Что такое цифровая подпись в блокчейне и зачем она нужна 

Подпись — инструмент со своей историей. Раньше послания скрепляли печатями, чтобы показать, что отправитель — высокопоставленное лицо. С развитием грамотности новым способом подтверждения стала подпись — особый символ, которым человек обозначает себя. В мире криптовалют тоже есть свои подписи — цифровые. В этой статье мы расскажем о принципах работы цифровой подписи в блокчейне. 

Что такое цифровая подпись

Цифровая подпись — уникальный код, он же приватный ключ. Ключа нет в открытом доступе и принадлежит он только пользователю. С помощью приватного ключа подтверждаются и распространяются сделки. Их автоматически проверяет система, а подпись есть в каждой транзакции. Благодаря приватному ключу сделки совершаются именно с вами, а не с посторонними людьми. 

Обстановка на рынке криптовалюты без цифровой подписи была бы следующей:

• Вы хотите продать биткоин
• Создаёте контракт на его продажу 
• У вас списывают биткоин 
• Оплату получает другой пользователь, который продал биткоин одновременно с вами
• С вас списали ещё криптовалюту в другую сделку, которой у вас даже нет, баланс ушел в минус
• Вам по ошибке зачислили криптовалюту, которую вы не хотели покупать
• Её обменяли на другую криптовалюту внутри вашего кошелька

Звучит бредово, но без цифровой подписи одну сделку нельзя было бы отличить от другой, равно как и участников сделки. Со стороны это выглядело бы как торговля между сотней клонов, где все путаются и получают не то что хотели. 

Подпись же определяет конкретного пользователя и его запрос. Система автоматически считывает запрос по внутренним алгоритмам и шифрует. 

Зачем цифровая подпись нужна в блокчейне

В блокчейне цифровая подпись нужна для четкого понимания, кому и что переводить. Представим что механизма подписи не существовало бы. Контракты выглядели бы так: «Вася купил у Лёхи биткоин за 114 тысяч долларов». Васей и Лёх по всему миру много, какой конкретно Вася купил биткоин и какой конкретно Лёха продал — непонятно без подписи. Система бы просто искала максимально подходящих по параметрам участников и проводила обмен криптой. Единственное что не менялось бы — это что кто-то кому-то продал биткоин.

С цифровой подписью та же сделка выглядела бы так: «01.09.2025 в 14:37:42 по мск Лебеда Василий Михайлович, с ноутбука Asus Notebook 3  купил биткоин у Парова Алексея Игоревича, проживающего в Свердловске». Сделка приобрела детали, которые не позволят перепутать участников сделки с другими торговцами. По сути это и делает цифровая подпись. Она уникальна для каждого пользователя. 

В системе блокчейна есть два ключа — публичный и приватный. Публичный ключ — это язык шифрования, у биткоина он называется — SHA 256. Приватный ключ — данные об одной стороне сделки, которую система зашифровывает.

Просто скопировать и вставить чужой ключ не получится. Допустим вы видите ключ: «185f8db32271fe25f561a6fc938b2e264306ec304eda518007d1764826381969». Казалось бы: аллилуя, украл чей-то криптокошелёк. Вы вводите этот ключ и… ничего, ошибка. То что вы ввели, для системы просто набор цифр и букв, которые снова начинают шифровать и выводить как цифровую подпись. Чтобы достать именно подпись, а не её закодированный вид, нужно узнать изначальное слово, из которого получился код. В примере это было слово: «Hello».   

Алгоритмы цифровой подписи

RSA

Первый алгоритм цифровой подписи, который сейчас используется реже, в сравнении с аналогами. Из-за того что он самый старый и самый надёжный — цифровые подписи в этом алгоритме идут в виде слова из 1700-1800 символов. Взломать такой код или угадать его — практически нереально, но и весит в байтах он больше остальных. Проблема в том, что проверять пользователям эту подпись тоже тяжело — каждый символ надо отдельно перебрать, а сделки в алгоритме весят больше остальных, что замедляет работу всей системы. 

ECDSA 

Этот алгоритм используют биткоин и Ethereum. Строится на особых геометрических кривых — эллиптических. Каждый раз при транзакции, на условном графике кривой, система случайно выбирает две точки и присваивает их координаты участникам сделки. Созданные точки и являются приватными ключами. Новая сделка — новая цифровая подпись. 

Весят такие подписи в десятки раз меньше кодов из RSA, но в очень редких случаях точки могут совпасть. Тем не менее такой способ кодировать информацию надёжен, потому что криптографы в Сассекском университете Британии посчитали, что для взлома таких паролей нужна аппаратура в 13 миллионов кубитов мощности. Самый мощный компьютер на момент 2019 года выдавал 72 кубита. 

EdDSA

Более развитая версия ECDSA, где точки для подписи всегда одни и те же. Значение координат закрепляется за конкретным пользователем и повторяется в каждой транзакции. Если на кривой заканчивается место — её просто продляют для появления новых точек. Такой алгоритм работает быстрее из-за того, что не нужно каждый раз высчитывать и сверять случайные точки. На нём работают Solana и Cardano.   

Преимущества и ограничение технологии

Цифровая подпись позволяет отличать одних пользователей сделки от других, причём делать это автономно. Благодаря этой технологии блокчейн работает стабильно, а покупка и продажа криптовалюты не превращается в хаос. Эта система не зависит от человека, что исключает риск человеческой ошибки. Вместе с тем, цифровая подпись обладает теми же проблемами, что и криптовалютные проекты. Чем безопаснее тип подписи в проекте, тем он больше весит и медленнее работает. 

Например, алгоритм RSA надёжнее аналогов за счёт того, что цифровая подпись формируется на случайную длину символов, при этом символы могут быть абсолютно случайными, но построение криптовалюты на таком алгоритме сложнее — система весит больше и дольше обрабатывает запросы из-за длины подписей. Алгоритм ECDSA, который использует биткоин, менее надёжен и не защищен от случайного совпадения подписей, однако его система весит меньше, а также сделки обрабатываются быстрее, чем в RSA. 

Схожие проблемы есть и в трилемме блокчейна — концепции, которая определяет три ключевых аспекта любого блокчейна: децентрализацию, безопасность и масштабируемость. Эти три основы формируют треугольник, где каждая сторона зависит от другой. По сути он строится на пропорциях — чем больше децентрализация, тем ниже уровень безопасности. Эту проблему ещё не удалось решить, хотя криптовалютное сообщество продолжает искать способы для этого. 

Применение цифровых подписей

Цифровые подписи нужны как криптовалютным проектам, так и их участникам. Для пользователей — это гарантия нормальной работы сделок без ошибок в переводе и количестве переводимой валюты. Для криптовалютных проектов — стабильность работы системы и чёткое разграничение пользователей между собой.

Вместе с цифровой подписью работают смарт-контракты —- программы, которые работают автоматически, при выполнении прописанных в них условий. Цифровая подпись определяет в отношении кого распространяется контракт, а также не позволяет сторонним участникам влиять на его выполнение.   

Цифровые подписи обретают более осязаемое выражение в мире NFT. Возможно в будущем станут популярны контракты на основе технологии NFT с таким видом цифровой подписи.

Заключение

Цифровая подпись в блокчейне работает как идентификатор для каждой сделки. Без неё система не смогла бы отличить одного пользователя от другого, и отправка криптовалюты превратилась бы в лотерею, где ваши деньги по ошибке мог получить кто-то другой. Именно подпись гарантирует, что активы уйдут по правильному адресу и только с вашего согласия.

Разные блокчейны выбирают свой путь: одни, как Bitcoin, используют алгоритм ECDSA ради скорости, другие могли бы выбрать сверхнадёжный, но медленный RSA. Этот выбор напрямую влияет на пользователя: от него зависит, как быстро будет обработана транзакция и насколько сложной будет система безопасности.

Внешне цифровая подпись — это набор рандомных символов, но по факту — ключевая технология, которая обеспечивает порядок и поддерживает безопасность. Без неё не будет работать ни блокчейн, ни монеты, ни транзакции, ни смарт-контракты. Вот такой мааааленький винтик в огромной блокчейновой машине 🙂