازم برای اجرای آن ضروری است.

به عنوان مثال، ممکن است یک کیف پول چهار امضایی به گونه‌ای تنظیم شده باشد که برای اجرای یک تراکنش، حداقل سه امضا لازم باشد. با این حال، باید توجه داشت که برای انجام این عمل، کاربران نیاز به پرداخت کارمزد بالا دارند، زیرا هر تراکنش هزینه کارمزد جداگانه‌ای دارد. با استفاده از امضای الکترونیکی، بیتکوین به کاربران اجازه می‌دهد تا مالکیت خود را بر دارایی‌هایی که در آدرس بیتکوین خود دارند، اثبات کنند. اثبات مالکیت زمانی لازم است که کاربر با استفاده از کلید خصوصی خود یک تراکنش ایجاد کرده و می‌خواهد آن را از طریق کلید عمومی خود منتشر کند.

مقایسه امضای اشنور و ECDSA بپردازیم.

در جامعه توسعه‌دهندگان، بحث و جدل وجود دارد که آیا امضای اشنور می‌تواند به عنوان یک نمونه پیشرفته‌تر از امضای ECDSA در نظر گرفته شود یا خیر. دلیل این ادعا این است که امضای اشنور دقیقاً همان کاری را انجام می‌دهد که ECDSA انجام می‌دهد، با این تفاوت که حجم فایل آن کمتر است و حریم خصوصی آن قوی‌تر است. یک تفاوت دیگر امضای اشنور با ECDSA در مسئله‌ای است که به آن شکل‌پذیری یا چکش‌خواری (Malleability) می‌گویند. امضای دیجیتال به شکل هش رمزنگاری‌شده از تراکنش ایجاد می‌شود. این باعث می‌شود که برای تشخیص تراکنش‌ها از یکدیگر، به جای بررسی جزئیات تراکنش، فقط هش‌ها را با یکدیگر مقایسه کنیم. امضاها کاملاً منحصر به فرد هستند؛ اما شکل‌پذیری تراکنش این امکان را به ما می‌دهد که با استفاده از روش‌های خاصی، یک امضا را تغییر دهیم بدون اینکه تراکنش نامعتبر شود.

طراحی ECDSA به گونه‌ای است که امکان تغییر امضا بدون نامعتبر کردن تراکنش وجود دارد. این نقص پیامدهای خسارت‌باری دارد. به عنوان مثال، فرض کنید کاربر A مقداری بیتکوین را با امضای ABC برای کاربر B ارسال می‌کند. اگر این امضا در یک حمله شکل‌پذیری (Malleability Attack) به ABZ تغییر کند، کاربر A دیگر نمی‌تواند اطمینان حاصل کند که کاربر B بیتکوین ارسالی را دریافت کرده است یا خیر. این ضعف به کاربر B کمک می‌کند تا از کاربر A بخواهد تراکنش را دوباره ارسال کند.

برخلاف تغییراتی که در امضا اتفاق می‌افتد، تراکنش قبلی همچنان معتبر است و کاربر B مبلغ را دو بار دریافت می‌کند. برای رفع این مشکل، امضای اشنور اطلاعات مربوط به امضا را به بخشی جدا در تراکنش‌ها منتقل می‌کند. این عمل باعث استفاده از یک ساختار داده متفاوت برای راستی‌آزمایی تراکنش‌ها می‌شود، که منجر به حذف شکل‌پذیری تراکنش می‌شود.

مزایا و معایب امضای اشنور بپردازیم

افزایش حریم خصوصی: یکی از مزایای امضای اشنور این است که حریم خصوصی را در شبکه بهبود می‌بخشد. با استفاده از امضای اشنور، تمام تراکنش‌ها در شبکه به عنوان تراکنش‌های تک‌امضایی مشاهده می‌شوند و تفاوتی بین تراکنش‌های چندامضایی و تراکنش‌های تک‌امضایی وجود ندارد.

کاهش کارمزد: امضای اشنور منجر به کاهش فضای مورد نیاز برای تراکنش‌های چندامضایی تا ۲۵ درصد می‌شود. این باعث کاهش اندازه تراکنش‌ها درون بلوک می‌شود و فضای کافی برای جایگذاری تراکنش‌های بیشتر در بلوک فراهم می‌شود. صرفه‌جویی در فضای بلوک به طور مستقیم منجر به کاهش کارمزد تراکنش‌ها می‌شود.

به این ترتیب، امضای اشنور از نظر افزایش حریم خصوصی و کاهش کارمزد تراکنش‌ها مزایایی را به ارمغان می‌آورد.

 مزایای امضای اشنور

افزایش مقیاس‌پذیری: یکی از مزایای اصلی امضای اشنور، افزایش مقیاس‌پذیری شبکه است. با کاهش اندازه تراکنش‌ها، تعداد بیشتری از آنها می‌توانند در یک بلاک جای گیرند، که به معنای افزایش توانایی شبکه در پردازش تعداد بیشتری از تراکنش‌ها می‌باشد.

افزایش سرعت پردازش تراکنش: با کاهش اندازه تراکنش‌ها و افزایش تعداد آنها در بلاک، سرعت اعتبارسنجی و تأیید تراکنش‌ها افزایش می‌یابد. این امر منجر به کاهش چشمگیر زمان انتظار برای تأیید تراکنش در شبکه می‌شود.

رفع مشکل شکل‌پذیری: امضای اشنور مشکل شکل‌پذیری تراکنش را رفع می‌کند، به طوری که هیچ‌کسی قادر به تغییر امضا و تحمیل پرداخت مضاعف به دیگران نخواهد بود.

تسهیل اعمال تپروت (Taproot): امضای اشنور یکی از عناصر اساسی بروزرسانی تپروت در شبکه بیت کوین است. این بروزرسانی باعث افزایش مقیاس‌پذیری و حریم خصوصی بیت کوین می‌شود و قابلیت قراردادهای هوشمند را در این شبکه فعال می‌کند.

با استفاده از امضای اشنور، شبکه بیت کوین از نظر مقیاس‌پذیری، سرعت پردازش تراکنش، رفع مشکل شکل‌پذیری و تسهیل اعمال تپروت بهبود و بهترین عملکرد را ارائه می‌دهد.

معایب امضای اشنور

ضرورت تأیید کلید عمومی: در استفاده از امضای اشنور در تراکنش‌ها، هر مشارکت‌کننده در تراکنش می‌بایست اعتبار کلید عمومی خود را اثبات کند. این اثبات انجام می‌شود توسط امضایی که با استفاده از کلید خصوصی متناظر کلید عمومی انجام می‌گیرد.

امکان جعل کلید عمومی: در امضای اشنور، مشارکت‌کننده قادر است یک کلید عمومی تقلبی ایجاد کند و با این کار، کنترل تراکنش چندامضایی را به دست آورد.

به این ترتیب، دو معایب اصلی امضای اشنور شامل ضرورت تأیید کلید عمومی توسط مشارکت‌کنندگان و امکان جعل کلید عمومی توسط یکی از مشارکت‌کنندگان می‌شود.