比特幣交易中的Schnorr簽名

簡介

比特幣 ($BTC)、以太坊 ($ETH)、索拉納 ($SOL) 以及其他加密貨幣都是數位貨幣，其存儲與交易的過程與法定貨幣類似。當一個持有人向另一個人發送比特幣時，他們需要一個公開地址以及一個私鑰。就像分享你的銀行帳號不會構成任何風險，但分享你的ATM PIN會一樣，分享數位錢包的公開地址是無害的，但分享你的私鑰或種子短語則不然。為了簽署一筆 $BTC 交易，最常用的算法是 ECDSA，但 Schnorr 簽名算法最近也開始受到關注。

Schnorr 簽名解釋

我們可以將 Schnorr 簽名定義為一種節省空間、節省時間的數位簽名算法，它將多個簽名合併為一個，並證明所有權和支出授權。任何人都可以用持續的努力複製紙本簽名，但幾乎不可能偽造數位簽名，無論你使用的是 ECDSA 還是 Schnorr 簽名。此外，無法從公鑰推導出私鑰，但你可以通過使用 secp256k1 曲線，從私鑰中提取公鑰。這個機制應用了一些數學謎題來確保密鑰的安全。

要理解 Schnorr 簽名的真正效率與可靠性，你必須研究該算法的通用和數學基礎。比特幣使用橢圓曲線密碼學，ECDSA 和 Schnorr 都在同一條名為 secp256k1 的曲線上運作。Schnorr 簽名確保了如前所述的不可逆性。通過使用並依賴與 ECDSA 相同的數學基礎，Schnorr 系統可以重新組織簽名的產生與驗證方式。

簽名創建流程

當你創建一筆 $BTC 交易時，你必須證明你有權支出這些幣。你可以通過數位簽名來完成。Schnorr 簽名算法遵循一個清晰且直接的模式。為了為特定簽名創建唯一的簽名，該算法使用一個巧妙的組合，包括交易細節、一個隨機數和私鑰。如果交易的任何一個字符改變，簽名就會失效。由於嚴格依賴交易數據，篡改或偽造變得不可能。當系統生成簽名後，它會將簽名加入交易並與網絡共享，以便網絡能夠驗證。

網絡驗證

現在，區塊鏈網絡的參與者會檢查你的交易的有效性。他們不需要訪問私鑰來進行驗證，而是使用公鑰和簽名來確認交易已被授權。Schnorr 簽名通過允許多個批准合併為一個簽名，簡化了驗證流程。即使內部邏輯確認所有必要方都已同意，網絡只會處理一個緊湊的簽名。在這裡，我們可以看到 Schnorr 簽名系統的高效與節省空間的特性。

多簽錢包中的角色

Schnorr 簽名最實用的好處之一是在多簽錢包中。這些錢包在資金解鎖和授權支出之前，需要多個私鑰的批准。在傳統設置中，每個簽署者都會產生一個獨立的簽名，所有簽名都必須包含在交易中。這會增加交易大小，並透露參與者人數的資訊。使用 Schnorr 簽名，所有必要的批准都可以合併成一個簽名。

與 Taproot 升級的關係

Schnorr 簽名通過 Taproot 升級在比特幣區塊鏈上變得可用，該升級經過多年討論與測試後啟用。在此之前，只使用了 ECDSA。Taproot 引入了一種處理交易條件和腳本的新方式，它允許比特幣只顯示實際使用的條件，同時隱藏其他可能性。Schnorr 簽名在實現簽名聚合與驗證方面扮演了重要角色。

安全性考量

在任何金融系統中，安全性始終是最重要的考量，尤其是在加密貨幣市場中。Schnorr 簽名既不是實驗階段，也經過了充分測試。它們在某些方面比 ECDSA 更簡單，經過良好研究。這種簡單性使得分析更容易，也降低了實作錯誤的風險。由於 Schnorr 在已被比特幣信任的橢圓曲線上運作，並未引入陌生的假設。因此，比特幣在不犧牲安全模型的前提下，提升了效率與隱私。

採用與相容性

儘管具有優點，Schnorr 簽名並非所有交易的必須選擇。比特幣允許用戶選擇是否使用較新的功能或較舊的格式。許多錢包和服務仍依賴較舊的格式，原因包括相容性與逐步升級的需求。隨著時間推移，越來越多的軟體採用 Taproot，我們可以預期 Schnorr 簽名算法的使用會逐步增加。這種漸進式的方法確保了系統的穩定性，並避免強制用戶突然改變。這也反映了比特幣謹慎的開發理念。

對用戶的實務意義

對大多數用戶來說，Schnorr 簽名在背後默默運作。這套簽名系統不會改變錢包的外觀或交易的傳送方式。其實際好處是間接體現在較低的手續費、改善的隱私和更好的擴展性上。用戶不需要理解複雜的數學基礎，也能從中受益。這種安靜的整合方式也符合比特幣提供可靠金融生態系統的目標，並不要求用戶具備技術專長。

長遠意義

Schnorr 簽名是比特幣演進中的一個重要步驟。它證明系統可以在保持基本原則的同時進行改進。通過優化簽名的產生與驗證，比特幣變得更高效、更靈活，且不犧牲去中心化。這些改進乍看之下可能微不足道，但在數百萬筆交易中，這些提升會逐漸顯現。

結論

總之，Schnorr 簽名系統的更佳效率、隱私與安全性，使其成為一個改進的授權 $BTC 交易系統。該系統建立在與 ECDSA 相同的密碼學基礎之上。隨著採用率的提升，Schnorr 簽名很可能在使比特幣更具韌性與實用性方面扮演越來越重要的角色。