Qu'est-ce qu'une signature BLS?

Les signatures BLS, utilisées dans Ethereum 2.0 et ZCash, offrent des signatures courtes et agréables qui améliorent l'efficacité et l'évolutivité de la blockchain.

Apr 08, 2025 at 03:50 pm

Qu'est-ce qu'une signature BLS?

Une signature BLS, nommée d'après ses inventeurs Dan Boneh, Ben Lynn et Hovav Shacham, est un type de schéma de signature numérique qui utilise des accords bilinéaires dans la cryptographie de la courbe elliptique. Les signatures BLS sont connues pour leur taille de signature courte et la capacité d'agréger plusieurs signatures en une seule signature compacte . Cela les rend particulièrement utiles dans les applications de blockchain et de crypto-monnaie où l'efficacité et l'évolutivité sont cruciales.

Comment fonctionnent les signatures BLS

Les signatures BLS fonctionnent sur le principe des appariements bilinéaires, qui sont des opérations mathématiques qui mappent deux éléments d'un groupe à un autre. Dans le contexte des signatures BLS, ces groupes sont généralement des groupes de courbe elliptiques. Le processus de génération et de vérification d'une signature BLS implique plusieurs étapes:

• Génération de clés : un utilisateur génère une paire de clés public-privée. La clé privée est un nombre aléatoire et la clé publique est dérivée de la clé privée en utilisant une multiplication ponctuelle sur une courbe elliptique.
• Signer : Pour signer un message, l'utilisateur hache le message, puis multiplie le hachage par leur clé privée. Il en résulte un point sur la courbe elliptique, qui est la signature.
• Vérification : Pour vérifier la signature, le vérificateur utilise la clé publique et le message. Ils hachent le message, le multiplient par la clé publique, puis utilisent un appariement bilinéaire pour vérifier si le résultat correspond à la signature.

Avantages des signatures BLS

Les signatures BLS offrent plusieurs avantages qui les rendent attrayants pour une utilisation dans les systèmes de crypto-monnaie et de blockchain:

• Signatures courtes : les signatures BLS sont nettement plus courtes que les autres types de signatures, telles que les signatures ECDSA. Cela réduit la quantité de données qui doivent être stockées et transmises.
• AGLÉGATION : L'une des caractéristiques les plus puissantes des signatures BLS est la possibilité d'agréger plusieurs signatures en une seule signature. Cela peut réduire considérablement la taille des données dans les transactions blockchain, améliorant l'évolutivité.
• Efficacité : Le processus de vérification des signatures BLS peut être plus efficace, en particulier lorsqu'il s'agit de signatures agrégées.

Applications des signatures BLS en crypto-monnaie

Les signatures BLS ont trouvé plusieurs applications dans l'espace de crypto-monnaie:

• Ethereum 2.0 : La transition d'Ethereum vers Ethereum 2.0 comprend l'utilisation des signatures BLS pour les attestations de validateurs. Cela aide à réduire la taille des données et à améliorer l'efficacité du mécanisme consensuel.
• ZCash : ZCash utilise des signatures BLS pour ses transactions blindées, qui offrent une confidentialité et une sécurité améliorées.
• Algorand : Algorand utilise des signatures BLS pour son protocole de consensus, permettant une validation de transaction rapide et sécurisée.

Implémentation de signatures BLS

La mise en œuvre des signatures BLS implique plusieurs étapes et considérations. Voici un guide détaillé sur la façon d'implémenter les signatures BLS dans une application de crypto-monnaie:

• Choisissez une bibliothèque : commencez par sélectionner une bibliothèque cryptographique qui prend en charge les signatures BLS. Les choix populaires incluent bls-signatures pour Python et blst pour C.

• Générez des touches : utilisez la bibliothèque pour générer une clé privée et dériver la clé publique correspondante. Par exemple, dans Python en utilisant bls-signatures :

   from bls import PrivateKey, PublicKey private_key = privatekey.from_seed (b'seed ')
   public_key = private_key.get_public_key ()

• Signez un message : hachez le message et signez-le à l'aide de la clé privée. Poursuivant avec l'exemple Python:

   message = b'message'
   signature = private_key.sign(message)

• Vérifiez la signature : utilisez la clé publique pour vérifier la signature. Dans Python:

   is_valid = PublicKey.from_bytes(public_key.serialize()).verify(signature, message)

• Signatures agrégées : si nécessaire, agréger plusieurs signatures en une seule signature. Cela peut être fait comme suit:

   signatures = [sig1, sig2, sig3]
   aggregated_signature = PrivateKey.aggregate_signatures(signatures)

• Vérifiez les signatures agrégées : vérifiez la signature agrégée à l'aide des clés publiques correspondantes:

   public_keys = [pk1, pk2, pk3]
   is_valid = PublicKey.aggregate_verify(public_keys, messages, aggregated_signature)

Considérations de sécurité

Bien que les signatures BLS offrent de nombreux avantages, ils sont également livrés avec des considérations de sécurité spécifiques:

• Courbes adaptées à un couple : les signatures BLS nécessitent l'utilisation de courbes elliptiques adaptées à un couple. Ces courbes doivent être soigneusement choisies pour assurer la sécurité.
• Randomness : La génération de clés privées doit utiliser un générateur de nombres aléatoires sécurisé pour éviter les attaques.
• Vulnérabilités de mise en œuvre : Comme pour tout schéma cryptographique, la mise en œuvre des signatures BLS doit être soigneusement vérifiée pour éviter les vulnérabilités.

Métriques de performance

Les performances des signatures BLS peuvent varier en fonction de la mise en œuvre et du cas d'utilisation spécifique. Voici quelques mesures de performance générales:

• Taille de la signature : une signature BLS typique est d'environ 48 octets, nettement plus petite que les signatures ECDSA qui sont généralement de 64 octets.
• Temps de vérification : Le temps de vérification pour une seule signature BLS est comparable à l'ECDSA, mais la vérification des signatures agrégées peut être beaucoup plus rapide.
• Temps d'agrégation : Le temps d'agrégation multiples de signatures est généralement linéaire avec le nombre de signatures, mais la signature agrégée résultante peut être vérifiée beaucoup plus efficacement.

Questions fréquemment posées

1. Les signatures BLS peuvent-elles être utilisées avec n'importe quelle blockchain?

   Les signatures BLS peuvent être utilisées avec n'importe quelle blockchain qui prend en charge les opérations cryptographiques nécessaires. Cependant, la mise en œuvre et l'intégration spécifiques dépendront de l'architecture de la blockchain et des bibliothèques cryptographiques qu'il prend en charge.

2. Les signatures BLS sont-elles plus sécurisées que les autres types de signatures?

   Les signatures BLS sont considérées comme sécurisées lorsqu'ils sont mis en œuvre correctement. Ils offrent différentes propriétés de sécurité par rapport à d'autres signatures comme ECDSA, en particulier en termes d'agrégation et de taille courte. Cependant, la sécurité de tout schéma de signature dépend de la mise en œuvre et des hypothèses cryptographiques sous-jacentes.

3. Comment les signatures BLS améliorent-elles l'évolutivité des réseaux de blockchain?

   Les signatures BLS améliorent l'évolutivité en permettant à plusieurs signatures d'être agrégées en une seule signature. Cela réduit la quantité de données qui doivent être stockées et transmises sur la blockchain, ce qui peut considérablement améliorer le débit et l'efficacité du réseau.

4. Quels sont les principaux défis dans la mise en œuvre des signatures BLS?

   Les principaux défis de la mise en œuvre des signatures BLS comprennent le choix des bonnes courbes adaptées à un couple, la garantie de génération de nombres aléatoires sécurisée et la vérification approfondie de la mise en œuvre pour éviter les vulnérabilités. De plus, l'intégration des signatures BLS dans les systèmes de blockchain existants peut nécessiter des changements importants dans les mécanismes de consensus et de validation.