Wat zijn cryptografische handtekeningen? Volledige beginnershandleiding

Cryptografische handtekeningen

Schema’s voor cryptografische handtekeningen zijn een fundamenteel onderdeel van cryptocurrency-netwerken die de integriteit en onweerlegbaarheid van transactieberichten over het netwerk verifiëren. Ze gebruiken asymmetrische cryptografie en tal van vormen aannemen.

De soorten cryptografische handtekeningen (ook bekend als digitale handtekeningen) die in een specifieke cryptocurrency worden toegepast, worden doorgaans geselecteerd op basis van bepaalde voordelen die ze bieden. Sinds hun oprichting zijn ze continu geoptimaliseerd om hun efficiëntie en veiligheid te verbeteren.

Cryptografische handtekeningen

Cryptocurrencies hebben een levendige nieuwe toepassing van digitale handtekeningen voortgebracht, en hun toekomstige ontwikkeling zal zeker gepaard gaan met meer vooruitgang op het gebied van cryptografie.

Een korte geschiedenis

De eerste conceptie van algoritmen voor digitale handtekeningen wordt toegeschreven aan Whitfield Diffie en Martin Hellman op basis van eenrichtingsverkeer luik functies die ze bedachten in hun 1976 papier. Trapdoor-functies worden veel gebruikt in cryptografie en zijn wiskundig zo samengesteld dat ze gemakkelijk in één richting kunnen worden berekend en extreem moeilijk in de omgekeerde richting kunnen worden berekend.

Rivest, Shamir en Adleman creëerden vervolgens het eerste primitieve algoritme voor digitale handtekeningen dat bekend staat als RSA. RSA is het meest alomtegenwoordige cryptografische algoritme dat tegenwoordig wordt gebruikt en domineert de veilige overdracht van gegevens via internet. Kort daarna werden prominente schema’s voor digitale handtekeningen, zoals de Lamport Signature en Merkle Trees zijn ontwikkeld, waarbij Merkle Trees op dezelfde manier functioneert als een kerncomponent van blockchain-netwerken.

Wat is een Merkle Tree

Lezen: wat is een Merkle Tree?

Digitale handtekeningen maken gebruik van openbare / privé-sleutelcryptografie, waarbij een sleutelpaar wordt gebruikt als onderdeel van een algoritme om privéberichten te verzenden via onbeveiligde kanalen. Het doel is om de authenticiteit van het bericht te bereiken door de openbare sleutel te verifiëren dat het bericht afkomstig is van de overeenkomstige privésleutel. Bij versleuteling kan alleen de houder van de privésleutel het verzonden bericht en versleuteld met de openbare sleutel ontsleutelen. Onweerlegbaarheid is een ander essentieel onderdeel, wat betekent dat een ondertekenaar niet kan ontkennen dat hij een transactie heeft ondertekend en dat het wiskundig gezien onmogelijk is voor een derde om een ​​handtekening te vervalsen.

Een algoritme voor digitale handtekeningen bestaat doorgaans uit drie componenten:

  1. Sleutelgeneratie
  2. Ondertekeningsalgoritme
  3. Algoritme voor handtekeningverificatie

Sleutelgeneratie is essentieel voor de integriteit van de digitale handtekening, aangezien deze de privésleutel en de bijbehorende openbare sleutel afgeeft. In cryptocurrencies moet de privésleutel willekeurig worden gegenereerd om ervoor te zorgen dat niemand anders toegang heeft tot de bijbehorende portemonnee naast de gebruiker.

Het ondertekeningsalgoritme produceert een handtekening met een bericht (d.w.z. transactie) en de privésleutel.

Het handtekeningverificatiealgoritme verifieert de authenticiteit van de handtekening wanneer deze het bericht, de openbare sleutel en de digitale handtekening krijgt

Nadat de ontvanger van een transactie de authenticiteit van een bericht heeft geverifieerd, kan deze de integriteit verifiëren door het bericht door hetzelfde hash-algoritme te laten lopen als de afzender. Er zijn tegenwoordig talloze schema’s voor cryptografische handtekeningen beschikbaar, dus laten we eens kijken naar enkele van de meest voorkomende en enkele van de meer geavanceerde schema’s aan de horizon.

Lamport handtekeningen

Lamport handtekeningen waren een van de eerste digitale handtekeningen en zijn met name eenmalige sleutels die niet opnieuw kunnen worden gebruikt. De handtekeningen van Lamport, uitgevonden door Leslie Lamport in 1979, kunnen worden beveiligd met behulp van een eenrichtingsvalluik, waardoor ze buitengewoon flexibel zijn in hun ontwerp. Meestal gebruiken ze hash-functies en hun beveiliging is rechtstreeks afhankelijk van de beveiliging van de hash-functie.

Lamport-handtekeningen kunnen worden opgebouwd uit geavanceerde cryptografische hashfuncties zoals de kwantumbestendige Skein of Keccack-hash. Omdat ze grote hash-functies zoals Skein en Keccack kunnen huisvesten, zijn Lamports ideaal voor kwantumweerstand in een vroeg stadium, hoewel het dynamische potentieel van kwantumcomputers en de daaruit voortvloeiende vooruitgang na hun opkomst bijna onmogelijk te voorspellen is..

Algoritme voor digitale RSA-handtekeningen

De huidige standaard van internet voor berichtversleuteling, waarbij het RSA-algoritme wordt verbroken, staat bekend als de RSA-probleem. De eenrichtingsvalluikfunctie is gebaseerd op het concept van ontbinding in priemfactoren.

RSA-cryptografie

Lezen: Wat is RSA-cryptografie?

RSA is omslachtiger dan andere algoritmen voor digitale handtekeningen en wordt gebruikt voor bulkversleuteling in plaats van voor het rechtstreeks versleutelen van gebruikersgegevens. Het blijft echter verreweg het meest populaire algoritme voor digitale handtekeningen dat tegenwoordig wordt gebruikt.

Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA)

ECDSA wordt in veel cryptocurrencies gebruikt en is het algoritme voor digitale handtekeningen bij uitstek voor Bitcoin tot de aanstaande overgang naar Schnorr-handtekeningen. ECDSA is efficiënter dan RSA-cryptografie vanwege de veel kleinere sleutelgrootte. Dit is een optimale keuze voor blockchains die het opgeblazen gevoel van blockchain willen verminderen en die worstelen met toenemende omvang van volledige klanten.

Elliptische curve-cryptografie

Lezen: Wat is elliptische curve-cryptografie? 

ECDSA vertrouwt op het begrip puntvermenigvuldiging om de eenrichtingsvaldeurfunctionaliteit te bieden die nodig is voor een digitale handtekening. De codering voor ECDSA is gebaseerd op een algebraïsche functie en zijn curve over een eindige grafiek. Een goede willekeur is essentieel voor elk algoritme voor digitale handtekeningen, maar is vooral cruciaal bij ECDSA.

Een 384-bits ECDSA-sleutel wordt door de NSA als voldoende veilig beschouwd voor de meest geheime overheidsinformatie.

Ring handtekening

Een ringsignatuur is een soort digitale handtekening die de feitelijke ondertekenaar van een transactie verdoezelt door hun handtekening samen te voegen binnen een groep (ring) van andere geldige handtekeningen. Het ontwerp moet ervoor zorgen dat het rekenkundig niet haalbaar is om te bepalen wie de ware ondertekenaar van de transactie is.

Wat zijn ringhandtekeningen

Lezen: Wat zijn ringhandtekeningen? 

Ring-handtekeningen worden gebruikt in de CryptoNote-munten, inclusief Monero. Monero gebruikt ringhandtekeningen door een accountsleutel van de afzender van een transactie te nemen en deze te mengen met andere openbare sleutels, zodat alle ringleden gelijk en geldig zijn. Openbare sleutels kunnen meerdere keren worden gebruikt voor verschillende ringhandtekeningen in het netwerk. In Monero zijn ze ontworpen om de fungibiliteit van het XMR-token te vergroten door ervoor te zorgen dat transactie-outputs onvindbaar zijn.

Er zijn verschillende soorten ringhandtekeningen. Ringhandtekeningen in Monero zijn gebaseerd op traceerbare ringhandtekeningen alvorens te worden geoptimaliseerd om Bel vertrouwelijke transacties, dat is hun huidige iteratie in Monero.

Schnorr-handtekeningen

Alom beschouwd als de beste digitale handtekeningen door cryptografen, hebben Schnorr-handtekeningen tal van voordelen ten opzichte van andere methoden. Schnorr-handtekeningen werden mogelijk gemaakt voor integratie in Bitcoin met Gescheiden getuige en zijn lang een van de topprioriteiten geweest onder Bitcoin-ontwikkelaars om de ECDSA te vervangen.

De handtekeningen van Schnorr staan ​​bekend om hun elegante eenvoud en efficiëntie. De luikfunctie die Schnorr-handtekeningen beveiligt, is gebaseerd op specifiek discrete logaritme-problemen. Net als andere luikfuncties zoals priemfactorisatie bij RSA, zijn deze problemen hardnekkig, waardoor ze eenrichtingsfuncties zijn.

Een van de meest kritische voordelen van Schnorr-handtekeningen is de ondersteuning van meerdere handtekeningen. In Bitcoin vereisen transactie-ingangen allemaal hun eigen handtekening, wat leidt tot een inefficiënt aantal handtekeningen in elk blok. Met Schnorr-handtekeningen kunnen al deze inputs worden samengevoegd tot één handtekening, waardoor enorme hoeveelheden ruimte in elk blok worden bespaard. Bovendien kunnen Schnorr-handtekeningen de privacy vergroten door gebruikers te stimuleren om te gebruiken CoinJoin, de muntmengtechniek die traditioneel te onhandig was om regelmatig te gebruiken. Schnorr-handtekeningen verminderen de omvang van transacties in CoinJoin, waardoor de mijnvergoeding wordt verlaagd en het haalbaarder wordt voor portefeuillediensten om als een functie te integreren.

Ten slotte kunnen Schnorr-handtekeningen helpen de capaciteit van multisig-transacties te vergroten. Veel complexere multisig-transacties zoals twintig van honderd of vijftig van duizend zijn mogelijk met dezelfde digitale handtekeninggrootte als een traditionele transactie. De gevolgen hiervan zijn complexere smart contract-functionaliteit en betere netwerkschaalbaarheid.

Conclusie

Cryptografische handtekeningen zijn vanaf het begin een fascinerend vakgebied geweest. Cryptocurrencies hebben het tempo van de ontwikkelingen op het gebied van cryptografie versneld sinds hun proliferatie en intrede in de mainstream. Meer geavanceerde ondertekeningsschema’s zullen zeker evolueren naarmate de industrie vordert.

Voorlopig lijkt ECDSA te domineren als de primaire keuze voor de meeste cryptocurrency-netwerken, terwijl ringhandtekeningen populair zijn bij meer op privacy gerichte cryptocurrencies. Er is al een tijdje een aanzienlijke hoeveelheid opwinding rond Schnorr-handtekeningen geweest, en hun aanstaande integratie in Bitcoin zou een aantal uitstekende voordelen moeten opleveren voor de oude cryptocurrency..

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me