BLS Threshold Signatures (BLS-TSS)

개요

BLS Threshold Signatures(BLS-TSS)는 Boneh–Lynn–Shacham(BLS) 서명 방식을 기반으로 한 임계치 서명(Threshold Signature) 기법이다. 분산된 여러 참여자가 개별적으로 서명을 생성하고, 이를 결합해 하나의 유효한 서명을 만들어내는 방식으로, 블록체인·분산 시스템·암호화폐 지갑 등에서 보안성과 확장성을 동시에 확보하는 핵심 기술로 활용된다.

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1. 개념 및 정의

항목	내용	설명
정의	BLS Threshold Signature Scheme (BLS-TSS)	BLS 서명에 임계치 서명 개념을 결합한 기법
목적	안전한 분산 서명 생성	다수 참여자 기반 서명 검증 강화
필요성	탈중앙화 환경의 보안성 강화	키 유출·단일 실패 지점(SPOF) 제거

BLS-TSS는 단일 키가 아닌 다중 참여자 기반 서명 구조를 제공해, 고신뢰·고안전성이 요구되는 분산 환경에 최적화되어 있다.

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2. 특징

특징	설명	비고
단일 서명 출력	여러 참여자의 서명을 하나로 집계	블록체인 검증 효율성 극대화
임계치 구조	전체 참여자 중 t명 이상 동의 시 서명 가능	t-of-n 모델 적용
짧은 서명 크기	BLS 서명의 장점 계승	네트워크 전송 비용 최소화
보안성 강화	키 분산 및 공격 저항성 확보	MPC(다자간 연산) 기반

BLS-TSS는 BLS 특유의 짧고 간결한 서명을 유지하면서도, 임계치 모델로 보안성을 크게 향상시킨다.

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	역할
키 생성(Distributed Key Generation, DKG)	분산 환경에서 키를 안전하게 생성	키 중앙 집중화 제거
서명 분할(Signature Share)	각 참여자가 생성하는 부분 서명	병렬 처리 및 독립성 보장
서명 집계(Signature Aggregation)	분할된 서명을 결합	단일 유효 서명 생성
검증(Verification)	최종 서명의 유효성 검증	블록체인, 시스템 인증 활용

구성 요소들은 모두 안전한 다자간 계산(MPC)을 통해 수행되어, 단일 지점 공격에 대한 저항성을 보장한다.

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4. 기술 요소

기술 요소	설명	활용
Pairing-based Cryptography	BLS 서명의 기반 기술	짧은 서명 생성 및 검증 효율성 확보
Threshold Cryptography	t-of-n 서명 모델	다수 서명자 기반의 보안성 제공
Multi-Party Computation (MPC)	키와 서명 생성 과정 보호	비밀정보 노출 없이 연산 가능
Aggregation Algorithm	서명 집계 최적화	블록체인 네트워크 성능 향상

BLS-TSS는 차세대 보안 아키텍처의 핵심 기술로, 다양한 프로토콜에 응용 가능하다.

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5. 장점 및 이점

장점	설명	기대 효과
보안성 극대화	키 분산 저장 및 서명 공유 방식	단일 키 유출 위협 제거
효율성 향상	집계 후 단일 서명 유지	블록체인 트랜잭션 크기 축소
확장성 확보	수백 명 참여 가능	대규모 네트워크 적용 용이
탈중앙화 강화	SPOF 제거	신뢰 없는 환경에서 안전성 보장

BLS-TSS는 보안성과 효율성, 확장성을 모두 충족해 블록체인과 Web3 시스템에서 주목받고 있다.

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

분야	사례	고려사항
블록체인 합의	이더리움 2.0 검증자 서명	키 분산 관리 필수
암호화폐 지갑	멀티시그 지갑 대체	사용자 경험 단순화 가능
분산 ID(DID)	탈중앙 인증 및 검증	국제 표준 연계 필요
클라우드 보안	다자간 접근 제어	키 관리 및 정책 일관성 확보

BLS-TSS는 특히 블록체인 검증 및 암호화폐 지갑 분야에서 기존 멀티시그(Multi-Signature)의 대안으로 빠르게 채택되고 있다.

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7. 결론

BLS Threshold Signatures는 보안성·확장성·효율성을 동시에 갖춘 차세대 암호화 기술로, 탈중앙화 환경에서의 서명 검증 방식을 혁신적으로 변화시키고 있다. 블록체인 합의, 디지털 자산 보안, 분산 신원 관리 등에서 핵심 인프라 기술로 활용될 전망이다.