Firma digital de BLS

Una firma digital BLS, también conocida como Boneh – Lynn – Shacham ^{[ 1 ]} (BLS), es un esquema de firma criptográfica que permite a un usuario verificar que un firmante es auténtico .

El esquema utiliza un emparejamiento bilineal.${\displaystyle e:G_{1}\times G_{2}\to G_{T}}$, dónde${\displaystyle G_{1},G_{2},}$y${\displaystyle G_{T}}$son grupos de curvas elípticas de orden primo${\displaystyle q}$y una función hash${\displaystyle H}$desde el espacio de mensajes en${\displaystyle G_{1}}$. La firma son elementos de${\displaystyle G_{1}}$, las claves públicas son elementos de${\displaystyle G_{2}}$y la clave secreta es un número entero en${\displaystyle [0,q-1]}$Trabajar en un grupo de curvas elípticas proporciona cierta defensa contra los ataques de cálculo de índices (con la salvedad de que tales ataques aún son posibles en el grupo objetivo) .${\displaystyle G_{T}}$del emparejamiento), lo que permite firmas más cortas que las firmas FDH para un nivel de seguridad similar .

Las firmas producidas por el esquema de firma BLS se denominan a menudo firmas cortas , firmas cortas BLS o simplemente firmas BLS . ^{[ 2 ]} El esquema de firma es demostrablemente seguro (el esquema es existencialmente infalsificable bajo ataques adaptativos de mensajes elegidos ) en el modelo de oráculo aleatorio , asumiendo la intratabilidad del problema computacional de Diffie-Hellman en un grupo de Diffie-Hellman con brecha. ^{[ 1 ]}

Un esquema de firma consta de tres funciones: generar , firmar y verificar . ^{[ 1 ]}

Generación de claves

El algoritmo de generación de claves selecciona la clave privada eligiendo un número entero aleatorio.${\displaystyle x\in [0,q-1]}$. El poseedor de la clave privada publica la clave pública,${\displaystyle g_{2}^{x}}$, dónde${\displaystyle g_{2}}$es un generador de${\displaystyle G_{2}}$.

Firma

Dada la clave privada${\displaystyle x}$y algún mensaje${\displaystyle m}$Calculamos la firma mediante el hash de la cadena de bits.${\displaystyle m}$, como${\displaystyle h=H(m)}$y generamos la firma${\displaystyle \sigma =h^{x}}$.

Verificación

Se le dio una firma${\displaystyle \sigma }$para mensaje${\displaystyle m}$y clave pública${\displaystyle g_{2}^{x}}$, verificamos que${\displaystyle e(\sigma ,g_{2})=e(H(m),g_{2}^{x})}$.

• Único y determinista: para una clave y un mensaje dados, solo hay una firma válida (como RSA PKCS1 v1.5, RSA-FDH y a diferencia de RSA-PSS, DSA, ECDSA, Schnorr y ML-DSA ). ^{[ 3 ]}
• Agregación de firmas: Varias firmas generadas bajo múltiples claves públicas para múltiples mensajes pueden agregarse en una sola firma. ^{[ 4 ]}
• Firmas de umbral simples ^{[ 5 ]} y multifirmas. ^{[ 6 ]}

• La red Chia ha utilizado firmas BLS. ^{[ 10 ] [ 11 ]}
• Para 2021, las firmas BLS se utilizaban en la capa de consenso de Ethereum Proof-of-Stake para agregar firmas de todos los validadores. Cada validador participa en la certificación de la validez de una sola ranura (es decir, bloque) por época de 6,4 minutos. ^{[ 12 ]} El uso de firmas BLS en Ethereum se considera una solución al cuello de botella de verificación solo a mediano plazo, ya que las firmas BLS no son seguras frente a ataques cuánticos . A largo plazo, digamos, entre 2025 y 2030, se espera que la agregación STARK sea un reemplazo directo para la agregación BLS. ^{[ 9 ] [ 13 ]}
• La criptomoneda Skale utiliza el algoritmo de firma BLS. ^{[ 14 ]}
• drand utiliza la curva BLS12-381 como esquema de umbral. ^{[ 15 ]}

• Criptografía basada en emparejamientos

• Descripción resumida del borrador del estándar de Algorand
• Biblioteca PBC de Ben Lynn
• Implementación de firmas BLS de Chia Network (C++)