Threshold Signatures Scheme (TSS), czyli progowe podpisy cyfrowe, to metoda dzielenia klucza prywatnego na fragmenty przechowywane u wielu uczestników. Aby wygenerować ważny podpis, potrzebna jest współpraca co najmniej t z n uczestników (t to próg). Mniejsza liczba udziałów nie pozwala ani podpisać transakcji, ani odtworzyć pełnego klucza prywatnego.
Podstawy kryptografii klucza publicznego
-
Klucz publiczny (PUK) służy do weryfikacji podpisu, a klucz prywatny (PRK) – do jego tworzenia.
-
W tradycyjnym modelu cały PRK trzymany jest w jednym miejscu, co stanowi pojedynczy punkt awarii.
Jak działa TSS?
-
Generowanie kluczy
-
Zamiast tworzyć jeden PRK, uruchamia się protokół MPC (Multi-party Computation).
-
Każdy z n uczestników otrzymuje udział w kluczu (udział jest sekretny), a całościowy PRK nigdy nie istnieje w jednym miejscu.
-
Klucz publiczny powstaje na podstawie połączonych udziałów i służy późniejszej weryfikacji.
-
-
Tworzenie podpisu
-
Gdy chcemy podpisać wiadomość lub transakcję, co najmniej t uczestników współpracuje, wykonując interaktywny protokół MPC.
-
Na jego wyjściu powstaje pojedynczy podpis cyfrowy, który jest weryfikowany jak w klasycznym schemacie.
-
-
Weryfikacja
-
Weryfikator używa klucza publicznego i podpisu, aby sprawdzić autentyczność. Algorytm jest identyczny jak w standardowych podpisach ECDSA czy Schnorra, zależnie od konkretnej implementacji.
-
Rola MPC
Multi-party Computation (MPC) to podzbiór kryptografii, w którym n osób wspólnie oblicza algorytm, nie ujawniając swoich prywatnych danych (udziałów). W kontekście TSS MPC pozwala:
-
Zachować prywatność: nikt nie widzi pełnego PRK.
-
Utworzyć podpis: tylko połączenie co najmniej t udziałów daje poprawny podpis.
Główne zalety TSS
-
Bezpieczeństwo: atakujący musi przejąć co najmniej t udziałów, aby wykraść klucz lub podpisać coś nieautoryzowanego.
-
Brak pojedynczego punktu awarii: nawet jeśli część węzłów (n-t) padnie, pozostali mogą nadal tworzyć podpisy.
-
Prywatność udziałów: każdy uczestnik zachowuje swój fragment w tajemnicy.
-
Efektywność: powstaje tylko jeden podpis na transakcję, bez konieczności łączenia wielu oddzielnych podpisów.
Krótko o alternatywach
-
Multi-Sig: wymaga wielu osobnych podpisów na blockchainie; liczba sygnatariuszy jest publiczna i każdy musi podpisać on-chain.
-
Shamir Secret Sharing (SSSS): używa „dealera” do dzielenia klucza, a następnie odtwarza pełny PRK do podpisu, co tworzy pojedynczy punkt awarii.
Podsumowanie
Threshold Signatures łączą w sobie bezpieczeństwo i brak pojedynczego punktu awarii: klucz prywatny jest podzielony między uczestników, a podpis powstaje tylko przy współpracy co najmniej t z nich. Dzięki MPC dane udziałów pozostają prywatne, a cały proces jest szybki i wygodny. TSS zyskuje popularność w portfelach wielopodpisowych i rozwiązaniach instytucjonalnych, podnosząc poziom ochrony aktywów cyfrowych.
