Was ist eine BLS -Signatur und ihre Vorteile?

BLS -Signaturen verwenden bilineare Paarungen für kompakte, aggregierbare digitale Signaturen, wodurch die Effizienz bei Blockchain- und Kryptowährungsanwendungen verbessert wird.

Apr 11, 2025 at 05:00 am

Eine BLS-Signatur (BoneH-Lynn-Schacham) ist eine Art digitaler Signaturschema, die bilineare Paarungen in der Kryptographie nutzt. Es ist nach seinen Erfindern Dan Boneh, Ben Lynn und Hovav Shacham benannt. BLS -Signaturen werden aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften und Vorteile insbesondere in der Kryptowährung und im Blockchain -Raum geschätzt. In diesem Artikel werden wir untersuchen, welche BLS -Unterschriften sind, wie sie funktionieren, und die spezifischen Vorteile, die sie innerhalb des Kryptowährungsökosystems bieten.

Was ist eine BLS -Signatur?

BLS -Signaturen sind eine Art kryptografischer Signatur, die bilineare Paarungen verwendet, bei denen es sich um mathematische Operationen handelt, die zwei Elemente aus einer Gruppe entnehmen und sie einem Element in einer anderen Gruppe zuordnen. Diese Eigenschaft ermöglicht es BLS -Signaturen, bestimmte Effizienz und Funktionalitäten zu erzielen, die mit herkömmlichen Signaturschemata wie ECDSA (digitaler Signaturalgorithmus der Elliptikkurve) nicht möglich sind.

Die Kernidee hinter BLS -Signaturen besteht darin, diese bilinearen Paarungen zu verwenden, um Signaturen zu erstellen, die sowohl kurz als auch überprüfbar sind. Eine BLS -Signatur besteht typischerweise aus einem einzigen Gruppenelement, was es viel kleiner macht als andere Signaturschemata. Diese Kompaktheit ist einer der wichtigsten Vorteile von BLS -Signaturen, insbesondere in Umgebungen, in denen Bandbreite und Lagerung eine Prämie sind.

Wie BLS -Unterschriften funktionieren

Um zu verstehen, wie BLS -Signaturen funktionieren, ist es wichtig, das Konzept bilinearer Paarungen zu erfassen. Eine bilineare Paarung ist eine Funktion E: G1 x G2 → GT, wobei G1, G2 und GT Gruppen sind und E bestimmte Eigenschaften erfüllt. Im Zusammenhang mit BLS -Signaturen sind diese Gruppen typischerweise elliptische Kurvengruppen.

Der Prozess der Erzeugung und Überprüfung einer BLS -Signatur umfasst die folgenden Schritte:

• Schlüsselgenerierung : Der Unterzeichner generiert einen privaten Key -SK und einen entsprechenden öffentlichen Schlüssel PK. Der private Schlüssel ist ein zufälliges Element aus der Gruppe G1, und der öffentliche Schlüssel wird aus dem privaten Schlüssel unter Verwendung eines Generatorpunkts in G2 abgeleitet.
• Unterzeichnung : Um eine Nachricht m zu unterschreiben, hemmt der Unterschriften die Nachricht an einen Punkt in G1 und multipliziert diesen Punkt dann mit dem privaten Schlüssel. Das Ergebnis ist die BLS -Signatur.
• Überprüfung : Um die Signatur zu überprüfen, berechnet der Verifizierer die bilineare Paarung der Signatur und den Generatorpunkt in G2 und vergleicht sie mit der bilinearen Paarung der Hashed -Nachricht und dem öffentlichen Schlüssel. Wenn die beiden Paarungen gleich sind, ist die Signatur gültig.

Dieser Prozess nutzt die Eigenschaften bilinearer Paarungen, um sicherzustellen, dass die Signatur sowohl sicher als auch effizient ist.

Vorteile von BLS -Signaturen in der Kryptowährung

BLS -Unterschriften bieten mehrere Vorteile, die sie im Bereich der Kryptowährung und Blockchain besonders attraktiv machen:

• Kurze Unterschriften : Wie bereits erwähnt, sind BLS -Unterschriften sehr kompakt. Dies ist in Blockchain -Systemen von entscheidender Bedeutung, in denen jedes Byte zählt, da es die Größe von Transaktionen und Blöcken verringert, was zu einer geringeren Speicherung und Bandbreitenanforderungen führt.
• Aggregation : Eine der leistungsstärksten Merkmale von BLS -Signaturen ist ihre Fähigkeit, aggregiert zu werden. Mehrere BLS -Signaturen können zu einer einzigen Signatur kombiniert werden, die so kurz wie eine einzelne Signatur ist. Dies ist besonders nützlich in Szenarien, in denen mehrere Parteien eine einzige Nachricht unterschreiben müssen, z.
• Effiziente Überprüfung : BLS -Signaturen können selbst bei aggregierter Weise effizient überprüft werden. Dies bedeutet, dass ein Verifizierer eine große Anzahl von Signaturen mit minimalem Rechenaufwand überprüfen kann, was für die Skalierung von Blockchain -Netzwerken von Vorteil ist.
• Sicherheit : BLS -Signaturen basieren auf der Härte des diskreten Logarithmusproblems in elliptischen Kurvengruppen, die ein hohes Maß an Sicherheit bieten. Darüber hinaus fügt die Verwendung bilinearer Paarungen eine zusätzliche Sicherheitsebene hinzu, wodurch BLS -Signaturen gegen bestimmte Arten von Angriffen resistent werden, für die andere Signaturschemata möglicherweise anfällig sein könnten.

Anwendungsfälle von BLS -Signaturen in Kryptowährung

BLS -Signaturen haben mehrere Anwendungen innerhalb des Kryptowährungs -Ökosystems gefunden:

• Ethereum 2.0 : Der Übergang von Ethereum zu einem Konsensmechanismus des Nachweises, der als Ethereum 2.0 bekannt ist, verwendet BLS-Signaturen für Bedenken hinsichtlich des Validators. Das Aggregationsmerkmal von BLS -Signaturen ermöglicht eine effiziente Validierung mehrerer Bescheinigungen, was für die Skalierbarkeit des Netzwerks von entscheidender Bedeutung ist.
• Multisignature Brieftaschen : BLS-Signaturen sind ideal für Mehrfachsignatur-Geldbörsen, bei denen mehrere Parteien eine Transaktion unterschreiben müssen. Die Fähigkeit, Signaturen zu aggregieren, bedeutet, dass die Transaktionsgröße auch bei mehreren Signaturen klein bleibt.
• Cross-Chain-Transaktionen : In Szenarien, in denen Transaktionen über verschiedene Blockchain-Netzwerke hinweg validiert werden müssen, können BLS-Signaturen verwendet werden, um Signaturen aus mehreren Ketten effizient zu aggregieren und den Validierungsprozess zu vereinfachen.

Implementierung von BLS -Signaturen in Kryptowährungsprojekten

Für Entwickler, die BLS -Signaturen in ihren Kryptowährungsprojekten implementieren möchten, können die folgenden Schritte befolgt werden:

• Wählen Sie eine Bibliothek : Es gibt mehrere kryptografische Bibliotheken, die BLS-Signaturen unterstützen, wie die BLS12-381-Bibliothek. Wählen Sie eine Bibliothek, die gut gepflegt und mit der Programmiersprache Ihres Projekts kompatibel ist.
• Tasten generieren : Verwenden Sie die Bibliothek, um private und öffentliche Schlüssel zu generieren. Stellen Sie sicher, dass die Schlüssel sicher gespeichert und verwaltet werden.
• Signalnachrichten : Implementieren Sie die Signierfunktion, um BLS -Signaturen für Ihre Nachrichten zu generieren. Dies beinhaltet, die Nachricht zu haben und sie mit dem privaten Schlüssel zu multiplizieren.
• Überprüfen Sie die Signaturen : Implementieren Sie die Überprüfungsfunktion, um die Gültigkeit von BLS -Signaturen zu überprüfen. Dies beinhaltet die Berechnung der bilinearen Paarungen und des Vergleichs.
• Aggregatsignaturen : Wenn Ihr Anwendungsfall dies erfordert, implementieren Sie die Aggregationsfunktion, um mehrere BLS -Signaturen zu einer einzigen Signatur zu kombinieren.

Herausforderungen und Überlegungen

Während BLS -Unterschriften viele Vorteile bieten, müssen auch einige Herausforderungen und Überlegungen berücksichtigt werden:

• Komplexität : Die Mathematik hinter BLS -Signaturen kann komplex sein, und die korrekte Implementierung erfordert ein tiefes Verständnis der Kryptographie der elliptischen Kurve und bilinearen Paarungen.
• Leistung : Während BLS -Signaturen in Bezug auf Größe und Überprüfung effizient sind, kann die tatsächliche Leistung je nach Implementierung und verwendeter Hardware variieren. Entwickler müssen ihren Code optimieren, um die beste Leistung zu erzielen.
• Sicherheit : Obwohl BLS -Signaturen sicher sind, sind sie nicht gegen alle Arten von Angriffen immun. Entwickler müssen über die neuesten kryptografischen Forschung auf dem Laufenden bleiben und sicherstellen, dass ihre Implementierungen gegen bekannte Schwachstellen sicher sind.

Häufig gestellte Fragen

F: Können BLS -Signaturen mit vorhandenen Blockchain -Netzwerken verwendet werden?

A: Ja, BLS -Signaturen können in vorhandene Blockchain -Netzwerke integriert werden, erfordert jedoch eine sorgfältige Planung und Implementierung. Beispielsweise hat Ethereum 2.0 BLS -Signaturen für seine Bedenken der Validator erfolgreich integriert. Der Übergang kann jedoch Aktualisierungen des Konsensmechanismus und der Validierungsprozesse des Netzwerks erfordern.

F: Sind BLS -Signaturen mit allen Arten von Kryptowährungen kompatibel?

A: BLS -Signaturen sind mit den meisten Arten von Kryptowährungen kompatibel, aber die spezifische Implementierung kann je nach kryptografischer Infrastruktur der Kryptowährung variieren. Beispielsweise können Kryptowährungen, die unterschiedliche elliptische Kurvengruppen verwenden, möglicherweise Anpassungen am BLS -Signaturschema erfordern.

F: Wie sind BLS -Signaturen mit anderen Signaturschemata wie ECDSA verglichen?

A: BLS -Unterschriften bieten mehrere Vorteile gegenüber ECDSA, einschließlich kürzerer Unterschriften und der Fähigkeit, mehrere Signaturen zu aggregieren. ECDSA wird jedoch stärker eingesetzt und verstanden, und seine Implementierung ist oft einfacher. Die Auswahl zwischen BLS und ECDSA hängt von den spezifischen Anforderungen des Projekts ab, z. B. der Notwendigkeit einer Aggregation und der Bedeutung der Signaturgröße.

F: Was sind die potenziellen Risiken bei der Verwendung von BLS -Signaturen in der Kryptowährung?

A: Zu den Hauptrisiken, die mit BLS -Signaturen verbunden sind, gehören die Komplexität der Implementierung, die zu Fehlern führen kann, wenn sie nicht korrekt ausgeführt werden, und potenzielle Schwachstellen in den zugrunde liegenden kryptografischen Annahmen. Entwickler müssen sicherstellen, dass ihre Implementierungen sicher sind und regelmäßig aktualisiert werden, um diese Risiken zu mildern.