比特币存放在基于公钥／私钥 ECDSA 密钥对的「地址」里。在比特币历史的大部分时间，每个地址都只对应一把私钥。目前仍有 97% 的比特币存放在单密钥地址中。这类地址（也称「标准地址」）的识别特征是始终以「1」开头。任何人只要掌握某个单密钥比特币地址对应的那一把私钥，就可以转移其中的资金——没有例外。人们常说「占有即九成法律」，但在比特币里，掌握私钥就是法律，因为转账实际上不可逆。对比特币网络而言，只要你拥有某地址的私钥，你就被授权转移资金。单密钥存储这种非黑即白的特性，给比特币带来了一系列关键问题。

问题：安全性

最简单地说，单密钥比特币钱包不过是一组私钥的集合：用户靠它们花出自己的比特币，同时尽量防止密钥被盗。单密钥钱包的密钥通常在同一台机器上生成并存储，磁盘上再用加密保护。可即便采取了密钥安全的最佳实践，任何存放单密钥钱包的机器都是单点故障。钱包文件一旦被偷，加密可以离线破解；黑客或恶意软件也可以潜伏下来，记录用户输入的密码。随着比特币越来越值钱，已有恶意软件被改造，专门针对比特币钱包。正是单密钥存储这一根本安全风险，催生了各种把密钥完全离线生成、存放在实体金库里的复杂方案（业内通常称为「冷存储」）。但冷存储也有自己的风险和弱点。若用于生成密钥的那一台机器随机数生成器（RNG）存在缺陷，即使机器本身从未被攻破，资金也可能处于危险之中。离线冷存储能缓解部分安全顾虑，代价则是显著增加操作负担。

冷存储把私钥放到离线环境，降低被黑客远程窃取的风险，但密钥仍可能集中在单一设备或单一保管流程上。

硬件钱包是常见的冷存储形态：私钥不出设备，签名在本地完成。

问题：访问控制

企业怎样才能有效使用比特币？企业通常把技术对接交给 IT 部门。但把比特币钱包的责任甩给 IT，就像在办公室中央的桌上堆一沓百元大钞。因为任何人拿到密钥都能无痕转走资金，一旦多人同时掌握密钥，就几乎无法问责，也难以防止内部盗窃。比特币历史上充斥着被公开说成「外部黑客」的内部盗窃。那些成功避开盗窃的比特币企业，都严格限制能接触密钥的人数：他们依赖企业负责人充当最终守门人，并用物理防护和密钥分割技术，确保单人无法独自完成交易。但若要让更大规模的企业接纳比特币，要求 CEO 和 CFO 参与每一笔交易并不现实。组织需要能自行定义内部政策：谁可以交易、额度多少、须经谁批准。他们需要的，是传统公司司库银行软件里那种控制能力。实现这类控制的一种办法，是把企业比特币的完全托管交给另一家实体，本质上就是一家比特币银行。但还有另一条路。

托管与非托管的差别，核心在于谁真正掌握可以独自动用资金的密钥。

解决方案：多重签名（Multi-sig）

自 2012 年初起，比特币有了单密钥地址之外的另一种选择。大约在那时，一种名为「向脚本哈希支付」（pay-to-script-hash，P2SH）的新地址类型被定义并标准化。P2SH 地址的识别特征是以「3」开头，而不是「1」。P2SH 地址支持的功能之一，就是要求多把私钥才能完成交易，这称为多重签名，更常被叫作 multi-sig。一个 P2SH 地址可以对应任意 N 把密钥，其中任意 M 把即可交易——通常称为「M-of-N」。实践中，区块链对 N 的大小有一定限制，最典型的多重签名实现是 2-of-2 或 2-of-3。（按这一术语，单密钥地址相当于 1-of-1。）解释多重签名最直观的现实类比，是需要两把钥匙的银行保险箱：一把在客户手里，一把在银行手里。要打开箱子，两把钥匙缺一不可，因此保险箱类似于 2-of-2 多重签名地址。

银行保险箱要两把钥匙同时使用才能打开，正是 2-of-2 多重签名的日常类比。

多重签名钱包的工作方式可以概括为：发起交易、共同签名、再广播上链。缺少足够数量的签名，资金就无法移动。

使用多重签名技术，可以立刻获得若干好处。

第一，彻底消除单点故障。 只要确保同一地址的密钥在完全分离的设备上生成并保存即可。例如，一把密钥在用户笔记本上生成，另一把在手机上生成，交易就必须同时用到这两台设备。感染笔记本的恶意软件偷不到资金，因为它没有手机上的那把密钥。

第二，可以实现冗余。 在上一场景里，用户丢了手机怎么办？如果第三把密钥离线存放在金库里，并采用 2-of-3 方案，用户就可以容忍丢失其中任一设备，再用剩下的设备配合离线密钥把资金找回。

第三，可以开始解决访问控制问题。 夫妻可以建一个必须双方共同签名才能交易的多重签名钱包；三人合伙则可以建一个至少两人同意才能动用的钱包。此外，多重签名还能打开全新的可能性——请看下面几个场景。

无需信任的托管（Trustless Escrow）

爱丽丝想把比特币打给鲍勃，但前提是鲍勃交付承诺的货物；鲍勃则要确保自己能收到货款。两人都信任 Trent 来裁决纠纷，但不希望把资金交给他保管。于是他们创建一个 2-of-3 多重签名地址，爱丽丝、鲍勃和 Trent 各持一把密钥。若交易顺利，爱丽丝和鲍勃可以共同放款，无需 Trent 介入。若发生纠纷，Trent 可以裁决，并与爱丽丝或鲍勃中的任意一方一起转移资金。在整个过程中，比特币实际上处于一种「悬置」状态：任何单个人都无法独自动用资金。

组织内部限额（Organizational Limits）

一家公司希望设立可由 3 名员工使用的比特币钱包，但任何超过 5,000 美元的交易都必须有其中 2 人参与。为此，公司创建一个 2-of-2 多重签名地址：自己持有一把密钥，外部的策略执行服务持有另一把。当三名员工中的一人想交易时，他用公司密钥签署交易，向该服务完成身份验证，并请求副签。策略服务按事先约定的支出限额，决定是直接副签，还是要求另外两名员工中的一人二次批准。该服务无法盗走资金，但可以阻断公司交易。若这不可接受，公司也可改用 2-of-3：再由另一名员工或安全负责人持有一把备份密钥，以便在策略服务不配合时把资金找回。

无需信任的保证金（Trustless Margin）

用户想在交易所交易，但不愿把资金完全托管给交易所，因为他不完全信任对方的安全措施。他建立一个 2-of-2 钱包：自己和交易所共用一把密钥的控制安排，另一把由外部策略执行服务持有。他把比特币存入该钱包，交易所允许他用这些币作保证金，用于交易、借贷等。此时策略执行方的角色是：确保客户在仍有未完成订单或未结算交易时不能提现，同时向客户保证，交易所无法单方面盗走或弄丢全部资金。

上述场景表明，多重签名既能显著提升个人与组织的安全性、建立访问控制，也能实现「部分信任」的委托。当交易所和其他企业开始允许客户在不必担心资金丢失的前提下存款，其他企业也会面临采用同类技术的消费者压力。若损失风险可以被压低，整个生态的透明度与流动性都应获得可观收益。正因如此，人们预期：随着时间推移，大部分比特币将迁入 P2SH 多重签名地址。

在传统金融里，托管人是替他人持有资产的受信第三方。需要注意的是，在比特币中，资金并不总是有一个清晰的托管人。在一个美国银行、摩根大通与道富银行各持一把密钥的 3-of-3 多重签名钱包里，谁才是托管人？对比特币而言，最终托管只存在于区块链本身，而区块链当然是去中心化的。因此，立法者与监管者在调整现有规则、制定新规则时，需要理解这一新范式。

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