比特币上的有状态多重签名

无需链下通信

介绍

随着区块链和加密货币空间的发展，越来越需要增强安全措施来保护数字资产。应对这一挑战的突出解决方案之一是多重签名（多重签名）钱包。这些钱包在执行交易之前需要多方签名，从而提供额外的安全层来防止未经授权的访问和欺诈。

图片来源CoinDesk

传统的多重签名钱包需要各方进行带外（链下）通信以收集所有签名。我们引入了一种智能合约，可以直接在区块链上收集签名。智能合约会跟踪这些签名，一旦达到设定的阈值，就可以解锁资金。例如，当多重签名组中的各方彼此不认识时，这可能很有用。

传统多重签名钱包

多重签名钱包通常需要 M-of-N 签名（来自一组 N 个参与者的 M 个签名）来授权交易。这些钱包在管理数字资产方面越来越受欢迎，特别是在以下场景中：

联名账户，需要多个家庭成员或商业伙伴批准交易。
托管服务，中立的第三方持有资金直到满足预定条件。
安全存储，一个用户持有多个密钥以防止未经授权的访问。

传统的多重签名钱包需要在各方之间交换部分签名的交易，然后才能将它们提交到链上。

链上签名收集

在接下来的步骤中，我们已经开发了一个允许链上签名收集的多重签名智能合约。

智能合约部署在区块链上，指定最小签名数 M 和授权签名者列表 N。它有一个状态：到目前为止收集的签名列表，初始化为零。
每当使用新签名调用合约时，如果它是有效的和新的，它就会被添加到状态中。
一旦达到阈值 M，智能合约就会支付到预定义的目标地址。

下面是用 sCrypt 编写的完整代码。

export type Owner = {
    pubKey: PubKey
    validated: boolean
}

export class StatefulMultiSig extends SmartContract {
    // N of M signatures required.
    static readonly N = 2
    static readonly M = 3

    // Payment destination once signature threshold is reached.
    @prop()
    dest: PubKeyHash

    // Public keys of the owners along with boolean flags, that
    // indicate if their sig was already validated.
    @prop(true)
    owners: FixedArray<Owner, typeof StatefulMultiSig.M>

    constructor(
        dest: PubKeyHash,
        owners: FixedArray<Owner, typeof StatefulMultiSig.M>
    ) {
        super(...arguments)
        this.dest = dest
        this.owners = owners
    }

    @method(SigHash.ANYONECANPAY_SINGLE)
    public pay() {
        // Check if threshold was reached.
        let nValid = 0n
        for (let i = 0; i < StatefulMultiSig.M; i++) {
            if (this.owners[i].validated) {
                nValid += 1n
            }
        }
        assert(
            nValid >= BigInt(StatefulMultiSig.N),
            'Not enough valid signatures.'
        )

        // Make sure balance in the contract does not change.
        const amount: bigint = this.ctx.utxo.value
        // Pay destination address
        const output: ByteString = Utils.buildPublicKeyHashOutput(
            this.dest,
            amount
        )
        // Verify unlocking tx has this output.
        assert(this.ctx.hashOutputs == hash256(output), 'hashOutputs mismatch')
    }

    @method(SigHash.ANYONECANPAY_SINGLE)
    public add(sig: Sig, pubKeyIdx: bigint) {
        let added = false

        for (let i = 0; i < StatefulMultiSig.M; i++) {
            if (BigInt(i) == pubKeyIdx) {
                const owner = this.owners[i]
                const valid = this.checkSig(sig, owner.pubKey)
                if (valid && !owner.validated) {
                    // Toggle flag.
                    this.owners[i].validated = true
                    added = true
                }
            }
        }

        // Make sure at least one new valid sig was added.
        assert(added, 'No new valid signature was provided.')

        // Make sure balance in the contract does not change.
        const amount: bigint = this.ctx.utxo.value
        // Output containing the latest state.
        const output: ByteString = this.buildStateOutput(amount)
        // Verify unlocking tx has this single output.
        assert(this.ctx.hashOutputs == hash256(output), 'hashOutputs mismatch')
    }
}