Monero 技術介紹 (二) – 環狀簽名

Monero 是一種安全且無法追蹤的電子加密貨幣。它來自一個開放原始碼、去中心化且任何人皆可自由參閱的開發專案。在這篇文章中,我們要來談談環狀簽名。

上一篇文章中,我們討論了 Monero 是如何藉由隱匿性地址來避免交易輸出被連結到收款者的公開地址。這是使用了一次性公鑰所達成的效果。一次性公鑰僅能被收款者所再花費,且僅有收款者得以查看其在區塊鏈上所擁有的交易輸出。因此所有的交易輸出都是無法被追蹤的,可以確保收款者的隱私無虞。

而在交易輸入的這端,也就是付款者的隱私,則是藉由環狀簽名(ring signatures)來保護。

環狀簽名是一種數位形式的簽署方式,藉由混合一群簽署者的簽名來製造一份無法分辨來源的簽名,而得以授權一份交易。這可以類比是從一個共同銀行帳戶發出的支票,但無法得知真正的簽署者是誰。這份數位簽名是由一位簽署者與多位非簽署者組成的”環”所簽署,每一位參與者都是同等的。其中真正用來簽署的一次性花費金鑰,是來自於該付款者的前一筆收款交易輸出。其餘非簽署用的數個來源是來自區塊鏈上舊有的交易輸出,作為誘餌。這些輸出將被合成一個新的交易輸入。從第三方的角度來看,每一個交易輸入都是相同而無法區分彼此的。這個過程可以幫助付款者隱藏其先前的交易來源。

此時您可能會產生疑問,如果第三方無法驗證哪一個交易輸出尚未被花費,那要如何防止有人重複的花費同一筆交易輸出呢?

這種狀況可以用金鑰映像(key image)來解決。

金鑰映像是來自於交易輸出被花費時產生的一組加密金鑰,會被包含在每一筆環狀簽名的交易中。基於加密學的原理,每一個交易輸出只會對應一個金鑰映像存在於區塊鏈上,但無法回推是哪一組金鑰映像是由哪一筆交易輸出產生。所有的金鑰映像清單會被記錄於區塊鏈中,使礦工得以驗證交易輸出沒有被重複花費。

讓我們用一個例子來看看這是怎麼運作的。

Alice 想要用環簽大小(ringsize)為5的方式付 Monero 給 Bob。此時5個交易輸入的其中1個輸入即會是來自於 Alice 的錢包,將會在交易中被消耗。其餘4個交易輸入則是隨意的在區塊鏈中挑選而來,作為誘餌。這就會形成一個5個輸入的環狀簽名,每一個輸入皆有可能為真的簽名。
對一個外部的觀察者,包括 Bob 本人,都無法得知哪一個輸入才是真正來自 Alice 的一次性花費金鑰。如此一來,藉由使用環狀簽名的技術來混淆交易輸入的來源, Monero 可以保護付款者的隱私安全,確保每一個 Monero 的來源都是無法追蹤的。

為了要提高交易雙方的隱私保護,環狀簽名保密交易,通常簡稱為 RingCT,被用來隱藏 Monero 的交易金額。RingCT 為環狀簽名協定帶來了許多好處。我們將會在下一篇討論。

如果你有興趣了解是什麼讓 Monero 成為最重視隱私的加密貨幣,請參閱我們其他的文章或參閱 getmonero.org。

本篇翻譯來源
https://github.com/alvinjoelsantos/promo-video/blob/master/ring_signatures.md

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