Schnorr - Qu'est-ce que c’est ?

Article traduit de Spencer Bogart
Durée : 3 min
Niveau: avancé

Schnorr est un algorithme de signature numérique. Un algorithme de signature numérique, entre autres choses, détermine la relation entre les clés publiques et les clés privées ("adresse" et "mot de passe") - ce qui signifie que le choix a des implications importantes pour la sécurité.

De plus, étant donné que les signatures numériques constituent une part importante de toutes les données qui composent une transaction, le choix de l'algorithme de signature numérique a des implications importantes pour la confidentialité et l'efficacité.

S'il est adopté, Schnorr serait une alternative à l'actuel ECDSA de Bitcoin (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm).

Qu'est-ce que ça fait?

Pour commencer, les signatures Schnorr sont attrayantes car elles sont faciles à calculer et considérées comme hautement sécurisées. Cependant, les principaux avantages des signatures Schnorr découlent en réalité de leurs capacités d'agrégation.

Que signifie réellement "capacités d'agrégation» ? Que sommes-nous en train d’agréger ?

Pour le dire simplement, les signatures Schnorr peuvent agréger plusieurs signatures distinctes en une seule signature. Cette capacité d'agrégation de signature est particulièrement intéressante à la lumière de la quantité d'espace consommée par les données de signature dans une transaction Bitcoin - ceci est représenté visuellement sur les figures 1 et 2 ci-dessous :

Pire encore, ces données de signature augmentent linéairement en fonction du nombre de signataires dans une transaction à plusieurs signatures. Par exemple, la zone de signature jaune de la figure ci-dessus double presque lorsque nous passons d'une transaction standard (1-de-1) à une transaction multi-signature 2-of-2, comme illustré dans la Figure 2 ci-dessous.

L'agrégation de signatures Schnorr est potentiellement utile de différentes manières, chacune ayant des avantages dérivés pour le réseau Bitcoin et ses utilisateurs.

Tout d'abord, la possibilité d'agréger plusieurs signatures en une seule signature est particulièrement utile pour les « transactions à signatures multiples », c'est-à-dire les transactions Bitcoin qui nécessitent plusieurs signatures pour être considérées comme valides par le réseau. Dans la structure actuelle de Bitcoin, ces transactions « multi-signature» sont beaucoup plus importantes que les transactions standard à signature unique - ce qui a des implications négatives pour l'efficacité et la confidentialité (plus de détails plus tard).

Deuxièmement, il semble également possible d'étendre le concept d'agrégation de signatures de Schnorr - avec un système connu sous le nom de MuSig - pour agréger les signatures appartenant à plusieurs UTXO(Unspent Transaction Output, collection de outputs de transactions non dépensées) en une seule signature. Conceptuellement, c'est le même processus que l'exemple ci-dessus mais au lieu de simplement agréger des signatures multiples qui sont nécessaires pour dépenser un seul UTXO, nous étendons le concept pour consolider également les signatures sur plusieurs UTXO.

Le résultat final est que si le premier exemple nous permet d'obtenir 1 signature par UTXO (même si l'UTXO est techniquement contraint par plusieurs signatures), ce dernier exemple nous aide à obtenir 1 signature par transaction (qui en soi pourrait consommer plusieurs UTXO comme contributions). Cela signifierait une réduction drastique de la quantité de données qui doivent être traitées et stockées sur le réseau Bitcoin (dont les avantages sont discutés plus en détail ci-dessous).

Pourquoi nous en soucions-nous ? Quels sont les avantages et les implications économiques ?

En bref, ces capacités d'agrégation améliorent l'efficacité et la confidentialité de Bitcoin.

En termes d'efficacité, le plus gros avantage est la réduction des transactions, ce qui réduit les coûts de stockage et de calcul. En effet, les transactions multi-signature Schnorr sont encore plus compactes et efficaces que les transactions à signature unique dans Bitcoin aujourd'hui. Cela est important car cela réduit les frais de transaction pour les utilisateurs et minimise les besoins en ressources pour les participants au réseau (par exemple, nœuds complets, exploitation minière).

De plus, comme les transactions multi-signature Schnorr ont la même taille et le même coût que les transactions non multi-signatures, l'adoption de signatures Schnorr devrait encourager une variété croissante - et peut-être complexe - de transactions multi-signatures sur le réseau. C'est un gagnant-gagnant : les utilisateurs peuvent créer des arrangements de transaction plus complexes sans alourdir le réseau ou sans encourir de coûts supplémentaires.

En termes de confidentialité, les avantages d'une signature Schnorr (ou d'un schéma basé sur Schnorr comme MuSig) sont doubles. La première est que les transactions à plusieurs signatures ne peuvent pas être distinguées des transactions à signature unique. Deuxièmement, un agrégat Schnorr multi-sig ne révèle pas les entrées de clé publique individuelles (participants du contrat multi-sig).

Autrement dit, les signatures Schnorr nous aident à éviter les fuites d'informations sur les identités de clé publique faisant l'objet d'un contrat multi-sig et nous aident même à ne pas révéler si une transaction est multi-sig ou non.

Enfin, MuSig basé sur Schnorr pourrait également offrir un avantage indirect de confidentialité en améliorant l'économie des contrats multi-sig: si nous pouvons agréger des signatures sur plusieurs UTXO, MuSig pourrait encourager l'utilisation de fonctions améliorant la confidentialité telles que «coinjoin». Autrement dit, avec MuSig, les utilisateurs pourraient réaliser des coûts de transaction moins élevés en agrégeant leurs transactions avec d'autres (partageant effectivement le coût de votre espace de transactions avec d'autres), ce qui améliorerait la confidentialité du réseau dans son ensemble.

En fin de compte, je suis enthousiasmé par le potentiel des signatures Schnorr dans Bitcoin car elles réduisent la taille des transactions (coût réduit, réduction des frais généraux), minimisent les demandes de ressources réseau (facilitant la vérification des transactions) et améliorent la confidentialité.

Référence

· Document de recherche "Simple Schnorr Multi-Signatures avec des applications à Bitcoin" écrit par Gregory Maxwell, Andrew Poelstra, Yannick Seurin, Pieter Wuille, Jan 1018

· Poste de blog Bitcoin.org résumant les avantages des signatures Schnorr.

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