數位簽章演算法的定義

什麼是數位簽章演算法？

數位簽章演算法是一種密碼學技術，透過私鑰進行「簽章」，再利用公鑰驗證訊息，以證明訊息來源與完整性。可比擬於在電子文件上蓋上一個可驗證的印章——所有人都能檢視，但不會遮蔽內容。

私鑰是一串僅持有者知曉的保密隨機數。公鑰由私鑰推導而來，用於公開身份識別和簽章驗證。數位簽章針對兩個核心問題：訊息發送者是誰？傳輸過程中是否遭到竄改？

在區塊鏈場域，「訊息」多指交易資料或授權資訊。只有節點通過公鑰驗證簽章後，才會將你的交易納入區塊。

數位簽章演算法的運作原理

數位簽章演算法基本流程包含產生金鑰對、簽署訊息，以及透過公鑰讓他人驗證簽章。核心原則為：僅私鑰可簽章，但任何人皆可驗證。

1. 金鑰對產生：錢包產生私鑰，並計算對應公鑰。私鑰或助記詞須妥善保管，公鑰可公開。
2. 訊息簽章：多數系統不會直接簽署原始訊息，而是先將訊息經雜湊後生成摘要，再以私鑰簽署該摘要，以提升效率與安全性。
3. 公鑰驗證：驗證者針對同一訊息進行雜湊，並以你的公鑰檢查簽章是否相符。相符即代表訊息「真實且未被竄改」。

以 ECDSA（橢圓曲線數位簽章演算法）為例，每次簽章都需用一次性隨機值。該值必須不可預測且絕不重複，否則隨機性不足將洩漏私鑰。

數位簽章演算法於 Web3 的應用場景

數位簽章演算法在 Web3 中於交易確認、權限授權及訊息認證等環節不可或缺。若無簽章，區塊鏈節點無法信任交易來源。

• 交易：如以太坊、比特幣等公鏈皆要求用戶簽署交易資料。節點驗證簽章後，才會廣播並將交易寫入區塊。
• 權限：許多 DeFi 協議需你簽署「permit」訊息，授權智慧合約支配你的代幣，相當於電子書面同意。
• 實際案例：於 Gate 提領 ETH 時，外部錢包利用你的私鑰簽署交易，網路則以你的公鑰驗證後才處理，充分展現數位簽章的關鍵作用。

此外，許多交易所 API 也要求「簽章」。例如 Gate API 採用 HMAC（基於雜湊的訊息認證碼）進行請求簽章。HMAC 同樣驗證來源與完整性，但採用共用金鑰，而非公鑰/私鑰對。

數位簽章演算法的類型

常見數位簽章演算法包括 RSA、ECDSA、Ed25519 和 BLS，各自在安全性、運算速度、簽章長度及實作複雜度上有所差異。

• RSA：經典演算法，簽章長度隨金鑰長度增加（如 2048 位 RSA 簽章約 256 位元組）。應用廣泛，但簽章體積大、效能一般。
• ECDSA：基於橢圓曲線，簽章通常為 64–72 位元組（視編碼方式而定）。為比特幣及以太坊交易主流演算法，效能佳且生態成熟。
• Ed25519：屬於 EdDSA 家族，簽章固定 64 位元組，速度快、實作簡單且具決定性（不依賴外部隨機數）。廣泛應用於 Solana 與 Cardano。
• BLS：支援高效聚合簽章——可將多個簽章合併為一，降低鏈上驗證成本。以太坊共識層（驗證者）採用 BLS12-381 實現聚合簽章。

錢包中數位簽章的產生與驗證流程

多數錢包會自動完成數位簽章流程，主要步驟如下：

1. 建立或匯入金鑰：可新建錢包（產生私鑰/公鑰），或以助記詞匯入。助記詞為私鑰的人類可讀形式，建議離線保存。
2. 確認簽章內容：錢包會顯示交易明細或授權資訊。須核對合約地址、金額、權限範圍及鏈 ID 等關鍵欄位。
3. 簽章與廣播：確認後，錢包以你的私鑰簽署訊息摘要，並將原始訊息及簽章發送至節點或後台。
4. 驗證與鏈上寫入：網路或應用以你的公鑰驗證簽章。驗證通過則交易進入記憶池等待打包，否則會被拒絕。

於 Gate，鏈上提領即依循此簽章與驗證流程。API 請求（多採 HMAC）亦有嚴格伺服器端驗證，確保請求無法被偽造。

數位簽章與雜湊函數的關聯

數位簽章通常與雜湊函數協同運作。雜湊可將任意長度資料轉換為定長摘要，即每個檔案獨一無二的「指紋」。

簽章多針對摘要而非原始訊息進行，這有助於提升效率並降低處理大量訊息時的風險。只要訊息有一處變動，摘要也會改變，簽章隨之失效。

常見雜湊函數包含 SHA-256 與 Keccak-256。例如，比特幣交易摘要採用雙重 SHA-256，以太坊則採用Keccak-256，常被稱為 SHA3 變種。

數位簽章演算法與加密演算法的差異

數位簽章演算法著重於「證明與完整性」，加密演算法則聚焦於「保密性」。兩者目的不同，經常被混淆。

數位簽章不會遮蔽內容，而是確保「訊息確實由我發送且未遭竄改」。加密則將內容轉為密文，僅持有解密金鑰者可讀。

實務應用中，兩者常搭配使用：加密聊天保障訊息隱私，數位簽章則確保訊息標頭或關鍵欄位的真實性與完整性。

不同區塊鏈如何選擇數位簽章演算法？

數位簽章演算法的選用取決於鏈的標準、生態工具與效能需求，不同區塊鏈各有權衡。

截至 2024 年 10 月：

• 比特幣採用 ECDSA（secp256k1）；自 2021 年 Taproot 升級後引入 Schnorr 簽章，有利於多簽與聚合，但 ECDSA 仍為主流。
• 以太坊交易採用 ECDSA（secp256k1）；共識層驗證者則以 BLS12-381 進行聚合簽章。
• Solana 和 Cardano採用Ed25519，實現高效能與決定性簽章。
• Polkadot採用 Sr25519（Schnorr 變種）。
• Cosmos鏈多採用 secp256k1。

高吞吐與簡潔性場景多用 Ed25519；需相容以太坊或比特幣生態則優先 ECDSA；共識或跨鏈聚合簽章則首選 BLS。

簽章長度與驗證成本同樣關鍵：RSA 簽章體積大且速度慢，幾乎不於鏈上使用；Ed25519 簽章固定 64 位元組且驗證快速；以太坊共識層的 BLS 簽章壓縮後為 96 位元組，可將數百乃至數千簽章聚合為一，大幅降低驗證總成本。

使用數位簽章演算法的風險與防護

數位簽章演算法的主要風險在於私鑰外洩及誤簽導致的非預期授權。防護重點在於金鑰安全管理與謹慎簽章習慣。

• 私鑰外洩：截圖助記詞、同步至雲端或線上輸入均會增加暴露風險。建議使用硬體錢包或冷儲存離線備份助記詞，並啟用多重簽章保護。
• 隨機性問題：部分演算法（如 ECDSA）每次簽章皆需唯一隨機數。若隨機性不足或重複，將危及私鑰安全。務必選用權威錢包及程式庫，切勿自行實作隨機數產生。
• 非預期授權：許多「簽章請求」並非轉帳，而是授權合約支配你的代幣。務必核查權限範圍、目標地址、網域與鏈 ID，並優先選擇人類可讀訊息。
• 社交工程與釣魚：切勿於不可信網站簽章或隨意連結錢包。僅透過官方管道（如 Gate 官網或 App）存取應用，降低釣魚攻擊風險。

數位簽章演算法要點總結

數位簽章演算法透過私鑰簽章、公鑰驗證，解決「訊息由誰發送」及「是否被竄改」的信任問題。其與雜湊函數協同運作（通常簽署訊息摘要），與加密演算法不同，並不遮蔽內容。多數區塊鏈交易依賴 ECDSA 或 Ed25519；共識機制及跨鏈協議則常用 BLS 聚合。實務操作上，應重視私鑰安全、訊息明確與隨機性品質；在 Gate 等平台，數位簽章是交易能被網路接受的根本。演算法選擇依鏈標準、效能需求及生態相容性而定，最終目標是確保可靠身份驗證與資料完整性。

常見問題

數位簽章與數位憑證有何不同？

數位簽章係以你的私鑰對資料進行加密認證，證明你擁有該私鑰。數位憑證則為第三方機構簽發、內含你公鑰資訊的可信文件。簡言之：數位簽章如你的親筆簽名，憑證則如你的身份證。在區塊鏈錢包中，簽章用於授權交易，憑證用於身份驗證或資訊發布。

簽章驗證失敗或遭竄改時會發生什麼事？

若簽章於傳輸過程中遭修改，驗證者將立即偵測並拒絕該交易或訊息。區塊鏈網路會自動丟棄無效交易以確保安全。這也是數位簽章最大優勢之一——即使僅改動一字元，驗證亦會失敗。

若私鑰外洩，數位簽章還安全嗎？

不安全。若你的私鑰外洩，其他人即可冒用你進行簽章，等同於身份遭竊。保護私鑰至關重要：建議使用硬體錢包，絕不在線分享金鑰，並定期監控帳戶活動。若懷疑外洩，應立即將資產轉移至新錢包。

為何部分平台要求以簽章登入而非密碼？

簽章登入較密碼更安全——密碼易遭暴力破解或釣魚。簽章需你本地持有私鑰，第三方無法取得。Gate 等平台提供簽章登入，讓你無需輸入密碼即可證明身份，私鑰始終由你掌控。

行動錢包與桌面錢包簽章有差異嗎？

底層密碼學標準一致，裝置間無實質差異。主要差別在於便利性與安全性：行動錢包攜帶方便但風險較高；桌面錢包功能完整但使用門檻稍高。硬體錢包（冷儲存錢包）全程離線簽章，安全性最高。可依使用頻率與資產價值選擇最適合的方案。