Bulletin hebdomadaire Bitcoin Optech #264

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Bulletin d’information hebdomadaire Bitcoin Optech du 16 août 2023 traduit par@copinmalin.

Le bulletin de la semaine résume une discussion sur l’ajout de dates d’expiration aux adresses de paiement silencieux et donne un aperçu d’un projet de BIP pour le payjoin sans serveur. Un rapport complet décrit la mise en œuvre et le déploiement d’un portefeuille basé sur MuSig2 pour les multisignatures sans script. Le bulletin comporte également nos sections régulières avec des annonces de mises à jour et versions candidates, ainsi que les changements apportés aux principaux logiciels d’infrastructure Bitcoin.

Nouvelles

• Ajout de métadonnées d’expiration aux adresses de paiement silencieux : Peter Todd a posté sur la liste de diffusion Bitcoin-Dev une recommandation visant à ajouter une date d’expiration choisie par l’utilisateur aux adresses pour les paiements silencieux. Contrairement aux adresses Bitcoin classiques qui entraînent une liaison de sortie si elles sont utilisées pour recevoir plusieurs paiements, les adresses pour les paiements silencieux entraînent un script de sortie unique à chaque utilisation correcte. Cela peut améliorer considérablement la confidentialité lorsqu’il est impossible ou peu pratique pour les destinataires de fournir aux payeurs une adresse régulière différente pour chaque paiement séparé.

  Peter Todd note qu’il serait souhaitable que toutes les adresses expirent : à un moment donné, la plupart des utilisateurs cesseront d’utiliser un portefeuille. L’utilisation attendue unique des adresses classiques rend l’expiration moins préoccupante, mais l’utilisation répétée attendue des paiements silencieux rend plus important qu’ils incluent une durée de validité. Il suggère l’inclusion soit d’une durée d’expiration de deux octets dans les adresses qui prendrait en charge des dates d’expiration allant jusqu’à 180 ans à partir de maintenant, soit d’une durée de trois octets qui prendrait en charge des dates d’expiration allant jusqu’à environ 45 000 ans à partir de maintenant.

  La recommandation a suscité une discussion modérée sur la liste de diffusion, sans résolution claire à l’heure actuelle.

• Payjoin sans serveur : Dan Gould a posté sur la liste de diffusion Bitcoin-Dev un projet de BIP pour le payjoin sans serveur (voir Newsletter #236). En soi, payjoin tel que spécifié dans BIP78 attend que le destinataire exploite un serveur pour accepter en toute sécurité des PSBT des payeurs. Gould propose un modèle de relais asynchrone qui commencerait par un destinataire utilisant une URI BIP21 pour déclarer le serveur de relais et la clé de chiffrement symétrique qu’il souhaite utiliser pour recevoir les paiements payjoin. Le payeur chiffrerait un PSBT de sa transaction et le soumettrait au relais souhaité par le destinataire. Le destinataire téléchargerait le PSBT, le déchiffrerait, y ajouterait une entrée signée, le chiffrerait et le soumettrait de nouveau au relais. Le payeur télécharge le PSBT révisé, le déchiffre, s’assure qu’il est correct, le signe et le diffuse sur le réseau Bitcoin.

  Dans une réponse, Adam Gibson a mis en garde contre le danger d’inclure la clé de chiffrement dans l’URI BIP21 et le risque pour la confidentialité du relais d’être en mesure de corréler les adresses IP du destinataire et du payeur avec l’ensemble des transactions diffusées dans une fenêtre de temps proche de la fin de leur session. Gould a depuis révisé la proposition dans le but de répondre aux préoccupations de Gibson concernant la clé de chiffrement.Nous nous attendons à voir une discussion continue sur le protocole.

Rapport de terrain : Mise en œuvre de MuSig2

par Brandon Black de BitGo

Le premier document MuSig a été publié en 2018, et le potentiel de MuSig sur Bitcoin était l’un des arguments de vente utilisé pour obtenir le soutien de la mise à jour logicielle taproot. Les travaux sur MuSig ont continué avec la publication de MuSig-DN et MuSig2 en 2020. En 2021, alors que l’activation de taproot sur le réseau principal Bitcoin approchait, l’excitation de pouvoir apporter la signature MuSig aux utilisateurs de Bitcoin était palpable. Chez BitGo, nous espérions lancer un portefeuille MuSig taproot simultanément à l’activation de taproot ; mais la spécification, les vecteurs de test et la mise en œuvre de référence étaient incomplets. À la place, BitGo a lancé le premier portefeuille multisig tapscript et a effectué la première transaction multisig tapscript sur le réseau principal. Près de deux ans plus tard, MuSig2 est spécifié dans BIP327, et nous avons lancé le premier portefeuille multisig MuSig taproot.

Pourquoi MuSig2 ?

Comparé à Script Multisig

Il existe deux principaux avantages à MuSig par rapport à un script multisig. Le premier et le plus évident est une réduction de la taille de la transaction et des frais de minage. Les signatures onchain font 64-73 octets, 16-18,25 octets virtuels (vB), et MuSig peut combiner deux (ou plus) signatures en une seule. Dans le cas de 2-sur-3 de BitGo, une entrée de clé MuSig coûte 57,5 vB, comparé à une entrée native SegWit à 104,5 vB ou à une profondeur 1 tapscript à 107,5 vB. Le deuxième avantage de MuSig est une amélioration de la confidentialité. Avec un chemin de clé MuSig sur une sortie détenue de manière collaborative, une dépense coopérative ne peut pas être distinguée par un observateur tiers de la blockchain d’une dépense taproot à signature unique.

Naturellement, il y a quelques inconvénients à MuSig2. Deux des plus importants tournent autour des nonces. Contrairement aux signataires pour ECDSA (algorithme de signature numérique à courbes elliptiques) simple ou les signatures de schnorr, les signataires MuSig2 ne peuvent pas utiliser de manière cohérente des nonces déterministes. Cette incapacité rend plus difficile de garantir des nonces de haute qualité et de se prémunir contre leur réutilisation. MuSig2 nécessite deux tours de communication dans la plupart des cas. Tout d’abord, l’échange de nonces, puis la signature. Dans certains cas, le premier tour peut être précalculé, mais cela doit être entrepris avec prudence.

Comparé à d’autres protocoles MPC

Les protocoles de signature MPC (calcul multi-parties) gagnent en popularité en raison des avantages mentionnés précédemment en termes de frais et de confidentialité. MuSig est un protocole de signature multi-signature (n-sur-n) simple, rendu possible par la linéarité des signatures schnorr. MuSig2 peut être expliqué lors d’une présentation de 30 minutes, et la mise en œuvre de référence complète ne compte que 461 lignes de code en Python. Les protocoles de signature seuil (t-sur-n), tels que FROST, sont beaucoup plus complexes, et même les multi-signatures à deux parties basées sur ECDSA reposent sur le chiffrement de Paillier et d’autres techniques.

Choix des scripts

Même avant taproot, choisir un script spécifique pour un portefeuille multi-signature (t-sur-n) était difficile. Taproot, avec ses multiples chemins de dépense, complique davantage la question, et MuSig ajoute encore plus d’options. Voici quelques considérations qui ont été prises en compte dans la conception du portefeuille taproot MuSig2 de BitGo :

• Nous utilisons un ordre de clé fixe, pas un tri lexicographique. Chaque clé de signature a un rôle spécifique stocké avec la clé, donc utiliser ces clés dans le même ordre à chaque fois est simple et prévisible.
• Notre chemin de clé MuSig ne comprend que le quorum de signature le plus courant, “utilisateur” / “bitgo”. Inclure la clé de signature “backup” dans le chemin de clé réduirait considérablement sa fréquence d’utilisation.
• Nous n’incluons pas la paire de signature “utilisateur”, “bitgo” dans l’arbre de Taproot. Étant donné que c’est notre deuxième type de script taproot et que le premier est une conception de script à trois tapscripts, les utilisateurs nécessitant une signature de script peuvent utiliser le premier type.
• Pour les tapscripts, nous n’utilisons pas de clés MuSig. Nos portefeuilles incluent une clé “backup” qui est potentiellement difficile d’accès ou signe avec un logiciel en dehors de notre contrôle, donc s’attendre à pouvoir signer MuSig pour la clé “backup” n’est pas réaliste.
• Pour les tapscripts, nous choisissons les scripts OP_CHECKSIG / OP_CHECKSIGVERIFY plutôt que OP_CHECKSIGADD. Nous savons quelles clés signeront lorsque nous construisons des transactions, et les scripts 2-sur-2 de profondeur 1 sont légèrement moins chers que les scripts 2-sur-3 de profondeur 0.

La structure finale ressemble à ceci :

Nonces (déterministes et aléatoires)

Les signatures numériques sur courbe elliptique sont produites à l’aide d’une valeur secrète éphémère appelée nonce (nombre utilisé une fois). En partageant le nonce public (le nonce public est au nonce secret ce que la clé publique est à la clé secrète) dans la signature, les vérificateurs peuvent confirmer la validité de l’équation de signature sans révéler la clé secrète à long terme. Pour protéger la clé secrète à long terme, un nonce ne doit jamais être réutilisé avec la même clé secrète (ou une clé secrète liée) et le même message. Pour les signatures simples, la méthode la plus couramment recommandée pour se protéger contre la réutilisation des nonces est la génération de nonces déterministes RFC6979. Une valeur uniformément aléatoire peut également être utilisée en toute sécurité si elle est immédiatement jetée après utilisation. Aucune de ces techniques ne peut être appliquée directement aux protocoles multi-signatures.

Pour utiliser des nonces déterministes en toute sécurité dans MuSig, une technique comme MuSig-DN est nécessaire pour prouver que tous les participants génèrent correctement leurs nonces déterministes. Sans cette preuve, un signataire malveillant peut initier deux sessions de signature pour le même message mais fournir des nonces différents. Un autre signataire qui génère son nonce de manière déterministe générera deux signatures partielles pour le même nonce avec des messages effectifs différents, révélant ainsi sa clé secrète au signataire malveillant.

Lors du développement de la spécification MuSig2, Dawid et moi avons réalisé que le dernier signataire à contribuer à un nonce pouvait générer son nonce de manière déterministe. J’ai discuté de cela avec Jonas Nick, qui l’a formalisé dans la spécification. Pour l’implémentation MuSig2 de BitGo, ce mode de signature déterministe est utilisé avec nos HSM (modules de sécurité matérielle) pour leur permettre d’exécuter la signature MuSig2 sans état. Lors de l’utilisation de nonces aléatoires avec des protocoles de signature à plusieurs tours, les signataires doivent prendre en compte la manière dont les nonces secrets sont stockés entre les tours. Dans les signatures simples, le nonce secret peut être supprimé lors de la même exécution où il est créé. Si un attaquant pouvait cloner un signataire immédiatement après la création du nonce mais avant de fournir les nonces des autres signataires, le signataire pourrait être trompé pour produire plusieurs signatures pour le même nonce mais avec des messages effectifs différents. Pour cette raison, il est recommandé aux signataires de réfléchir attentivement à la manière dont leurs états internes peuvent être accessibles et à quel moment précis les nonces secrets sont supprimés. Lorsque les utilisateurs de BitGo signent avec MuSig2 en utilisant le SDK BitGo, les nonces secrets sont conservés dans la bibliothèque MuSig-JS où ils sont supprimés lors de l’accès pour la signature.

Le processus de spécification

Notre expérience de mise en œuvre de MuSig2 chez BitGo montre que les entreprises et les individus travaillant dans l’espace Bitcoin devraient prendre le temps de revoir et de contribuer au développement des spécifications qu’ils ont l’intention de mettre en œuvre (ou même espèrent mettre en œuvre). Lorsque nous avons examiné pour la première fois la spécification MuSig2 et avons commencé à étudier la meilleure façon de l’intégrer dans nos systèmes de signature, nous avons envisagé diverses méthodes difficiles pour introduire une signature avec état sur nos HSM.

Heureusement, lorsque j’ai exposé les défis à Dawid, il était confiant qu’il existait un moyen d’utiliser un nonce déterministe, et nous avons finalement opté pour l’idée approximative qu’un signataire pouvait être déterministe. Lorsque j’ai ensuite soulevé cette idée à Jonas et expliqué le cas d’utilisation spécifique que nous essayions de permettre, il a reconnu la valeur et l’a formalisée dans la spécification.

Maintenant, d’autres implémenteurs de MuSig2 peuvent également profiter de la flexibilité offerte en permettant à l’un de leurs signataires de ne pas gérer l’état. En examinant (et en mettant en œuvre) la spécification provisoire pendant son développement, nous avons pu contribuer à la spécification et être prêts à lancer la signature MuSig2 peu de temps après que la spécification ait été officiellement publiée en tant que BIP327.

MuSig et PSBT

Le format PSBT (Partially Signed Bitcoin Transaction) est destiné à transporter toutes les informations nécessaires pour signer une transaction entre les parties (par exemple, le coordinateur et les signataires dans un cas simple). Plus d’informations sont nécessaires pour la signature, plus le format devient précieux. Nous avons examiné les coûts et les avantages de l’expansion de notre format d’API existant avec des champs supplémentaires pour faciliter la signature MuSig2 par rapport à la conversion en PSBT. Nous avons opté pour la conversion au format PSBT pour l’interchangeabilité des données de transaction, et cela a été un énorme succès. Ce n’est pas encore largement connu, mais les portefeuilles BitGo (sauf ceux utilisant MuSig2, voir le paragraphe suivant) peuvent désormais s’intégrer aux dispositifs de signature matérielle prenant en charge les PSBT.

Il n’existe pas encore de champs PSBT publiés pour une utilisation dans la signature MuSig2. Pour notre implémentation, nous avons utilisé des champs propriétaires basés sur un brouillon partagé avec nous par Sanket. C’est l’un des avantages peu discutés du format PSBT—la possibilité d’inclure n’importe quelle donnée supplémentaire pouvant être nécessaire pour votre construction de transaction personnalisée ou votre protocole de signature dans le même format de données binaires, avec des sections globales, par entrée et par sortie déjà définies. La spécification PSBT sépare la transaction non signée des scripts, des signatures et des autres données nécessaires pour former finalement une transaction complète. Cette séparation peut permettre une communication plus efficace pendant le processus de signature. Par exemple, notre HSM peut répondre avec un PSBT minimal comprenant uniquement ses nonces ou signatures, et ils peuvent être facilement combinés dans le PSBT de pré-signature.

Remerciements

Merci à Jonas Nick et Sanket Kanjalkar chez Blockstream ; Dawid Ciężarkiewicz chez Fedi ; et Saravanan Mani, David Kaplan, et le reste de l’équipe chez BitGo.

Mises à jour et versions candidates

Nouvelles versions et versions candidates pour les principaux projets d’infrastructure Bitcoin. Veuillez envisager de passer aux nouvelles versions ou d’aider à tester les versions candidates.

• Core Lightning 23.08rc2 est un candidat à la prochaine version majeure de cette implémentation populaire de nœud LN.

Changements notables dans le code et la documentation

Changements notables cette semaine dans Bitcoin Core, Core Lightning, Eclair, LDK, LND, libsecp256k1, Interface de portefeuille matériel (HWI), Rust Bitcoin, Serveur BTCPay, BDK, Propositions d’amélioration de Bitcoin (BIPs), Lightning BOLTs et Bitcoin Inquisition.

• Bitcoin Core #27213 aide Bitcoin Core à établir et maintenir des connexions avec des pairs sur un ensemble de réseaux plus diversifié, réduisant ainsi le risque d’attaques d’éclipse dans certaines situations. Une attaque d’éclipse se produit lorsqu’un nœud est incapable de se connecter à un seul pair honnête, le laissant avec des pairs malhonnêtes qui peuvent lui donner un ensemble de blocs différent du reste du réseau. Cela peut être utilisé pour persuader le nœud que certaines transactions ont été confirmées même si le reste du réseau est en désaccord, trompant potentiellement l’opérateur du nœud en acceptant des bitcoins qu’il ne pourra jamais dépenser. Augmenter la diversité des connexions peut également aider à prévenir les partitions accidentelles du réseau où les pairs sur un petit réseau deviennent isolés du réseau principal et ne reçoivent donc pas les derniers blocs. La validation de la PR tente d’établir une connexion avec au moins un pair sur chaque réseau accessible et empêchera le seul pair sur un réseau d’être automatiquement expulsé.
• Bitcoin Core #28008 ajoute les routines de chiffrement et de déchiffrement prévues pour la mise en œuvre du protocole de transport v2 tel que spécifié dans BIP324. Citant la PR, les chiffres et classes suivants sont ajoutés :
  • “Le AEAD ChaCha20Poly1305 de la section 2.8 de la RFC8439”
  • “Le chiffre de flux FSChaCha20 [Forward Secrecy] tel que spécifié dans BIP324, un enrobage de réaffectation autour de ChaCha20”
  • “Le AEAD FSChaCha20Poly1305 tel que spécifié dans BIP324, un enrobage de réaffectation autour de ChaCha20Poly1305”
  • “Une classe BIP324Cipher qui encapsule l’accord de clé, la dérivation de clé et les chiffres de flux et AEAD pour le codage des paquets BIP324”
• LDK #2308 permet à un dépensier d’inclure des enregistrements Tag-Length-Value (TLV) personnalisés dans leurs paiements, que les destinataires utilisant LDK ou une implémentation compatible peuvent maintenant extraire du paiement. Cela peut faciliter l’envoi de données personnalisées et de métadonnées avec un paiement.