Tanda Tangan Ambang & Kasus Penggunaan di Dunia Nyata

Pembagian rahasia klasik merekonstruksi rahasia di satu titik—sebuah risiko. Tanda tangan ambang batas mendistribusikan proses penandatanganan: k dari n pihak bersama-sama menghasilkan tanda tangan tanpa satu pihak pun pernah memegang kunci pribadi lengkap. Tidak ada rekonstruksi dan tidak ada satu titik kegagalan.

ECDSA ambang batas (t-ECDSA) memungkinkan k pihak menghitung bersama tanda tangan ECDSA atas sebuah pesan. Setiap pihak memegang bagian dari kunci pribadi. Protokol ini menggunakan MPC untuk menghitung tanda tangan tanpa mengungkapkan bagian individual atau kunci gabungannya.

Tanda tangan BLS (Boneh-Lynn-Shacham) pada kurva yang mendukung pairing memungkinkan skema ambang batas yang elegan. Tanda tangan parsial bersifat linear—setiap pihak menandatangani dengan bagiannya, lalu k tanda tangan parsial diagregasikan menggunakan koefisien Lagrange untuk menghasilkan satu tanda tangan BLS.

DKG menghilangkan pihak tepercaya: setiap pihak menghasilkan polinom bagiannya sendiri, menyiarkan komitmen, dan saling bertukar bagian. Kunci publik bersama dihitung tanpa satu pihak pun mengetahui kunci pribadi. Teknik ini digunakan pada validator Ethereum dan modul keamanan perangkat keras terdistribusi.

Bursa seperti Coinbase, Gemini, dan BitGo menggunakan ECDSA ambang batas 2-of-3 atau 3-of-5, atau SSS Shamir, untuk kunci dompet panas. Kunci dompet dingin menggunakan seremoni kunci berbasis perangkat keras dengan bagian Shamir luring yang didistribusikan di berbagai brankas yang terpisah secara geografis.

Thales Luna dan AWS CloudHSM mendukung autentikasi kuorum M-of-N: kunci utama mengharuskan M dari N kartu pintar administrator hadir secara bersamaan untuk operasi sensitif (pembungkusan kunci, penandatanganan). Kartu-kartu tersebut didistribusikan secara geografis.

Kelompok staking Ethereum 2.0 menggunakan tanda tangan BLS ambang batas: beberapa simpul bersama-sama menandatangani pengesahan tanpa mengungkapkan kunci pribadi validator. Jika k-1 simpul luring, proses penandatanganan berhenti dengan aman. Jika k simpul tersedia, proses penandatanganan berlanjut.

Kunci pribadi CA menggunakan pembagian Shamir berbasis seremoni: 5 dari 7 pemegang kunci, masing-masing dengan kartu pintar fisik, harus berkumpul di ruangan aman untuk menandatangani Daftar Pencabutan Sertifikat atau menerbitkan sertifikat CA perantara baru.

FROST (Schnorr Ambang Batas yang Fleksibel dan Dioptimalkan untuk Putaran) menghasilkan tanda tangan Schnorr ambang batas yang kompatibel dengan Bitcoin Taproot dan MuSig2. FROST memerlukan 2 putaran komunikasi dan merupakan teknologi mutakhir saat ini untuk penandatanganan Bitcoin ambang batas.

Skema ambang batas harus menangani pihak-pihak berniat jahat (yang mengirimkan bagian atau tanda tangan tidak valid). Protokol tangguh menggunakan komitmen dan bukti tanpa pengetahuan untuk mendeteksi serta mengecualikan pihak yang curang, sambil tetap melakukan rekonstruksi atau penandatanganan dengan pihak jujur yang tersisa.

Perbandingan fitur: SSS Shamir (membagikan rahasia, sederhana) dibandingkan dengan ECDSA ambang batas (tidak pernah melakukan rekonstruksi, kompleks, berbasis MPC), BLS ambang batas (agregasi bawaan, hanya kurva yang mendukung pairing), dan tanda tangan multipihak (tingkat rantai blok, tidak memerlukan MPC).

Tanda tangan ambang batas mendistribusikan proses penandatanganan tanpa rekonstruksi, dengan menggunakan protokol MPC. Teknik ini diterapkan dalam kustodi kripto, jaringan validator, dan seremoni CA perusahaan. Berikutnya: keacakan kriptografis dan entropi.