THE:研究 | 多重签名与多方计算：哪个更安全？

MikeBelshe文

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https://blog.bitgo.com/multi-sig-vs-mpc-which-is-more-secure-699ecefc8430

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由于其强大的安全性和强大的认证特性，我们在六年多的时间里一直在倡导使用多重签名钱包。但是，我们一直在评估新的加密技术进展，而在最近几个月中，一种被称为多方计算的新技术经常被引用。多方计算为沙米尔秘密共享提供了一种的强大替代方案，一些钱包提供商认为，多方计算可能比多重签名技术更安全、更易于使用。在本文中，我们将描述多方计算及其与多重签名钱包安全性有何不同。我们认为，多方计算与多重签名技术结合使用时可以提供实用性，但是我们不认为目前这是一种明智的多重签名技术替代方法。

动态 | 英国区块链协会杂志公布2019年最佳研究论文，李国权入选:今日，英国区块链协会杂志（The Journal of the British Blockchain Association）公布2019年最佳研究论文名单，包含计算机科学，网络安全或密码学；加密经济学或区块链经济学；数字资产/代币，银行或金融；人文，社会科学或公益区块链四大类别，共计8篇文章。新加坡新跃社科大学教授李国权论文《新加坡对数字通证公开发行的支持：现状与影响》成功入选。[2019/12/3]

多方计算的背景

多方计算是一种相对较新的加密方法，可以将私钥分成多个部分。人们经常把它和一种叫做沙米尔秘密共享的技术相提并论，该技术自20世纪70年代后期开始出现，用于将单个私钥拆分为多个部分。两种技术之间的关键概念是，一个密钥对的私有部分可以被分为N个部分，因此，为了使用私钥创建签名，需要将这些部分中的M个放在一起。此类技术被称为?M-of-N，其中N个总部分中的M个部分保护底层数据。

声音 | 人民银行研究局局长徐忠：金融科技的发展体现了区块链等技术对金融行业的影响:据腾讯财经消息，11月17日，中国人民银行研究局局长徐忠出席“2018全球金融科技（北京）峰会时表示，金融科技在全球范围内已是一个普遍发展趋势。当然，在这个过程中也体现了移动通讯、云计算、大数据、人工智能、区块链技术对金融行业的影响。金融科技的影响已经从支付、身份管理、征信、信息安全等金融设施领域开始，并深入到风险管理、金融资源配置等核心业务环节。与金融科技有关的运营风险、技术风险以及模型和算法风险将在金融监管中越来越受到重视。[2018/11/17]

和多重签名技术一样，沙米尔秘密共享和多方计算都可以帮助减轻两个关键风险：

盗窃

如果少于M个部分被盗或被黑客入侵，对手就不可能生成有效的签名

损失

在大多数情况下，一部分无意损失可以通过备用部分来弥补。

声音 | 银谷科技研究院院长王宝：区块链是对传统金融赋能:据中国信息网消息，日前，银谷金融科技研究院发布了《银谷金融科技研究院区块链金融应用白皮书(2018)》，银谷金融科技研究院院长王宝表示：“区块链技术在金融领域的应用前景非常广阔，它不是耸人听闻的对传统金融业务的颠覆和取代，而是对行业创新的赋能和增效。”[2018/10/20]

与沙米尔秘密共享相比，多方计算具有一项重要优势。对于沙米尔秘密共享，在将其用于签名之前，需要先在单台机器上重新组装密钥的独立部分。这会在重新组装密钥的机器上产生一个单一故障点。相比之下，多方计算不需要在单台机器上重新组装各个部分。相反，每个部分都可以在单独的机器上用于数学函数，并且，只有在把M个部分应用于此数学函数之后，签名才有效。这使得每个部分都可以保持完全分离，并避免了单一故障点。

沙米尔秘密共享和多方计算的一个有趣的好处是，它们可以在区块链不知道利用了它们的情况下使用。这对某些尚不提供原生多重签名功能的区块链来说意义重大，因为多方计算签名可以在外部应用。

中国人民大学国际货币所研究员李虹含：将区块链技术整合到现行的银行体系中所需成本较大:据新浪财经消息，中国人民大学国际货币所研究员李虹含近日表示，将区块链技术整合到现行的银行体系中所需成本较大“这不仅需要在创造经济效益的同时符合监管部门的要求，还需要与传统的银行业务和资本市场的基础设施进行良好的对接。因而去中心化的技术要进行重新部署，除了消耗较大的人力、物力、财力，还必须对银行自身和相关部门的体制机制进行改革，这会遇到较大阻力。”[2018/6/25]

与多重签名的比较

从功能的角度来看，每个签名钱包使用M-of-N密钥的多重签名钱包类似于基于多方计算的钱包，后者将单签名钱包的M-of-N部分用作密钥。不同之处在于，多重签名钱包将使用由不同私钥生成的独特签名来保护钱包，而多方计算仅使用创建单个签名，而与参与的私钥部分的数量无关。

签名可追究性

内蒙古发展研究中心主任：区块链等新产业助力“数字内蒙古”的建设:6月6日，“数字中国新时代北京峰会”在北京举办。内蒙古发展研究中心主任杨臣华在演讲中表示，目前，内蒙古各领域数字化应用已全面铺开，互联网、大数据、人工智能、区块链等新产业、新业态正在快速兴起，“数字内蒙古”建设成效显著。面向未来，内蒙古要紧紧围绕“数字中国”建设，推进数字内蒙古、智慧内蒙古建设。[2018/6/8]

基于多方计算的钱包引入了一个在多重签名钱包那里不存在的重大问题：可追究性。对于多重签名的钱包，我们总是很清楚地使用了哪些私钥来签名交易。这很重要，因为我们通常会将单把私钥分配给特定个人，并且了解参与签名交易的人员至关重要。但是，使用基于多方计算的签名，我们无法区分使用了哪个密钥部分来签名交易。多方计算完成后，所有签名看起来都是相同的。

可追究性听起来似乎并不是一个巨大的缺点，但它在货币系统中至关重要，尤其是在考虑通常用于密钥各个部分的人员和存储类型的差异时：

人员

密钥可能存储在不同的人那里。如果密钥存储在公司高管那里，并且其中有2人合谋监守自盗，那么调查人员将如何知道谁是犯罪分子？当被问到谁签署了交易时，无辜的高管将如何为自己辩护？

地理

密钥可能存储在几个分开的位置。如果需要存储在5个位置的3把私钥，则取证的一个关键部分就是要知道哪些位置参与了交易。

多机构

安全密钥材料可以存储在几个分开的公司那里。如今，一种常见的做法是向独立公司的独立各方提供备份密钥。当可以明确标识备用密钥，正如多重签名安全性时，资金所有人就不会被备用持有者盗取资金。但是，如果多方计算取消了可追究性，则备份持有者将不愿意持有备份密钥，因为无法区分备份密钥持有者是否参与了欺诈交易。

同行评审

当今的许多多方计算实现者都在使用专有的实现和方法，都只有有限的公开评审或根本没有。正如施奈尔在《论安全》中所说：“从最笨拙的业余爱好者到最好的密码学家，任何人都可以创建自己无法破解的算法。”不幸的是，许多加密算法从未在数学上被证明是有效的——相反，密码学家在接受算法可信且安全之前依赖于同行评审和足够的评审时间。由于椭圆曲线数字签名算法多方计算太新了，因此供应商不愿分享他们的算法、源代码和实现细节。当前的实现已经提交了许多专利申请，这可能进一步限制这些工具的使用。缺乏透明度以及限制访问这些算法的企图，使得我们无法验证其正确性或安全性，或预测可能的许可成本。

相比之下，多重签名技术是经过实践检验的。它采用了众所周知的、经过严格审查的算法，并具有多种实现方式。基于多重签名的钱包不承担额外的加密风险，它们使用的是在实践中经过最严格审查和了解的简单加密算法。

缺乏硬件安全模块支持

同样，基于多方计算的签名的问题还在于缺乏支持该技术的工业级硬件安全模块。尽管硬件安全模块被金融机构用于保护私钥已有数十年，但当前的硬件安全模块并不支持全新的多方计算加密。安全专家早就认识到，必须通过硬件安全模块专门存储和访问密钥，才能维护基本安全性，多方计算也不例外。密钥或密钥的部分必须被安全地存储。如果多方计算实现者们不为其技术建立起定制化的硬件安全模块，我们可以说它的安全性低于单一密钥系统。

对冷存储和硬件安全模块需求的影响

多方计算的一些支持者提出，多方计算消除了对“冷存储”的需求，但事实并非如此。

“冷存储”仅指私钥离线存储的任何钱包。类似地，“热存储”指的是在线存储私钥的钱包。无论是一把还是三把私钥，无论是否使用多方计算，保护私钥的需求都完全相同。

事实是，黑客继续困扰着整个行业。Facebook已被黑客入侵。Google已被黑客入侵。美国政府屡遭黑客入侵。如果多方计算私钥部分在线存储，则它们与在线存储的任何其他数据一样容易遭受黑客和盗窃的风险。

结论

综上所述，当今数字钱包最强大的安全性仍然是多重签名钱包。通过将一把或多把私钥分成多个部分，多方计算可用于增强现有的多重签名方案。例如，如果利用三个人来保护一个2-3多重签名钱包，那么这三个用户中的每个人都可以使用多方计算细分其私钥，并将其多方计算密钥部分存储在独立的机器上。但是，完全依赖多方计算技术而没有多重签名保护，会降低安全保护并显著消除交易-时间的可追究性。

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