9 月19 日，由萬向區塊鏈實驗室舉辦的第九屆區塊鏈全球高峰會在上海外灘W 酒店舉辦。高峰會以「下一站，Web3.0 」為核心主題，聚焦Web3.0、AI、DePIN 三大領域，邀請了數十位海內外優秀開發者、專家學者和知名項目創始人共話新紀元下的Web3.0 世界圖景。

DFINITY 首席研究員Jens Groth 以「基於區塊鏈的ECDSA 簽名服務」為主題發表演講。他表示，區塊鏈想要成功的話，必須實現的跨鏈互通性，而且整個世界也需要有這樣的跨鏈互通性。區塊鏈真正吞噬到軟件的世界要達到兩個核心要求，效能與整合。 Jens Groth 表示將持續研究如何持續提升效能，使得IC 上的智慧合約可以直接儲存BTC，並且能和比特幣網路進行互動。

以下為Jens Groth 的演講內容：

Jnes Groth：大家好，我今天想跟大家分享的是我們在Dfinity 的做的工作，就是ECDSA 簽名服務。這裡從宏觀視角介紹一下，區塊鏈想要成功的話，必須要實現的跨鏈互通性，而且整個世界也需要有這樣的跨鏈互通性。所以我們希望在中間做出貢獻，必須做一些硬派研究，我希望從使用者需求的角度一直到加密演算法的角度，來介紹一下要做什麼，以及可以做什麼。首先介紹一下Dfinity 基金會，現在有將近300 員工，是綠色非營利組織。我們在研發方面進行了大量投入，也獲得了大量成果，並發布了許多論文。在幾年之前推出了IC 互聯網計算機，這是我們的區塊鍊網絡，我​​們希望將所有的傳統技術堆疊到區塊鏈平台上，這就是我們希望實現的目標。我們實現從Web2到Web3的遷移，我們在這個領域已經深耕了多年。

我現在跟大家具體介紹一下，所有的人目前都關注的一個核心問題，就是區塊鍊是否會吞噬軟件棧？從Dfinity 的軟件來說，誠然它有很多優勢，這些優勢使得我們能替換現有的IT 站，這從安全性和用戶保護角度來說，都是一件好事，也是優勢。現在它還只是一條小魚，我們希望這條小魚變得越來越大，我們必須證明這是一個可行的理論，並且也會在未來十看到這個理論到底如何變成現實。

現在再看一下區塊鏈，以及區塊鏈會吞噬整個軟件世界會意味著什麼？區塊鏈意味著公共帳本，需要有區塊鏈協議，區塊鏈協議主要是定義區塊鍊網絡中的節點如何實現協作，以及如何達成共識，成塊的順序是什麼等等。我們需要和區塊鏈平台進行交互，在這個平台上面需要有一些實體機能夠和互聯網進行連接，除此之外還需要有執行的範式，還要有Dapp 部署在區塊鏈平台上。除此之外，還要有區塊鏈項目，需要有一些SDK 為開發者所用，在區塊鏈平台上進行Dapp 的開發。需要有一些方式，使得用戶能和平台進行交互，除此之外還需要有社區，能夠和不同的區塊鏈進行交互。所以這一切都非常重要，只有透過這一切的達成，才能夠讓區塊鏈真正吞噬到軟件的世界。

這裡有兩個核心要求，一個核心要求是效能，因為區塊鏈的效能必須提高。人們要獲得像手機一樣的互動體驗，這是對區塊鏈的核心要求。另外一個核心要求就是集成，也就是區塊鏈上的智慧合約需要彼此之間進行互動。要解決第一個核心訴求，也就是區塊鏈到底是否能獲得具有競爭力的效能呢？這就裡面就存在著挑戰，因為對區塊鏈來說，智慧合約的狀態在不同的機器之間進行複製。如果你需要執行一個指令的話，所有的機器都必須要達到共識，所有的機器要達到共識，這決定了下一個狀態是什麼，才能夠去執行。也就是在區塊鏈上執行是存在一些重複的工作，我們透過研究證明了區塊鏈可以和傳統的雲端運算媲美的。這種複製狀態機，也就是透過研究所傳遞出來的訊息，我們研究顯示複製狀態機可以跟傳統服務器競爭，而這個研究報告是我們在2023 年的ATC 大會上發布的。在世紀中這意味著什麼呢？從區塊鏈角度來說效能能達到怎樣的程度呢？我們可以在寫入時延達到1 秒到2 秒，可以和傳統的網路模式相提並論。而讀的時間只有200 毫秒，雖然寫1 秒到2 秒相對較長，但對許多應用來說是可以接受的。例如你做的是面向媒體的應用，用戶發布了什麼東西，等1 秒到2 秒，再在平台上正式發表，這樣的等待時間是用戶可以接受的。我們還有高吞吐量，這是在世紀中的應用，我們每一秒可以做到處理數十萬筆的交易。除此之外智慧合約使我們變得非常強大，智慧合約以非常低的成本儲存數百QB 的資料。我在這裡做一個數據性能對比，從一般情況來說， 32 GB 是它的上限。區塊鏈的效能上限在哪呢？我們進行衡量的單位就是能耗，所以我們對於能耗進行了衡量，處理每一筆交易的耗能低於一個燈泡所需的能耗。

希望我透過剛剛的介紹，讓大家已經相信了，區塊鍊是有潛力、有能力達到所需的效能，能夠真正取代傳統的IT 軟件堆疊。另外一個要求區塊鏈要和世界進行交互，要實現這一點，區塊鏈必須要能夠和用戶進行交互，能夠為用戶提供很好的終端使用體驗。如果用戶開啟一個瀏覽器，並且定向到區塊鍊或區塊鏈上的Dapp，這就是我們希望實現的用戶無縫體驗。我們也希望給開發者很好的體驗，我們並不希望這些開發者在開發過程中變得非常困難。我們希望開發者的開發體驗能非常流暢，一切都能在智慧合約上面完成。整個底層的區塊鏈平台可以解決後續所有的問題，所以用任何喜歡的軟件進行開發，無論是python 還是其他。有一些其他的區塊鏈，也提供其他的手段，例如提供Web3你喜歡的程式語言，編譯程區塊鏈喜歡的底層語言。這就是如何對區塊鏈平台進行管理、升級、優化，最終將如何進行集成，並且透過這樣的方式，逐漸使得用戶接受你的區塊鏈。

這也是我們一直致力於做的事情。我們一切都在鏈上進行託管，也就是說用戶去了IC，可以在IC 統一的界面上看下一代的dapp。如果他們透過投票方式同意升級的話，這個平台就能夠升級，但它們就可以看到下一代的平台，而且我們每一週都會做這樣的投票。我們稱之為硬分叉。這裡展示的就是一些鏈接，如果大家想感受一下IC 的用戶體驗，可以點擊其中的鏈接看一下用戶的體驗。同時我們也有連結是讓開發者感受開發體驗，一切都直接是託管在IC 之上，也就是沒有任何的中間層。

另外我希望專注的是ECDSA 的簽名服務，以及ECDSA 簽名服務帶來怎樣的可能性，它如何助力與dapp 與世界進行交互，在IC 上部署的Dapp 必須從其他地方獲得數據，並且發給其他應用和平台。我們也可以提供相關的服務，使得智慧合約可以做HTB 的請求，我們提供區塊鏈整合的服務。但今天我的主題是ECDSA，也就是我將聚焦在Dapp 如何在IC 上實現和比特幣網絡之間的互動。

我們主要是做跨鏈之間的通信，以及交互，也就是說在IC 智商運行部署的節點，能夠有多個聯繫的方式，去和比特幣網絡的驗證者建立交互和連接。

即使出現了一些比特幣的網絡驗證者是惡意驗證者，IC 網絡上的節點和比特幣網絡之間的連接也不會喪失。這裡的關鍵，就是聽起來很好，已經可以跟比特幣網路通訊。但是比特幣網絡只會接受已經簽署的交易，因為智慧合約是沒有辦法儲存私鑰的，因為智慧合約是複製的。任何節點儲存的數據，並且是複制了節點，乳鴿這個節點是惡意的話，就會有一些竊取私鑰被盜的風險。是這意味著對於需要有簽名服務，我需要一個公鑰，簽名服務說，這就是公鑰。智能合約說，請給簽名。然後就簽名了。現在智慧合約拿到了簽名的交易以後，就可以跟比特幣網路互動了。

我們現在將這個問題又踢到了ECDSA 簽名服務，以及簽名服務如何實現互通的可能性。例如像匿名分享技術，也就是所有的節點集體擁有簽署的金鑰，但是整個節點網路中沒有一個單獨的節點擁有完整的金鑰。通過建立密鑰，我們可以用多簽計算的協議，對於訊息進行簽名。而且透過這樣的方式，我們也實現了安全性，整個節點網路中沒有任何一個單獨的節點對簽名進行篡改。相其實這樣的技術從20 世紀80 年代就已經存在了，所以它的安全性是久經考驗的。它的難點在於，如果在實現安全性的同時，保證它的行營。我們在這方面提出了整體解決方案，同時我們也可以對於節點有很高程度的容錯性。而且實現了非同步交易和非同步通訊。這和多方計算的檔案是不一樣的，你覺得非同步交易或非同步通訊是個很簡單的模型。但是現實是，有時候的話，在通訊過程中會出現一些通訊中斷的。除此之外，在ECDSA 簽名服務方面，也有大量的研究和效能，這實際上是沒有辦法透過ECDSA 最終能得到簽名，這是我們所關注、所致力於研究的領域。現在大家可以看到，我剛剛已經提出了問題，需要一個有效率的方式來解決問題，有什麼方案呢？我提出一個解決方案。 ECDSA 對訊息進行哈希，再進行後續操作。例如我們在這裡一個切片裡面是智慧合約，另外一個切片是我們想要傳遞的訊息。在這樣的情況下，將整個訊息傳遞的話，對訊息進行哈希，僅發送訊息的哈希，這是所產生的原始簽名。另外兩個效能的提升方案，快速跟大家介紹一下。其中就包括大D，這個金鑰是長算法，用來做簽章的。它裡麵包含了一個Y 作為集體的元素。現在的核心在於你不做多方的計算，你首先有一個階段就是你不需要知道訊息的情況下，就可以進行預與，使得簽名過程更快。因為一旦你做了預計算，收到訊息以後，可以快速對訊息進行簽名。從這個角度來說，還是有問題的，就是它是否還是安全的。你先進行了預警，然後進行發布，這一步是否安全？我們對其進行了安全性分析，最後得出的結論，如果你不跟原始的簽名相結合的話，是完全不安全的。

還最後一個優化方案，就是加法密鑰派生。想一下，我們有ECDSA 的簽名服務，它有數百萬個不同智能合約，管理數百萬個的密鑰，這是很貴的。因為它需要先生成密鑰，如果有些節點離開網絡，就需要進行密鑰的流轉。我們對此的解決方案是，透過單一的主密鑰再衍生或衍生出其他密鑰，透過演算法來實現。這裡的話，已經有相關的標準，比如說像這個標準，就告訴你如何利用智能合約ID 去衍生出公共的數字E。也就是透過這種方式，你只需要管理一個主密鑰。從安全性來說，它和預計算結合，安全性是否符合要求？這是一個值得研究的課題。我們做了很多優化，這些優化都帶來了安全性問題，我們需要有降低風險的措施。其中包括一個解決方案，就是我預先簽名，對簽名預先計算，進行公開隨機化。透過這樣的方法，可以透過預先簽署、預期計算的方式，提升它的效率。

所以我們對所有不同的組合進行了對比，包括預先簽署的公開、加法、密鑰、派生，以及原始簽名等等，這一切都是在2022 年發表的研究論文。這張幻燈片展示的就是我們分析的結果，需要的就是在這些不同的LOGO 之間，依照你的需求進行篩選。這使得我們成功完成IC 與比特幣網絡之間的集成，雖然仍然很慢，但考慮到比特幣的交易處理速度只有每秒7 個交易，我們可以做ECDSA 的簽名服務。無論是和比特幣的集成，還是和以太坊的集成，還是和其他幣的集成，都可以做。我們持續研究的是如何持續提升性能，我們也會看其他簽名，例如石墨簽名，可以實現更快的處理速度，凡此種種，就使得IC 上的智能合約可以直接存儲BTC，並且能和比特幣網絡進行交互，非常感謝各位的聆聽！