デジタル署名

暗号資産におけるデジタル署名とは？

デジタル署名とは、特定の秘密鍵によってトランザクション、メッセージ、その他のデジタルデータが承認されたことを示す暗号学的な証明です。

暗号資産では、デジタル署名を使って、秘密鍵を明かさずに資産を移転し、スマートコントラクトの操作を承認し、ウォレットアドレスの管理権限を証明し、ブロックチェーンのコンセンサスに参加できます。有効なデジタル署名により、ブロックチェーンネットワークは、送信されたデータが該当するアカウントや資産に関連付けられた鍵によって承認されたことを確認できます。また、署名作成後に署名対象のデータが変更されたかどうかを検出するのにも役立ちます。

NISTのデジタル署名の定義では、主なセキュリティ特性として、送信元認証、データ完全性、否認防止の支援を挙げています。

デジタル署名は、手書きの署名を画像に変換したものではありません。デジタル署名アルゴリズムを使い、秘密鍵でデータに処理を施して生成する数学的な値です。通常、対応する公開鍵があれば、秘密鍵を知らなくても署名を検証できます。この仕組みは、分散型暗号資産の所有を可能にする技術の1つです。

デジタル署名の仕組み

通常、デジタル署名システムでは、秘密鍵とそれに対応する公開鍵からなる暗号鍵ペアを使用します。秘密鍵は署名の作成に使うため、秘密にしておく必要があります。公開鍵は署名の検証に使うため、共有できます。ユーザーが暗号資産のトランザクションに署名するとき、ウォレットはまずブロックチェーンのプロトコルルールに従ってトランザクションデータを準備します。データには通常、送付先、金額、手数料、アカウントの連番、トランザクション入力、ネットワーク識別子、スマートコントラクトへの指示などが含まれます。次に、暗号学的ハッシュ関数によって、関連するトランザクションデータが固定長のダイジェストに変換される場合があります。署名アルゴリズムは、そのダイジェストと秘密鍵を組み合わせてデジタル署名を生成します。ネットワークノードは、公開鍵、トランザクションデータ、署名を使って検証計算を行います。計算が成功すると、署名が対応する秘密鍵と、署名対象となったデータに数学的に整合していることが確認できます。署名対象データの一部でも変更されれば、元の署名は検証できなくなるはずです。

NISTのデジタル署名標準では、デジタル署名の生成と検証に用いる承認済みの方法が定められています。

ブロックチェーンネットワークにデジタル署名が不可欠な理由

ブロックチェーンは、参加者同士が互いを知らない場合や、信頼していない場合もある分散システムです。デジタル署名を使うと、ノードは中央管理者に頼らず、数学的な方法で承認を判定できます。暗号資産トランザクションの署名が有効か確認するために、ノードが銀行やID提供者に問い合わせる必要はありません。ネットワークの検証ルールを独立して適用できます。これにより、多数の独立したコンピューターが、どのトランザクションが承認されているかについて合意できます。また、ユーザーの公開アドレスを見ただけの第三者が、そのユーザーの暗号資産を使用するのを防ぐのにも役立ちます。第三者が資産を動かすには、必要な秘密鍵またはアカウントが認める別の署名方法が必要です。デジタル署名は、トランザクションが金融上賢明か、法律上許可されているか、詐欺がないかを判断するものではありません。必要な暗号学的承認が行われたことを示すのに役立つにすぎません。

デジタル署名と暗号資産の所有権

暗号資産の所有は、デジタルコインを物理的に保有するのではなく、秘密鍵を管理することだと説明される場合があります。ブロックチェーンは、独自の会計モデルに従って資産、残高、使用可能な出力を記録します。ウォレットはデジタル署名を使って、その記録を変更するために必要な権限を持つことを証明します。たとえば、以前の未使用出力を使うトランザクションは、その出力に関連付けられたロック条件を満たした場合にのみ成立します。別のネットワークでは、有効な署名と正しいアカウント連番がトランザクションに含まれている場合に限り、アカウント残高を減らせることがあります。有効な署名は、承認時点で必要な署名鍵を管理していたことを示します。ただし、署名者の法的身元や、署名者がどのように鍵を入手したかを自動的に証明するものではありません。秘密鍵を盗んだ犯人が作成した署名も数学的には有効となる場合がありますが、その送金は元の所有者が承認したものではありません。

トランザクションへの署名

トランザクション署名とは、秘密鍵または別の承認済み署名システムで、提案されたブロックチェーントランザクションを承認するプロセスです。通常、ウォレットはユーザーに署名を求める前にトランザクションの詳細を表示します。承認後、ウォレットはトランザクションに署名し、ネットワークにブロードキャストします。署名は通常、重要なトランザクション項目を対象とし、承認を無効にしない限りそれらを変更できないようにします。具体的に署名対象となる項目は、ブロックチェーンや選択された署名ハッシュルールによって異なります。一部のプロトコルでは、トランザクションの特定部分のみを承認する特殊な署名方式が認められています。こうした方式は高度な決済プロセスに役立ちますが、署名後に何が変更可能なのかを理解していない場合は危険です。署名が有効でも、アカウントの資金不足、手数料不足、ノンスの誤り、その他のプロトコルルール違反によってトランザクションが失敗する場合があります。

メッセージ署名

メッセージ署名を使うと、必ずしもオンチェーントランザクションを作成せずに、ウォレットでデータに署名できます。アドレスの管理権限の証明、アプリケーションへのログイン、オフチェーン注文の承認、オフチェーンガバナンスでの投票などに使われます。メッセージは必ずしもトランザクションとしてブロードキャストされないため、ネットワーク手数料が発生しない場合があります。ただし、メッセージへの署名が深刻な金銭的影響を及ぼすこともあります。署名済みメッセージによって、トークン送金、市場注文、Permit、アカウント変更、スマートコントラクト操作が承認され、後から第三者が送信できる場合があります。ウォレットに「暗号資産は直ちに送金されません」と表示されていても、署名要求が無害とは限りません。署名前に、表示されるメッセージ、ドメイン、ネットワーク、コントラクト、金額、有効期限、承認される操作を確認してください。

デジタル署名と暗号化の違い

デジタル署名と暗号化は、異なる課題を解決します。デジタル署名は主に、承認の証明と署名済みデータの変更検出に使われます。暗号化は主に、権限のない第三者がデータを読めないようにするために使われます。デジタル署名された暗号資産トランザクションは、公開ブロックチェーンにブロードキャストされた後、通常は公開されます。署名によって、送付先、金額、その他の可視トランザクション情報が隠されるわけではありません。必要な公開データがあれば、誰でも署名を検証できます。暗号化とデジタル署名を併用する場合はありますが、一方が他方の機能を自動的に提供するわけではありません。

デジタル署名と電子署名の違い

電子署名は、同意や意思を示すために使われる電子的な方法の総称です。名前の入力、承認ボックスの選択、画面上への署名の描画、同意ボタンのクリックなどは、状況によって電子署名に該当する場合があります。デジタル署名は、数学的な署名と検証に基づく、特定の暗号技術です。法的に認められた電子署名システムの中には、本人確認や完全性の保証を強化するために、デジタル署名とデジタル証明書を利用するものがあります。暗号資産ウォレットの署名は、確認済みの個人IDにひも付いた規制上のデジタル署名と同じ法的意味を自動的に持つわけではありません。法的効力は、署名対象の内容、当事者、本人確認の証拠、適用法、周辺の合意によって異なります。

秘密鍵と公開鍵

秘密鍵は、デジタル署名を作成するために使う秘密の値です。公開鍵は、署名の検証に使う関連する値です。一般的な暗号資産システムでは、公開鍵は秘密鍵から数学的に導出されます。秘密鍵から公開鍵を計算することは可能ですが、アルゴリズムの安全性に関する前提のもとでは、公開鍵から秘密鍵を導出することは計算上困難です。暗号資産アドレスは、公開鍵そのものではなく、公開鍵、スクリプト、スマートコントラクトから導出される場合があります。一部のネットワークでは、資金を使用するまで公開鍵が明らかにならない一方、アカウントの公開鍵をより直接的に公開するネットワークもあります。秘密鍵は安全性の高い乱数を使って生成し、慎重に保管する必要があります。弱い鍵、予測可能な鍵、再利用された鍵、漏えいした鍵は、強力な署名アルゴリズムの保護を損なう可能性があります。

デジタル署名における暗号学的ハッシュ関数

暗号学的ハッシュ関数は、実用上あらゆる長さのデータを固定長の出力に変換します。入力がわずかに変化しただけでも、ダイジェストは大きく異なるはずです。デジタル署名システムでは、署名処理で元のメッセージ全体を直接扱うのではなく、メッセージのハッシュに署名する場合がよくあります。これにより効率が向上し、署名アルゴリズムで扱う値を固定長にできます。ハッシュ関数は、同じダイジェストとなる異なるメッセージを見つける試みに耐えられなければなりません。攻撃者が承認済みメッセージと同じダイジェストを持つ有害なメッセージを作成できれば、署名を不正利用しようとする可能性があります。そのためブロックチェーンプロトコルでは、すべての検証者が同じ値を計算できるよう、特定のハッシュ処理とシリアライズのルールを定めています。

ECDSA

Elliptic Curve Digital Signature Algorithmの略称であるECDSAは、暗号資産のトランザクション署名に広く使われています。ECDSAは楕円曲線の数学を利用し、比較的小さな鍵と署名で強固なセキュリティを提供します。複数のブロックチェーンシステムが、secp256k1楕円曲線を用いたECDSAを採用しています。

Bitcoinのトランザクションに関するドキュメントでは、従来型トランザクションの承認にsecp256k1を用いたECDSAが使われることを説明しています。

ECDSAの署名生成には、一般にノンスと呼ばれる一意の秘密値が必要です。異なるメッセージでノンスを再利用したり、予測可能なノンスを生成したりすると、秘密鍵が漏れる可能性があります。安全性の高いウォレットでは、署名ごとに新たな乱数へ依存する度合いを減らすため、決定論的なノンス生成を使う場合があります。ECDSAの実装では、署名の改ざん可能性や検証結果の差異を防ぐため、有効な署名形式と値の範囲を適用する必要もあります。

Schnorr署名

Schnorr署名は、暗号資産で使われるもう1つの楕円曲線署名方式です。比較的シンプルな数学的構造を持ち、署名の集約に役立つ特性を備えています。

BIP 340では、Taprootに対応するBitcoinトランザクション向けに、secp256k1曲線上の64バイトSchnorr署名を定義しています。

Schnorr署名は、複数の参加者が協力して1つの署名を作る高度なマルチシグ方式に対応できます。プロトコルが適切に設計されていれば、最終的な集約署名は通常の単一署名と同じように見えます。これにより、トランザクションの効率を高め、複雑な支出条件を公開ブロックチェーンデータから分かりにくくできる場合があります。鍵や署名を単純に結合しようとすると脆弱性が生じる可能性があるため、署名の集約には慎重に検証されたプロトコルが必要です。

EdDSAとEd25519

EdDSAは、高い処理性能を備え、一般的な実装上のリスクを軽減するよう設計されたデジタル署名方式のファミリーです。Ed25519は、Edwards25519曲線に基づく広く使われているEdDSAの構成です。暗号資産ネットワークやウォレットシステムによっては、トランザクションの承認、バリデーターの操作、ID鍵にEd25519が使われます。EdDSAは一般に、署名ごとに新たなランダムノンスを必要とせず、決定論的に署名します。これにより、弱い乱数生成による危険を軽減できる場合があります。ただし、サイドチャネル攻撃、シードの漏えい、誤った検証ルール、ソフトウェアの不具合によってシステムが侵害される可能性があるため、安全な実装が依然として必要です。

IETFのEdDSA仕様では、Ed25519や関連する署名手順が定義されています。

BLS署名

Boneh-Lynn-Shacham署名は、一般にBLS署名と呼ばれ、効率的な集約を主な特徴として設計されています。適切な条件下では、多数の個別BLS署名を、より小さな集約署名にまとめることができます。これにより、多数のバリデーターの署名を検証するブロックチェーンで、必要なデータ量を削減できます。EthereumのProof of Stakeコンセンサスでは、ブロック提案やアテステーションの署名にBLSバリデーター鍵が使われています。

公式のバリデーター鍵に関するドキュメントでは、バリデーター署名鍵と出金認証情報の役割が説明されています。

BLS署名は、一般的なEthereum外部所有アカウントで使われるECDSA署名と同じではありません。そのため、ブロックチェーンはユーザートランザクションとコンセンサス処理に異なる署名方式を使う場合があります。

スマートコントラクト署名

従来の外部所有アカウントでは、秘密鍵を使ってデータに署名します。スマートコントラクトアカウントは、コントラクトアドレスに直接対応する秘密鍵を1つ持つとは限りません。代わりに、コントラクトにプログラム可能なルールを設定し、提案された署名や承認が有効かどうかを判定できます。複数の所有者、ハードウェア鍵、パスキー、支出上限、復元用ガーディアン、別のコントラクトなどを条件にできます。

ERC-1271では、スマートコントラクトがコントラクトアカウントを代表する署名の有効性を報告するための標準的な方法が定められています。

これにより、アプリケーションは通常の単一鍵署名だけでなく、スマートウォレットやマルチシグアカウントにも対応できます。アカウントの所有者、ルール、実装が変更されると、スマートコントラクト署名の有効性も変わる場合があります。そのためアプリケーションは、すべての署名を永続的な1つの公開鍵に結び付けられると想定せず、適切なコントラクトベースの検証方法を使う必要があります。

型付き構造化データへの署名

初期のウォレット署名画面では、読めない16進数データがユーザーに表示されることがありました。ユーザーが実際の承認内容を理解できないまま署名するこの方法は、一般にブラインド署名と呼ばれます。型付き構造化データを使うと、受取人、トークン、金額、期限、ノンス、ネットワーク、検証用コントラクトなどの項目を、より分かりやすい形式で整理できます。

EIP-712では、型付き構造化データのハッシュ化と署名の枠組みが定められています。

この標準には、異なるアプリケーション、コントラクト、ネットワーク向けの署名を区別するのに役立つドメイン情報が含まれています。EIP-712だけで完全なリプレイ防止が実現するわけではありません。アプリケーション側で適切なノンス、有効期限、チェーンID、コントラクト固有のルールを設定し、適用する必要があります。署名内容を読みやすく表示しても、ウォレットが署名対象データを正確に解釈・表示しなければ、ユーザーの安全性向上にはつながりません。

リプレイ攻撃

リプレイ攻撃とは、署名者が意図していない状況で、有効な署名を再利用する攻撃です。たとえば、使用済みの承認をアプリケーションが記録しない場合、1つのトランザクションに対する署名が複数回送信される可能性があります。署名メッセージに対象のチェーンが明記されていないと、あるブロックチェーン向けに作成された署名が、互換性のある別のネットワークで再利用される場合もあります。リプレイ防止には、ノンス、アカウント連番、一意の注文識別子、有効期限、チェーンID、コントラクトアドレス、ドメイン区分などが使われます。検証者はリプレイ防止用の項目を確認し、適用する必要があります。メッセージにノンスを含めても、アプリケーションが同じノンスの繰り返し使用を許せば効果はありません。

署名の改ざん可能性

署名の改ざん可能性とは、秘密鍵を持たない第三者が、有効な署名や署名済みトランザクションを別の有効な形式に変換できる性質です。変更後のトランザクションが同じ経済的な操作を実行しても、トランザクションIDが異なる場合があります。トランザクションIDは承認前に変わらないと想定するソフトウェアでは、問題が生じる可能性があります。改ざん可能性を抑えるため、暗号資産プロトコルでは、標準化された署名ルール、値の制限、トランザクション構造の再設計などが用いられることがあります。保護対象のトランザクション詳細を変更すれば署名が無効になるはずなので、改ざん可能性によって必ず資金の送付先を変更できるとは限りません。具体的な影響は、トランザクションのどの部分を変更できるか、関連システムがそれをどう追跡するかによって異なります。

マルチシグ承認

マルチシグでは、資金を移動する前に複数の認証済み鍵による署名が必要です。たとえば2-of-3のルールでは、3つの鍵のうち任意の2つでトランザクションを承認できます。1つの鍵の紛失や盗難によって資産全体を失うリスクを軽減できます。マルチシグは、組織の資金管理、共同カストディ、相続計画、高額資産のウォレットなどに広く使われます。このルールはブロックチェーンのスクリプトまたはスマートコントラクトで直接適用できます。個別の署名を複数公開する方式がある一方、閾値署名や集約署名方式では、より簡潔な結果を生成できます。鍵が独立して保管され、復元手順が適切に計画されている場合に限り、マルチシグウォレットの安全性が確保されます。すべての署名者の鍵を同じ侵害された端末に保存すると、意図した保護の大部分が失われます。

閾値署名とマルチパーティ計算

閾値署名システムでは、複数の当事者や端末に署名権限を分散します。通常の運用中に完全な秘密鍵を1か所に再構成せずに、参加者が協力して有効な署名を生成します。トランザクションの承認に必要な参加者の最低人数を閾値として設定できます。プロトコルによっては、生成された署名が1つの公開鍵による通常の署名のように見える場合があります。マルチパーティ計算は、機関投資家向けカストディ、分散型ウォレット復元、単一障害点を避けるポリシーに活用できます。一方、プロトコルの複雑さ、通信要件、実装リスク、参加端末の安全性への依存が生じます。1社がトランザクション承認に必要な数のシェアを管理している場合、閾値署名を利用していても自動的に分散化されるわけではありません。

Proof of Stakeコンセンサスにおけるデジタル署名

Proof of Stakeのバリデーターは、コンセンサスメッセージの承認にデジタル署名を使います。バリデーターは、ブロック提案、アテステーション、投票、チェックポイント、その他ネットワーク固有のメッセージに署名する場合があります。他のバリデーターは、メッセージを有効と認める前に署名を検証します。署名によって、コンセンサス上の操作が登録済みのバリデーター鍵に結び付けられます。ネットワークによっては、相反するメッセージへの署名やコンセンサスルール違反をしたバリデーターにペナルティを科します。このペナルティには、ステーキング中の暗号資産の一部を失うことが含まれる場合があります。バリデーター署名鍵は、時間制約のある役割を果たすため、オンライン状態を保つ必要があることがよくあります。オンライン署名鍵が侵害された場合の金銭的影響を抑えるため、出金鍵や資金管理鍵は別に保管される場合があります。

ウォレット管理権限の証明とデジタル署名

ユーザーは資産を移転せずに、チャレンジメッセージに署名して暗号資産アドレスの管理権限を証明できます。検証者が一意のメッセージを作成し、ウォレットに署名を求めます。次に、想定される公開鍵またはアカウントに対して署名が有効か確認します。チャレンジには、一意のノンス、サービス名、タイムスタンプ、明確な目的を含める必要があります。同じチャレンジを再利用したり内容が曖昧だったりすると、別の状況で署名を提示される可能性があります。ウォレット管理権限の証明によって、その時点で署名権限にアクセスできたことを示せます。追加の証拠がない限り、ユーザーの法的氏名、継続的な所有、アカウント履歴、独占的な管理権限まで証明するものではありません。

トークンPermitとオフチェーン承認

トークンシステムによっては、保有者が承認に署名し、第三者がそれをブロックチェーンに送信できます。保有者自身が別の承認トランザクションを送らなくても、トークンの使用を許可できます。署名済みの承認には、使用者、金額、ノンス、期限、トークンコントラクト、ネットワークなどが含まれる場合があります。この設計によりトランザクションの手順を減らし、第三者がネットワーク手数料を肩代わりできる場合があります。一方、ユーザーが気付かないうちに悪意のあるアドレスへトークン使用を許可する署名に同意してしまうフィッシングリスクも生じます。直ちにオンチェーントランザクションが発生しないからといって、署名が金銭的に無害とは限りません。署名前に、許可額、承認する使用者、有効期限、対象コントラクトを確認してください。

ハードウェアウォレットとクリア署名

ハードウェアウォレットは、専用の署名端末内に秘密鍵を保管するよう設計されています。接続したスマートフォンやコンピューターでトランザクションを準備し、ユーザーが承認するとハードウェア端末が署名します。信頼できるハードウェア端末の画面で、送付先、金額、ネットワーク、操作内容を確認してください。接続したコンピューターのマルウェアが、画面に表示される内容と異なるデータを署名端末に送る可能性があります。クリア署名とは、承認前に重要なトランザクション詳細を読みやすく表示することです。ブラインド署名では、端末が十分に解釈できないデータの承認を求められます。ブラインド署名は、隠れたトークン承認、資産移転、スマートコントラクト呼び出しを許可するリスクを高めます。正しく表示された悪意のあるトランザクションをユーザーが承認した場合、ハードウェアウォレットでも保護できません。

デジタル署名のセキュリティリスク

デジタル署名の安全性は、数学的アルゴリズムだけで決まるわけではありません。強力なアルゴリズムを使っていても、秘密鍵が盗まれたり、予測可能な方法で生成されたり、マルウェアに保存されたり、偽ウォレットから漏えいしたりすれば、機能しません。実装上のエラーにより、タイミング、消費電力、メモリーの挙動、その他のサイドチャネルを通じて秘密情報が漏れる場合があります。フィッシングや誤解を招くインターフェースによって、有害なデータへの署名をユーザーが誘導される可能性もあります。侵害されたソフトウェア更新によって、表示される送付先が変更されたり、鍵が密かに外部へ送信されたりする場合があります。スマートコントラクトウォレットには、コントラクトの不具合、アップグレード権限、復元モジュール、外部依存関係などのリスクもあります。デジタル署名は承認ルールが満たされたことを証明するものであり、署名者が結果を理解していたことを証明するものではありません。

耐量子デジタル署名

広く使われている暗号資産の署名方式の多くは、十分に高性能な量子コンピューターによって脆弱になる可能性がある数学的問題に依存しています。これらの方式を破れる大規模な耐障害性量子コンピューターは現在利用できませんが、移行計画には何年もかかる場合があります。

2024年8月、NISTは量子攻撃への耐性を目的とするモジュール格子ベースのデジタル署名標準、ML-DSAのFIPS 204を最終決定しました。

NISTは、ステートレスハッシュベースのデジタル署名標準であるSLH-DSAのFIPS 205も最終決定しました。

2026年7月時点で、これらの標準が存在するからといって、既存の暗号資産ネットワークが現在の署名アルゴリズムを自動的に置き換えたわけではありません。耐量子方式への移行には、新しいアドレス形式、より大きな署名、プロトコルのアップグレード、ウォレット対応、ハードウェアの変更、旧鍵から資金を移す手順が必要になる場合があります。量子計算が実用化した場合に備え、公開された従来型の公開鍵をどのように保護するかも、ブロックチェーンコミュニティで検討する必要があります。

デジタル署名の検証方法

署名の検証には、元の署名対象データ、署名、関連する公開鍵またはアカウント、正しいアルゴリズムが必要です。検証者は、プロトコルに従って必要なハッシュ値やエンコード済みメッセージを再現します。その後、検証アルゴリズムで、署名がそのデータと公開鍵に対して数学的に有効か確認します。検証に成功すると、署名が提示された鍵とメッセージに対応していることを意味します。メッセージを表示するソフトウェアが誠実であることや、公開鍵が特定の人物に属することを証明するものではありません。ブロックチェーンノード、ウォレットソフトウェア、スマートコントラクト、コマンドラインツール、専用の暗号ライブラリで検証できます。開発者は、専門知識なしに署名アルゴリズムを一から実装するのではなく、監査済みのライブラリを利用してください。

暗号資産トランザクションに安全に署名する方法

確認済みの配布元から入手したウォレットソフトウェアを使い、端末のオペレーティングシステムを最新に保ってください。似たアドレスや資産が異なるネットワーク上に存在する場合があるため、選択したブロックチェーンを確認してください。信頼できる画面で送付先アドレス全体を確認してください。署名前に、金額、トークン、手数料、コントラクト、使用者、ノンス、有効期限を確認してください。説明のない16進数データや、想定と異なる操作が表示された場合は、署名要求を拒否してください。不慣れな分散型アプリケーションを試す場合は、少額の資産を入れた別のウォレットを使ってください。長期保有資産は、スマートコントラクトを頻繁に利用するウォレットから分けて保管してください。署名検証に必要だと主張するウェブサイトに、秘密鍵やリカバリーフレーズを入力しないでください。正規の検証者が必要とするのは公開鍵またはアドレスであり、新しい署名を作成するための秘密情報ではありません。

デジタル署名のメリット

デジタル署名により、分散型ネットワークは中央の決済管理者を介さずにトランザクションの承認を検証できます。不正な変更が行われると署名が無効になるため、署名対象データの完全性を保護できます。秘密鍵を公開せずに、誰でも検証できるようになります。セルフカストディ、マルチシグウォレット、バリデーターコンセンサス、オフチェーン注文、分散型認証、スマートコントラクト権限を支えます。世界中のどこからでも、ソフトウェアで自動的に検証できます。特定の暗号鍵が特定のデータを承認したことを示す強力な証拠にもなります。

デジタル署名の制限事項

デジタル署名が証明するのは鍵の管理権限であり、署名者の現実世界での身元や意図ではありません。ユーザーが詐欺的なトランザクションを承認するのを防ぐことはできません。秘密鍵を紛失した後に暗号資産を復元することもできません。署名された情報を暗号化したり、公開ブロックチェーントランザクションを非公開にしたりする機能はありません。盗まれた鍵で作成された署名は、正当なユーザーが作成した署名と同じように有効となる場合があります。暗号研究や計算能力の変化に応じて、署名アルゴリズムの将来的なアップグレードが必要になる場合もあります。法的な否認防止には、信頼できる本人確認とのひも付け、安全な鍵管理、タイムスタンプ、ポリシー、鍵が侵害されていないことを示す証拠が必要となる場合があります。

よくある質問

デジタル署名を簡単に説明すると？

デジタル署名とは、特定の秘密鍵がトランザクションやメッセージを承認し、その後署名対象のデータが変更されていないことを示す数学的な証明です。

暗号資産ではデジタル署名をどのように使いますか？

トランザクションの承認、ウォレットアカウントの管理権限の証明、スマートコントラクト操作の承認、オフチェーンメッセージへの署名、ブロックチェーンコンセンサスの支援に使います。

デジタル署名から秘密鍵が漏れることはありますか？

適切に実装されたデジタル署名から秘密鍵が漏れることはありません。ただし、弱いアルゴリズム、ノンスの再利用、ソフトウェアの欠陥、サイドチャネル攻撃により秘密情報が漏れる可能性があります。

誰でもデジタル署名を検証できますか？

必要な公開鍵、署名対象データ、署名、検証ソフトウェアがあれば、通常誰でも検証できます。

有効な署名は本人の身元を証明しますか？

関連する署名鍵を管理していることは証明できますが、その鍵を確認済みの法的身元に結び付けるには追加の証拠が必要です。

デジタル署名はウォレットアドレスと同じですか？

いいえ。アドレスはアカウントや支出条件を識別するもので、署名は必要な署名権限を使って特定のデータを承認します。

デジタル署名は秘密鍵と同じですか？

いいえ。秘密鍵は署名を作成するために使われ、署名は特定のメッセージやトランザクションに関連付けられた出力です。

同じデジタル署名を再利用できますか？

アプリケーションにリプレイ防止機能がない場合、署名を再利用できる可能性があります。そのため、安全なシステムではノンス、有効期限、ネットワーク識別子、一意のメッセージドメインを設定します。

デジタル署名を偽造できますか？

安全な署名を秘密鍵なしで偽造することは計算上困難であるはずですが、鍵が弱い場合や実装に欠陥がある場合、偽造や鍵の復元が可能になることがあります。

ECDSAとは何ですか？

ECDSAは、暗号資産トランザクションの承認に広く使われる楕円曲線デジタル署名アルゴリズムです。

Schnorr署名とは何ですか？

Schnorr署名は、シンプルな数学的構造と有用な集約特性を備えた楕円曲線署名です。

Ed25519とは何ですか？

Ed25519は、高いセキュリティ、効率的な処理、決定論的な署名を目的として設計された、広く使われているEdDSAの構成です。

BLS署名とは何ですか？

BLS署名は、効率的な集約に対応する署名方式で、一部のProof of Stakeコンセンサスシステムで使用されています。

メッセージ署名とは何ですか？

メッセージ署名を使うと、直ちにブロックチェーントランザクションをブロードキャストせずに、ウォレットの管理権限を証明したり、オフチェーンデータを承認したりできます。

メッセージ署名で暗号資産を盗まれることはありますか？

悪意のあるメッセージによって、トークンの使用、注文、その他の価値ある操作が承認される場合があります。すべての署名要求を慎重に確認してください。

ブラインド署名とは何ですか？

ブラインド署名とは、ウォレットが内容を明確で理解しやすい形式で表示できないデータをユーザーが承認することです。

署名検証とは何ですか？

署名検証とは、公開鍵とアルゴリズムを使って、特定のデータに対する署名が有効か確認するプロセスです。

リプレイ攻撃とは何ですか？

リプレイ攻撃とは、有効な署名付き承認を、意図しないトランザクション、アプリケーション、ブロックチェーン上の状況で再利用する攻撃です。

署名の改ざん可能性とは何ですか？

署名の改ざん可能性とは、秘密鍵を入手せずに署名や署名済みトランザクションを別の有効な形式に変換できる性質です。

マルチシグウォレットはデジタル署名を使いますか？

はい。トランザクションを承認するには、定められた数の有効な署名または署名シェアが必要です。

スマートコントラクトはデジタル署名を作成できますか？

スマートコントラクトは通常、秘密鍵を保有しませんが、プログラム可能なルールを適用し、コントラクトアカウントを代表する署名が有効か判定できます。

デジタル署名には法的拘束力がありますか？

法的効力は、法域、本人確認の証拠、署名内容、合意、鍵の安全性、適用される電子署名法によって異なります。

デジタル署名は量子耐性がありますか？

現在の暗号資産署名方式の多くは、十分に高性能な量子コンピューターへの耐性があるとはみなされていません。一方、ML-DSAやSLH-DSAなどの新しい標準は、耐量子セキュリティを目的に設計されています。

署名後にブロックチェーントランザクションを変更できますか？

署名で保護された項目を変更すると通常署名は無効になりますが、特殊な署名方式では特定の項目が変更可能な場合があります。

署名で完了済みの暗号資産トランザクションを取り消せますか？

いいえ。新しい署名で資産を返す新たなトランザクションを承認することはできますが、以前に承認されたブロックチェーン送金を通常消去・取り消すことはできません。

ハードウェアウォレットの画面で詳細を確認すべきなのはなぜですか？

接続先のコンピューターが侵害されている可能性がある一方、ハードウェアウォレットの信頼できる画面には、端末が実際に署名を求められているデータが表示されるためです。

まとめ

デジタル署名は、暗号学的な承認を証明し、署名済みトランザクションやメッセージデータの完全性を保護する、暗号資産の基盤技術です。必要な秘密鍵またはプログラム可能な署名ポリシーが操作を承認したことを、秘密鍵を明かさずにブロックチェーンノードが検証できます。暗号資産ネットワークでは、トランザクションやコンセンサスの要件に応じて、ECDSA、Schnorr、EdDSA、BLSなど複数の署名方式が使われています。デジタル署名は、ウォレット決済、スマートコントラクト承認、オフチェーン注文、アドレス管理権限の証明、マルチシグカストディ、バリデーター投票、分散型認証を支えます。ただし、数学的に有効な署名であっても、署名者が操作を理解していたことや、トランザクションが安全であることを証明するわけではありません。秘密鍵の盗難、フィッシング、ブラインド署名、リプレイ攻撃、弱いノンス生成、スマートコントラクトの不具合、誤解を招くウォレット画面は、有効な署名を損失の原因にする可能性があります。署名を承認する前に、送付先、金額、ネットワーク、コントラクト、権限、ノンス、有効期限をすべて確認してください。署名の検証に秘密情報が必要だと主張する相手に、秘密鍵やリカバリーフレーズを決して共有しないでください。耐量子標準の開発が進むなか、ブロックチェーンネットワークは、所有権やアクセスを損なわずに既存の署名システムをどうアップグレードするか検討する必要もあります。デジタル署名は分散型暗号資産トランザクションを可能にしますが、その安全性は強固な暗号技術、正しい実装、安全な鍵管理、ユーザーによる十分な確認に左右されます。