امضا حلقوی (Ring Signature) چیست؟ بررسی جامع فناوری امضای ناشناس!

یکی از دغدغه‌های اصلی کاربران در دنیای کریپتوکارنسی به مسئله حفظ حریم خصوصی و تامین امنیت داده‌ها ارتباط دارد. نیاز مبرم دنیای کریپتوکارنسی به حفظ حریم خصوصی کاربران در حوزه ارز دیجیتال سبب شده تا پیشرفت‌های چشمگیری در حوزه فناوری و پیاده‌سازی شبکه‌های بلاک چینی و توزیع شده اتفاق افتد تا درنهایت سطح قابل قبولی از ناشناس بودن دیجیتالی را برای کاربران فراهم آورد. یکی از راه‌حل‌هایی که در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است به امضا حلقوی (Ring Signature) اختصاص دارد که در آن گروهی از شرکت‌کنندگان مختلف در شبکه‌های بلاک چینی، دور هم جمع شده و یک نفر از آن‌ها تراکنش را امضا می‌نماید. به بیان ساده‌تر، امضا حلقوی نوعی امضای دیجیتالی به شمار می‌رود که از سوی عضوی از یک گروه که دارای کلید هستند، انجام می‌گیرد. 

به امضا حلقوی، امضای ناشناس نیز گفته می‌شود؛ چراکه عملا مشخص نمودن این واقعیت که کدام یک از کلیدهای اعضای گروه به منظور تولید امضا استفاده شده است، به لحاظ محاسباتی غیرممکن به نظر می‌رسد. با توجه به چنین ویژگی‌ استفاده از امضا حلقوی نظر بسیاری از توسعه‌دهندگان ماهیت شبکه‌های بلاک چین را به خود جلب کرده و سوالات و ابهامات زیادی حول آن شکل گرفته است که چنین مسئله‌ای، لزوم آشنایی با امضا حلقوی را چند برابر می‌کند و به همین علت ما این مقاله از بلاگ کریپتوباز را به بررسی جامع ماهیت امضا حلقوی اختصاص داده‌ایم؛ اگر شما هم در این زمینه کنجکاو هستید، تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.

مروری بر تاریخچه امضا حلقوی

قبل از آن که بتوانیم در ارتباط با چیستی و ویژگی‌ها امضا حلقوی مطالبی را بیان کنیم، ضرورت دارد که نگاهی به تاریخچه شکل‌گیری امضا حلقوی داشته باشیم تا پس از آن با دیدی روشن‌تر بتوانید مطالبی که در ادامه به آن‌ها پرداخته خواهد شد را مطالعه نمائید. جالب توجه است بدانید که امضا حلقوی صرفا به دنیای کریپتوکارنسی اختصاص نداشته و در اصل یک امضا دیجیتالی است که در سال 2001 به وسیله افرادی همچون یائل تاومن، آدی شامیر و ران ریوست ابداع شده و سپس در Asiacrypt معرفی گردید. پس از بررسی دقیق ماهیت و چیستی امضا حلقوی روشن خواهد شد که این امضا به امضای گروهی شباهت دارد؛ اما با این تفاوت که عملا هیچ راهی برای شناسایی فرد امضا کننده واقعی تراکنش وجود ندارد! به عنوان مثال تصور کنید که اطلاعاتی محرمانه از کاخ سفید به بیرون درز کرده و بایدن با تیم امنیت سایبری تماس گرفته و می‌گوید که من مطمئن هستم یکی از افراد این گروه اطلاعات محرمانه را فاش کرده است؛ اما دقیقا نمی‌دانم کار کدام یک از شما بوده است!

در روزهای اولیه ابداع این امضای دیجیتالی از امضا حلقوی به عنوان روشی برای جلوگیری از افشای اطلاعات محرمانه (به ویژه از سوی مقامات بلندپایه دولتی) استفاده می‌شد. با گذشت زمان و روشن شدن میزان کارایی فناوری امضای ناشناس، این امضا اول به وسیله تیم توسعه دهنده بیت کوین کر (Bitcoin Core) و سپس به طور رسمی در سال 2015 از سوی آزماشگاه تحقیقاتی مونرو پیشنهاد شده و وارد دنیای کریپتوکارنسی شد.

نگاهی بر چیستی امضا حلقوی

امضا حلقوی به بیان ساده یک نوع امضا دیجیتال رمزنگاری شده است که از جهات مختلفی به امضای گروهی شباهت دارد؛ با این تفاوت که در امضا حلقوی صرفا از مفهوم امضاهای گروهی استفاده شده تا حریم خصوصی کاربران بهتر تامین گردد و عملا امکان شناسایی فرد امضا کننده وجود نخواهد داشت. امضا حلقوی در واقع با پوشاندن سمت ورودی تراکنش به محافظت از فرستنده پرداخته و به گونه‌ای عمل می‌کند تا از نظر محاسباتی امکان تعیین دقیق فرد امضاکننده واقعی تراکنش محال باشد. به بیان بهتر، آنچه که ما در امضا حلقوی تراکنش با آن مواجه هستیم به مراتب پیچیده‌تر از آن چیزی است که در امضاهای دیجیتال معمولی نظیر امضای اشنور (Schnorr Signature) وجود دارد. در امضا حلقوی به چندین کلید عمومی نیاز خواهیم داشت و دقیقا اصطلاح «حلقوی» به این علت به این نوع خاص از امضای دیجیتالی اطلاق می‌گردد که در امضا حلقوی با گروهی از امضاهای دیجیتالی مواجه هستیم که از سوی کاربران مختلفی انجام شده و از آن برای ایجاد پوششی به منظور امضای منحصربه‌فرد تراکنش استفاده می‌شود.

لازم به ذکر است که امضا حلقوی با استفاده از ترکیب کلیدهای حساب کاربری فرستنده و همچنین کلیدهای عمومی موجود در بلاک چین تولید می‌گردند و با توجه به این واقعیت که عملا امکان دسترسی به این که کدام کلیدها در تولید امضای پیچیده به کار رفته به لحاظ محاسباتی غیرممکن است، استفاده از امضا حلقوی، به خوبی قادر است هویت واقعی فرد فرستنده را مخفی نگه دارد. 

بررسی یک مثال

برای تصویرسازی دهنی صحیح از فرآیند امضا حلقوی، یک مثال عملی را با استفاده از مونرو (Monero) XMR مورد بررسی قرار می‌دهیم:

تصور کنید که شما قصد دارید 15 مونرو را به فردی به نام احسان ارسال کنید و برای انجام چنین تراکنشی به سراغ کیف پول مونرو خویش می‌روید. امضای دیجیتالی که قصد دارید برای انجام چنین تراکنشی از آن استفاده کنید، یک کلید خرج کردن یک بار مصرف بوده که با خروجی خرج شده از کیف پول آغاز می‌گردد. در کنار امضاکننده اصلی امضا حلقوی، امضاهای خروجی تراکنش دیگری که غالبا مربوط به گذشته هستند به طور تصادفی از زنجیره بلاکی انتخاب شده و عملیات پوششی فریب در تراکنش را برعهده می‌گیرند. 

کلیه اعضای این حلقه را امضاکنندگانی شکل می‌دهند که از نظر شبکه قادر به انجام چنین معامله‌ای هستند و به همین علت عملا امکان تشخیص امضا کنندگان واقعی از سوی اشخاص ثالث غیرممکن می‌گردد. به بیان بهتر، کلیه خروجی‌های امضا حلقوی با همدیگر ورودی تراکنش را شکل می‌دهند و خالق تراکنش که در این مثال شما هستید، قادر خواهد بود بدون شناساندن خود به سایر اعضای حلقه، مبلغ تراکنش را خرج نماید. لازم به ذکر است که هرچند در این مثال شما از کلید عمومی خود در تراکنش استفاده می‌کنید؛ اما ممکن است به طور کاملا اتوماتیک از چنین کلید عمومی در سایر تراکنش‌های شبکه مونرو، به عنوان یک امضای منحرف کننده استفاده شود. 

امضا حلقوی؛ راه‌حلی برای مصون ماندن از تبانی!

یکی از مشکلات اصلی که در بسیاری از شبکه‌های بلاک چینی نظیر بیت کوین با آن مواجه هستیم، به مسئله قابل ردیابی بودن تراکنش‌ها از سوی افرادی است که آدرس کاربر را می‌دانند و چنین مسئله‌ای به این معناست که مقدار تراکنش، فرد گیرنده و فرستنده کاملا ناشناس نیستند و این مسئله می‌تواند حریم خصوصی کاربران فعال در دنیای کریپتوکارنسی را به خطر اندازد. وجود چنین مسئله‌ای به این واقعیت برمی‌گردد که بلاک چین‌ها به منظور تائید تراکنش به این موضوع نیاز دارند که در وهله اول حساب فرد فرستنده را مورد بررسی قرار دهند تا تائید نمایند که آیا این فرد دارای بودجه کافی برای انجام چنین تراکنشی است یا خیر؛ اما طبیعتا چنین موضوعی را می‌توان یکی از موانع توسعه استفاده از شبکه‌های بلاک چینی به شمار آورد و به همین علت در سال‌های اخیر، راه‌حل‌های متعددی برای ناشناس ماندن تراکنش‌ها از سوی تیم توسعه‌دهنده شبکه‌های بلاک چینی مورد توجه قرار گرفته است که یکی از این راه‌حل‌های موثر، امضا حلقوی نام دارد.

در واقع همان طور که در مطالب فوق مشاهده کردید، در امضا حلقوی ما با گروهی از کلیدها مواجه هستیم که هر یک از آن‌ها واجد انجام چنین تراکنشی هستند و عملا اشخاص ثالث امکان شناسایی امضاکننده حقیقی تراکنش را ندارند و از این طریق امکان حفظ  حریم خصوصی کاربران در شبکه‌های بلاک چینی بهتر فراهم می‌گردد. ناگفته نماند که اگر در ارتباط با ماهیت و چیستی امضا حلقوی سوالی دارید که به پاسخ آن در این مقاله از بلاگ تخصصی وبسایت آموزشی و خبری کریپتوباز اشاره نشده است، می‌توانید سوال خود را در بخش نظرات مطرح کنید تا کارشناسان ما در اسرع وقت به سوال شما پاسخ دهند.