Digital Signature

Technisch gesehen entsteht eine digitale Signatur durch einen Algorithmus, der den Private Key des Unterzeichners mit den zu signierenden Daten kombiniert, meist einem komprimierten Hash der Transaktion statt der rohen Nachricht selbst. Das Ergebnis ist ein Zahlenpaar, das jeder mit dem passenden Public Key gegen die ursprünglichen Daten prüfen kann, ohne den Private Key jemals zu sehen. Ändert sich auch nur ein einziges Byte der signierten Daten, wird die Signatur ungültig, und genau das verleiht Blockchains ihre Manipulationssicherheit.

Die meisten Blockchains setzen auf Elliptic-Curve-Verfahren statt auf ältere Systeme wie RSA, da diese bei deutlich kleineren Schlüsseln die gleiche Sicherheit und eine schnellere Verifizierung bieten, was wichtig ist, wenn pro Block Tausende Signaturen geprüft werden müssen. Bitcoin und Ethereum setzten ursprünglich auf ECDSA über die secp256k1-Kurve. Bitcoins Taproot-Upgrade von 2021 brachte Unterstützung für Schnorr-Signaturen, die linear sind und aggregiert werden können, sodass mehrere Unterzeichner ihre Signaturen zu einer kompakten Signatur zusammenfassen können und eine Multisignature-Ausgabe on-chain wie eine gewöhnliche aussieht. Andere Netzwerke nutzen Varianten wie EdDSA für schnelleres, seitenkanalresistentes Signieren.

Digitale Signaturen autorisieren nicht nur Ausgaben, sondern bilden auch die Grundlage für das Signieren von Nachrichten bei Wallet-Logins, Off-Chain-Freigaben und Smart-Contract-Permits. Die größte Schwachstelle liegt im Schlüsselmanagement: Geht der Private Key verloren oder wird er geleakt, kann jeder eine gültige Signatur fälschen, und die heutigen Elliptic-Curve-Verfahren gelten zudem als anfällig für ausreichend leistungsfähige künftige Quantencomputer, was die Forschung an Post-Quanten-Alternativen für Signaturen vorantreibt.