توقيع شنور (توقيع شنور) ؛ الجيل الجديد من تواقيع التشفير

افترض أنك تريد سحب مبلغ من حسابك المصرفي أو إصدار شيك لشخص ما. لكي يكون هذا الطلب فعالاً ، عليك إثبات أن الطلب قد تم من قبل المالك الحقيقي للعقار. يتم ذلك بالتوقيع. في عالم العملات الرقمية ، يتم إثبات ملكية الأشخاص لأصولهم الرقمية عن طريق التوقيع ؛ لكن هذه التوقيعات رقمية ومن أنواعها توقيع شنور.

التواقيع الرقمية هي تصميمات تستند إلى خوارزميات رياضية يتم إنشاؤها في شكل عبارات مشفرة للتحقق من صحة الرسالة المرسلة ومرسلها. تم استخدام خوارزميات مختلفة في مجال blockchain لتنفيذ التوقيعات الرقمية ، أحدها يسمى توقيع شنور. تم تنفيذ هذا التوقيع العام الماضي مع تحديث لسلسلة Bitcoin blockchain.

في هذه المقالة ، سنقوم بفحص توقيع شنور وكيف يعمل ، وشرح مزاياها وعيوبها واختلافها عن خوارزمية توقيع البيتكوين السابقة. لذا ابق معنا حتى نهاية المقال لترى التغييرات التي أحدثها توقيع شنور في أكبر سلسلة بلوكتشين في العالم.

ما هو توقيع شنور؟

في الواقع ، توقيع شنور هو توقيع رقمي مصمم على أساس خوارزمية شنور. قبل سنوات من انطلاق عملات البيتكوين ، قام عالم التشفير الألماني ، كلاوس شنور (كلاوس شنور) ، صمم هذه الخوارزمية. ومع ذلك ، عندما كان Satoshi Nakamoto يصمم Bitcoin ، تجاهل توقيع Schnorr واستخدم خوارزمية أخرى لتوقيع معاملات Bitcoin.

بعد سنوات ، عندما فتحت Bitcoin مكانها في السوق المالية العالمية ، أدرك مطوروها أنه من أجل توسيع استخدام Bitcoin ، هناك حاجة إلى حلول لزيادة قابلية التوسع. في Bitcoin blockchain ، من أجل توقيع المعاملات ، يجب أيضًا إنشاء أنواع معينة من المعاملات الأخرى ، وهو ما يمثل عقبة أمام قابلية تطوير Bitcoin ؛ لكن مطوري Bitcoin أدركوا أن خوارزمية Schnorr يمكنها حل هذه المشكلة والمساعدة في توسيع نطاق العملة الرقمية الأعلى.

من الجدير بالذكر أن معاملات البيتكوين لا يتم تنفيذها بدون توقيع ، وبالطبع هذا التوقيع جزء من مساحة الكتلة. لا تسبب هذه المشكلة مشكلة في المعاملات التي تنقل Bitcoin من عنوان إلى آخر ؛ بل تكمن المشكلة في المعاملات التي تتم فيها التحويلات من عدة عناوين إلى عنوان واحد.

يجب أن يقدم كل عنوان مرسل توقيعًا لإتمام المعاملة بنجاح. لنفترض أن لديك خمسة عناوين بيتكوين وتريد إرسال بيتكوين واحد من كل عنوان إلى عنوان صديقك. لإتمام هذه المعاملة ، تحتاج إلى إرسال خمسة توقيعات ، وهو ما يتطلب خمسة أضعاف مساحة المعاملة العادية. بالإضافة إلى احتلال مساحة أكبر في blockchain ، فإن هذه المعاملة لها رسوم أعلى ؛ لكن توقيع شنور يحل هذه المشكلة عن طريق دمج تواقيع متعددة وتحويلها إلى توقيع واحد.

كيف يعمل توقيع شنور؟

تتمثل الوظيفة الرئيسية لتوقيع شنور في أنه يمكن لعدة مستخدمين استخدامه لإنشاء توقيع واحد لكل شخص مطلوب توقيعه. سيؤدي ذلك إلى تقليل حجم المعاملات وعدد التوقيعات المطلوبة لإكمال المعاملة. لفهم كيفية عمل توقيع شنور ، نحتاج إلى فهم خوارزمية التوقيع الرئيسية في Bitcoin blockchain.

نظام بيتكوين للتوقيع الرقمي بالاسم ECDSA يتم استخدامه لإثبات ملكية المستخدمين على كمية عملات البيتكوين المنقولة. في كل مرة يريد فيها المستخدم تنفيذ معاملة ، يجب عليه تقديم توقيع يؤكد ملكيته لعملات البيتكوين المنقولة. في كل معاملة ، يوجد قسم يحدد كيفية إنفاق إدخال المعاملة ويمكنه تحديد شروط مثل قفل الوقت أو عدد التوقيعات.

عندما ترتبط معاملة ما بمحفظة متعددة التوقيعات ، فإن هذا الجزء من المعاملة يحدد عدد التوقيعات اللازمة لتنفيذها. على سبيل المثال ، قد يتم تكوين محفظة من أربعة توقيعات للسماح بثلاثة توقيعات لتنفيذ معاملة.

في توقيع ECDSA ، من الضروري إنشاء معاملة لكل توقيع ؛ هذا يعني ، على سبيل المثال ، بالنسبة لمعاملة تتطلب ثلاثة توقيعات من أصل أربعة ، يجب إنشاء ثلاث معاملات على الأقل. وغني عن البيان مدى ارتفاع رسوم مثل هذا التحويل ؛ لأن كل معاملة لها رسوم منفصلة في الشبكة.

مع هذا التفسير ، يجب أن تخمن نفسك كيف تعمل خوارزمية توقيع شنور. هذا صحيح! تجمع هذه الخوارزمية بين تواقيع متعددة وتدخلها في المعاملة في شكل توقيع واحد. بمعنى آخر ، إدخال خوارزمية توقيع شنور هو أي عدد من التوقيعات ، وسيكون ناتجها توقيعًا مشفرًا يحتوي على كل تلك التوقيعات.

الفرق بين توقيع شنور و ECDSA

كما قلنا ، تستخدم Bitcoin حاليًا توقيع ECDSA ، والذي يرمز إلى خوارزمية Elliptic Curve Digital Signature Algorithm. إذا لم نرغب في الدخول في مشكلات فنية ، فإن ECDSA هو توقيع رقمي يقوم بإنشاء رسائل مشفرة باستخدام خوارزمية تسمى Elliptic Curve.

باستخدام هذا التوقيع ، تسمح Bitcoin لمستخدميها بإثبات ملكيتهم للأصول الموجودة في عنوان Bitcoin الخاص بهم. يُطلب إثبات الملكية عندما ينشئ المستخدم معاملة بمفتاحه الخاص ويريد نشرها من خلال مفتاحه العام. في الواقع ، يمكن لمستخدمي Bitcoin استخدام توقيعات ECDSA لمعرفة ما إذا كان أي نقل من عنوان إلى آخر قد تم بواسطة المالك الحقيقي أم لا.

الاختلاف في حجم الملف

من بين المطورين ، قيل إن توقيع شنور يمكن اعتباره مثالًا أكثر تقدمًا لتوقيع ECDSA ؛ لأنه يفعل الشيء نفسه تمامًا ، فقط بحجم ملف أصغر وخصوصية أقوى. الآن سوف ندرس هذه المسألة بمزيد من التفصيل مع مثال.

لنفترض أن لدينا محفظة متعددة التوقيعات ونستخدم توقيع ECDSA. تتطلب هذه المحفظة توقيع اثنين من العناوين الثلاثة المرتبطة بها لإجراء المعاملة. في مثل هذه الحالة ، سيكون التوقيع المتعدد للمعاملة والمفاتيح العامة وجميع عناوين الإدخال وعناوين الإخراج المرتبطة بهذه التوقيعات مرئية للجميع على الشبكة. هذا يقلل من خصوصية المعاملات والمستخدمين.

الآن إذا فعلنا نفس الشيء باستخدام توقيع شنور ، فستظهر المفاتيح العامة المستخدمة كعنوان واحد. عندما يتم نشر هذه المعاملة على الشبكة ، ستظهر كما لو كانت مجرد معاملة عادية بين شخصين. ما هو مرئي على الشبكة بتوقيع شنور هو عنوانان عامان ومرسل ومستقبل.

أيضًا ، نظرًا لأن كمية البيانات المرسلة إلى الشبكة أقل ، يدفع المستخدمون رسومًا أقل للمعاملات ؛ لأن المساحة المشغولة في الكتلة فعالة أيضًا في تحديد رسوم المعاملة. علاوة على ذلك ، عندما يتم تقليل حجم بيانات الكتلة ، تتوفر مساحة أكبر ويمكن استيعاب المزيد من المعاملات في كل كتلة.

الفرق في المرونة

هناك اختلاف آخر بين توقيع شنور و ECDSA وهو ما يسمى قابلية التأقلم. يتم إنشاء التوقيع الرقمي كتجزئة مشفرة للمعاملة. يتيح لنا ذلك مقارنة التجزئات بدلاً من التحقق من تفاصيل المعاملة لتمييز المعاملات عن بعضها البعض.

التوقيعات فريدة تمامًا ؛ لكن مرونة المعاملة تجعل من الممكن تغيير التوقيع باستخدام طرق معينة دون إبطال المعاملة. تم تصميم ECDSA للسماح بتغييرات التوقيع دون إبطال المعاملة. مثل هذا العيب له عواقب وخيمة.

على سبيل المثال ، لنفترض أن Poya يرسل بعض عملات البيتكوين إلى Mahsa موقعة من ABC. إذا تم تغيير هذا التوقيع إلى ABZ في هجوم قابلية التطويل ، فلن يكون بويا متأكدًا من أن مهسا قد تلقت عملة البيتكوين المرسلة. تساعد هذه الثغرة Mahsa في مطالبة POYA ديناميكيًا بإعادة إرسال المعاملة. في غضون ذلك ، لا تزال المعاملة السابقة سارية بالرغم من تغيير التوقيع ، وتتلقى مهسا المبلغ مرتين.

لحل هذه المشكلة ، ينقل توقيع شنور بيانات التوقيع إلى جزء منفصل في المعاملات ؛ لذلك ، يتم استخدام بنية بيانات مختلفة للتحقق من المعاملات ، مما يجعل المعاملات التجارية تختفي.

مزايا وعيوب توقيع أشنور

في الأجزاء السابقة من هذه المقالة ، والتي كانت تدور حول طبيعة توقيع شنور واختلافه عن توقيع ECDSA ، قلنا بعض مزايا توقيع شنور. الآن ، في هذا القسم ، نريد دراسة مزاياها وعيوبها عن كثب.

مزايا

1. زيادة الخصوصية: تتمثل إحدى مزايا توقيع شنور في أنه يحسن الخصوصية على الشبكة. كما قلنا سابقًا ، فإن توقيع شنور يجعل جميع المعاملات في الشبكة تبدو وكأنها معاملات عادية ذات توقيع واحد ، ولا تختلف المعاملات متعددة التوقيعات والتوقيع الفردي.

2. تخفيض الرسوم: يقلل توقيع شنور من المساحة المطلوبة للمعاملات متعددة التوقيعات بنسبة 25٪. وبالتالي ، يتم تقليل حجم المعاملة داخل الكتلة ويتم توفير مساحة كافية لتضمين المزيد من المعاملات في الكتلة. يؤدي توفير مساحة الكتلة إلى تقليل رسوم المعاملات.

3. زيادة قابلية التوسع: ميزة أخرى لتوقيع شنور ، والتي تتعلق بنفس التخفيض في حجم المعاملات ، هي أنه يزيد من قابلية توسيع الشبكة. يسمح تقليل حجم المعاملة بوضع المزيد من المعاملات في كتلة ، مما يعني أن الشبكة قادرة على معالجة المزيد من المعاملات.

4. زيادة سرعة معالجة المعاملات: إن تقليل حجم المعاملة ، مما يوفر مساحة الكتلة ويزيد من عدد المعاملات ، يزيد من سرعة التحقق من المعاملات والتحقق منها. وبالتالي ، يتم تقليل وقت الانتظار لتأكيد المعاملة في الشبكة بشكل كبير.

5. إصلاح مشكلة المرونة: يحل توقيع شنور مشكلة قابلية المعاملات للتكيف بحيث لا يمكن لأحد تغيير التوقيع وفرض دفع مزدوج على الآخرين.

6. تسهيل تطبيق الجذر الرئيسي (Taproot): يعد توقيع شنور أحد الأجزاء الأساسية لتحديث Teprot على شبكة البيتكوين. يزيد هذا التحديث من قابلية التوسع وخصوصية Bitcoin ويمكّن العقود الذكية على الشبكة.

سلبيات

1. ضرورة التحقق من المفتاح العام: في حالة استخدام توقيع شنور في المعاملات ، يجب على كل مشارك في المعاملة إثبات صحة مفتاحه العام. يتم ذلك عن طريق التوقيع باستخدام المفتاح الخاص المقابل لنفس المفتاح العمومي.

2. امكانية تزوير المفتاح العمومي: في توقيع شنور ، يمكن للمساهم إنشاء مفتاح عام وهمي وبالتالي التحكم في معاملة متعددة التوقيعات.

سبب أهمية توقيع شنور للبيتكوين

أحد الأحداث المهمة التي مرت بها Bitcoin بعد تطبيق Segwit (Segwit) في عام 2017 هو تحديث Teprot. Teprot هي ترقية Soft fork في Bitcoin blockchain التي تم تنفيذها بهدف تعزيز الخصوصية من خلال دمج توقيعات متعددة في توقيع واحد وتمكين العقود الذكية في الشبكة.

تكمن أهمية توقيع شنور في حقيقة أنه ، كأحد أسس تحسين Teprot ، فقد سهّل جزءًا مهمًا من أهداف خطة التحسين هذه. من وجهة نظر فنية ، Teprot هو ترقية مطبقة على Merklized Abstract Syntax Trees (MAST) ويقلل من حجم بيانات المعاملات ورسومها.

في المعاملات التي تتعامل مع تواقيع متعددة وأقفال زمنية ، يجب إنشاء معاملات متعددة لإخفاء هوية المستخدمين ، مما يؤدي إلى زيادة حجم البيانات والتكلفة. وهذا بدوره يحد من قابلية توسع Bitcoin من حيث عدد المعاملات في الثانية. خطة ترقية Teprot تحل هذه المشكلة من خلال توقيع شنور ؛ وبهذه الطريقة ، يتم تنفيذ جميع التوقيعات المطلوبة للمعاملة في شكل توقيع.

كمشروعين يكملان بعضهما البعض ، يعد توقيع Teprot و Schnor بداية حقبة جديدة للبيتكوين والعملات الرقمية الأخرى. بالإضافة إلى تعزيز الخصوصية وزيادة قابلية توسيع الشبكة ، فإن خوارزمية توقيع شنور تمهد الطريق أيضًا لتطورات بيتكوين المستقبلية. نقطة أخرى هي أن مطوري Bitcoin يمكنهم استخدامها في حلول أخرى مثل Atomic swap و Lightning Network.

خاتمة

في هذه المقالة ، قمنا بفحص نوع واحد من التوقيع الرقمي يسمى Ashnor ، والذي تم تنفيذه على شبكة Bitcoin العام الماضي مع تحديث Teprot. في الوقت نفسه ، ذكرنا أن الوظيفة الرئيسية لتوقيع شنور في شبكة البيتكوين هي دمج توقيعات متعددة ووضعها في توقيع واحد في المعاملة.

توفر نفس الميزة العديد من الفوائد لشبكة Bitcoin ، والتي تشمل تعزيز خصوصية المستخدم وتقليل رسوم المعاملات وحجم البيانات. يؤدي تقليل الحجم المشغول للمعاملات في مساحة الكتلة تلقائيًا إلى زيادة قابلية تطوير Bitcoin ، وهي مشكلة مهمة في blockchain. الشيء المهم في خوارزمية توقيع Schnorr هو أنه بالإضافة إلى مزاياها الحالية في blockchain ، يمكن أن تلعب دورًا مهمًا في التطوير المستقبلي لهذه العملة الرقمية.