FUSION分布式签名技术

20180712

原创作者：何照君 FUSION Foundation

当前无论是区块链1.0的比特币，还是区块链2.0的以太坊，以及数以千计的竞争链，各个链如同局域网，相互之间无法连接，极大的限制了区块链的应用空间，无法形成真正的价值互联网。针对跨链问题，目前主流的跨链技术包括：公证人机制、哈希锁定、侧链/中继技术，以及最新的分布式签名技术，详见：跨链技术。

FUSION项目实现的分布式签名技术使得用户可以把拥有的数字资产跨链Lock-in至同一区块链平台，也可以随时跨链Lock-out至指定账户。该技术支持所有以加密算法控制的数字资产，包括99%以上的主流加密数字资产：BTC、ETH、USTD和ERC-20 Token等。这项首次被开发应用的技术将成为区块链发展史上的重要里程碑之一。

比特币支持私钥签名和多重签名技术，分布式签名基于区块链最核心的密码相关技术，综合采用了分布式密钥生成、秘密共享、门限签名、承诺方案、同态加密和零知识证明等密码学算法。

以下表格对不同签名技术进行对比：

密码技术	私钥签名	多重签名	分布式签名
加密方案	公钥加密	公钥加密	公钥加密
密码算法	ECC	ECC, MultiSig	ECC, DKG, 同态加密, 零知识证明,门限签名
去中心化程度	中心化	多中心化	去中心化
跨链支持	不支持	不支持	支持
实现难度	简单	中等	复杂
安全性	可证明安全	可证明安全	可证明安全
实现项目	比特币/以太坊等	比特币/以太坊等	FUSION

私钥签名

公钥加密发明于20世纪70年代，它是计算机和信息安全的数学基础，也是比特币的基石。比特币的所有权是通过公私钥、地址和签名来确立的。公私钥实际上并不是存储在网络中，而是由用户生成并存储在一个钱包文件中。存储在用户钱包中的密钥完全独立于比特币网络，可以由用户的钱包软件生成并管理，而无需连接至区块链网络。公钥加密实现了比特币的诸多特性，包括去中心化信任、所有权认证和基于密码学证明的安全模型。

每笔比特币交易都需要一个有效的签名才会被存储在区块链中。只有对应的私钥才能够产生有效的数字签名，因此拥有比特币的私钥副本就拥有了该账户的比特币控制权。密钥是成对出现的，由一个私钥和一个公钥所组成。公钥就像银行的账号，而私钥就像账户的密码。在比特币系统中，公钥用于接收比特币，而私钥用于支付比特币时的交易签名。支付比特币时，比特币的当前所有者需要在交易中提交其公钥和签名，比特币网络中的所有人收到这笔交易后都可以通过所提交的公钥和签名进行验证，并确认该交易是否有效，也就是确认支付者在该时刻对所交易的比特币拥有所有权。

多重签名

2014年2月MT.Gox交易所被黑客盗窃损失了接近85万个比特币，约占比特币总量的7%，按当时汇率估计约值4.73亿美元。交易所被盗等安全问题频发，促使比特币多重签名技术快速发展，多重签名是比特币发展史上的一个里程碑。简单地说，比特币多重签名使得花费比特币时需要用多个私钥来签名验证后才会被比特币网络接受，这提升了比特币的安全性，黑客需要获得足够数量的私钥才能够将比特币转到自己的地址。

一般来说一个比特币地址对应一个私钥，动用这个地址中的比特币需要私钥的拥有者签名交易。而多重签名技术，就是交易比特币时需要多个私钥签名才有效。比如说，某个地址对应有3个私钥，而必须至少有其中任意2个私钥参与签名才能交易成功，只有1个私钥参与签名则是无效的。而这个2/3可以推广到任意的m/n，比如3/3、3/5、6/11等，比特币中n最大为15，目前使用最多的是2/3签名方案。

分布式签名

区块链最大的特点是没有中心化的节点可以控制整个网络，而目前主流的数字货币交易所却是由一个或多个共同利益方控制的。当用户持有BTC想兑换成ETH时，目前只能通过中心化交易所实现。快速发展的DEX去中心化交易所大部分是基于以太坊开发的，只能兑换ERC20代币。

分布式签名技术从最底层密码算法解决跨链去中心化信任问题。Lock-in后的数字资产是由区块链网络分布在全球的成千上万个非中心化节点以分布式密钥算法进行管理，通过DKG技术生成分布式私钥，通过commitment算法防止恶意攻击，通过同态加密实现密文处理，通过零知识证明实现隐私验证，最终实现分布式签名算法。这些算法经过证明安全，就像比特币加密算法一样安全。Lock-in后的资产账本是公开记录在FUSION区块链上并且无法篡改的，用户可以放心的信任开源代码和加密算法。

应用场景

去中心化跨链交易：分布式签名技术解决了跨链问题，可以实现透明、公平、安全的去中心化交易，而且不仅仅是ERC20代币，只要签名算法和比特币一致的都可以直接交易，也就是说目前绝大部分币种可以直接交易。
主网上线映射：拿近期的EOS映射举例，由于EOS缺少和以太坊的跨链交互能力，为数不少的用户在复杂的映射过程中丢失了私钥造成资产损失。分布式签名技术使得FUSION拥有巨大的优势，对于用户来说，映射过程极其简单，就像从ATM获取现金一样方便。用户只需要在支持FUSION的钱包进行一键操作：Lock-in代币后Lock-out获取主网原链代币。
资产上链：分布式签名技术基于公钥加密算法，这使得一切以私钥控制的数字资产Lock-in至FUSION链上并且代币化流通成为可能。不仅是数字货币，还包括传统金融资产，以及房产、汽车、酒店等传统资产，资产代币化流通使得许多新的商业模式得以实现。

未来展望

区块链的兴起使人们看到了价值互联网的前景，但是现有区块链网络在互通性、安全性等方面还存在许多瓶颈，这使得现有加密数字资产很难实现跨链的价值转移。

FUSION的分布式签名技术以一种更加创新的方式让不同数字货币都能Lock-in到一条公有链上，从而可以使这些资产在同一条链上实现多币种智能合约，极大的提高了价值互联网的互通性，并成为加密金融的基础设施。它就像价值互联网上的“高速公路”，能够轻松实现各种数字资产之间的价值转移及面向加密金融服务的多币种智能合约，从而推动FUSION加密金融平台的发展，共建一个全新的生态系统。

本文为何照君 FUSION Foundation原创文章。授权“零识区块链”发表，转载此文须经原作者同意。

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