适用于链上多元场景的门限Schnorr签名方案

摘要

在区块链系统中，共识机制是确保数据一致性和系统安全性的重要环节.然而，频繁的共识场景切换会带来高频次的密钥分发需求，这一过程中，大量的计算负担会集中在参与者身上，直接影响共识效率.针对这一问题，本文提出了一种多场景适用的门限Schnorr签名方案.该方案通过采用分布式密钥分发协议，无需依赖强可信的第三方来完成密钥分发.在不同的应用场景下，系统中的参与者仅需重新选择身份索引，而无需更换私钥或公钥，从而显著减少了重新分发密钥所带来的时间和计算开销.此外，本文设计了一种基于布隆过滤器的去重机制，以低成本对参与成员去重.门限签名的生成条件是当单签名数量超过预设阈值时，签名聚合者能够快速生成合规的门限签名.本文从鲁棒性角度进行了深入分析，并基于离散对数假设，在随机预言模型下证明了该方案的不可伪造性.最后，通过转账和投票两种实际应用场景，并在本地Ganache测试网下对此方案的链上多场景适用性进行了研究.

关键词

门限签名 / Schnorr签名 / 随机预言机模型 / 鲁棒性 / 离散对数 / 布隆过滤器

基金资助

国家自然科学基金项目(62372245)资助