Подпись адаптера и ее применение в кросс-чейн атомарных свопах

С быстрым развитием решений по расширению Layer2 для биткойна, частота кросс-чейн перемещения активов между биткойном и его сетью Layer2 значительно возросла. Эта тенденция обусловлена более высокой масштабируемостью, более низкими транзакционными расходами и высокой пропускной способностью, предоставляемыми технологиями Layer2. Эти достижения способствовали более эффективным и экономичным транзакциям, что в свою очередь стимулировало более широкое внедрение и интеграцию биткойна в различных приложениях. Таким образом, взаимная операбельность между биткойном и сетью Layer2 становится ключевым компонентом экосистемы криптовалют, способствуя инновациям и предоставляя пользователям более разнообразные и мощные финансовые инструменты.

В настоящее время существует три основных решения для кросс-чейн-транзакций между биткойном и Layer2: централизованные кросс-чейн-транзакции, кросс-чейн-мост BitVM и кросс-чейн-атомарные обмены. Эти три технологии различаются по предположениям о доверии, безопасности, удобству и лимитам транзакций, что позволяет удовлетворить различные потребности приложений.

Централизованные кросс-чейн транзакции быстры и легко реализуемы, но безопасность полностью зависит от централизованных учреждений. BitVM кросс-чейн мост вводит механизм оптимистичных вызовов, технология относительно сложная, подходит для очень крупных транзакций. Кросс-чейн атомарные обмены — это децентрализованная технология, не требующая доверия к третьим сторонам и обладающая хорошей защитой конфиденциальности, позволяющая реализовывать высокочастотные кросс-чейн транзакции и широко применяемая на децентрализованных биржах.

В данной статье основное внимание уделяется технологии кросс-чейн атомарного обмена на основе адаптерных подписей. Адаптерная подпись представляет собой дополнительную подпись, которая сочетается с первоначальной подписью для отображения секретных данных, позволяя обеим сторонам одновременно раскрывать друг другу две части данных. По сравнению с атомарным обменом на основе хэш-временных замков (HTLC), обмен с использованием адаптерных подписей имеет следующие преимущества:

1. Заменил цепочные скрипты, реализовал "невидимые скрипты".
2. Меньше занимаемого места в блокчейне, более низкие затраты.
3. Сделки не могут быть связаны, обеспечивая лучшую защиту конфиденциальности.

Подпись адаптера и кросс-чейн атомный обмен

Подпись адаптера Schnorr и атомарный обмен

Процесс подписания адаптера Schnorr следующий:

1. Алиса генерирует случайное число r, вычисляет R = r·G
2. Алиса вычисляет точку адаптера Y = y·G
3. Элис вычисляет предподписанный s^ = r + hash(R,Y,m)·x
4. Элис отправила (R,s^,Y) Бобу
5. Боб проверяет подпись адаптера
6. Боб получает полную подпись, вычисляя s = s^ + y

Атомарный обмен процесс:

1. Алиса создает TX1, отправляя биткойны Бобу
2. Боб создает TX2, отправляет токены Алисе
3. Алиса генерирует подпись адаптера и отправляет ее Бобу
4. Боб проверяет подпись адаптера, транслирует TX2
5. Алиса получила токены, открыто y
6. Боб получает полную подпись, транслирует TX1 для завершения обмена

Подпись адаптера ECDSA и атомный обмен

Процесс подписания адаптера ECDSA аналогичен, основное отличие заключается в:

1. Используйте случайное число k вместо r
2. Вычислить R = k^(-1)·G
3. Предподписанный s^ = k^(-1)(hash(m) + x·R_x)
4. Полная подпись s = s^ + y

Процесс атомарного обмена похож на Schnorr.

Проблемы и решения

Проблема безопасности случайных чисел

В сигнатуре адаптера существует риск утечки и повторного использования случайных чисел, что может привести к утечке закрытого ключа. Решением является использование RFC 6979 для генерации случайных чисел детерминированным образом:

k = SHA256( приватный ключ, сообщение, счетчик )

Это обеспечивает уникальность и воспроизводимость случайных чисел, одновременно избегая рисков безопасности генератора случайных чисел.

кросс-чейн сценарием проблемы

1. UTXO и модель аккаунтов гетерогенны: Биткойн использует модель UTXO, Bitlayer использует модель аккаунтов, необходимо реализовать атомарный обмен через смарт-контракты.

2. Одинаковая кривая, разные алгоритмы: использование одной и той же кривой (, такой как Secp256k1), но разных алгоритмов подписи (, таких как Schnorr и ECDSA), является безопасным.

3. Разные кривые: если используются разные эллиптические кривые (, такие как Secp256k1 и ed25519), подпись адаптера будет небезопасной.

Приложение для хранения цифровых активов

Подпись адаптера может быть использована для реализации неинтерактивного хранения цифровых активов:

1. Алиса и Боб создают 2-of-2 MuSig выход
2. Стороны обмениваются предподписанными и зашифрованными секретами адаптера
3. В случае спора, хранитель может расшифровать секрет и предоставить его одной из сторон.
4. Сторона, получившая секрет, может завершить подпись и транслировать транзакцию.

Данная схема не требует участия хостинг-стороны в инициализации и не требует раскрытия содержания контракта, обладая преимуществом неинтерактивности.

Проверяемое шифрование является ключевой технологией данной схемы, и в основном реализуется двумя способами: Purify и Juggling.

Итог

В данной статье подробно рассматривается применение адаптерных подписей Schnorr/ECDSA в кросс-чейн атомарных обменах, анализируются связанные проблемы безопасности и решения, обсуждаются проблемы системной гетерогенности в кросс-чейн сценариях, а также представляются неинтерактивные приложения по хранению цифровых активов на основе адаптерных подписей. Адаптерные подписи предоставляют новый децентрализованный и защищенный от конфиденциальности выбор для кросс-чейн транзакций и могут сыграть важную роль в будущей интероперабельности блокчейнов.