Chữ ký bộ điều hợp và ứng dụng của nó trong chuỗi cross trao đổi nguyên tử

Với sự phát triển nhanh chóng của các giải pháp mở rộng Layer2 cho Bitcoin, tần suất chuyển nhượng tài sản giữa Bitcoin và mạng Layer2 của nó đã tăng lên đáng kể. Xu hướng này được thúc đẩy bởi khả năng mở rộng cao hơn, phí giao dịch thấp hơn và thông lượng cao mà công nghệ Layer2 cung cấp. Những tiến bộ này đã thúc đẩy giao dịch hiệu quả hơn và kinh tế hơn, từ đó thúc đẩy việc áp dụng và tích hợp rộng rãi Bitcoin trong nhiều ứng dụng khác nhau. Do đó, khả năng tương tác giữa Bitcoin và mạng Layer2 đang trở thành một phần quan trọng của hệ sinh thái tiền điện tử, thúc đẩy đổi mới và cung cấp cho người dùng nhiều công cụ tài chính đa dạng và mạnh mẽ hơn.

Hiện tại, giao dịch chuỗi cross giữa Bitcoin và Layer2 chủ yếu có ba giải pháp: giao dịch chuỗi cross tập trung, cầu chuỗi cross BitVM và hoán đổi nguyên tử chuỗi cross. Ba công nghệ này có những đặc điểm khác nhau về giả định tin cậy, độ an toàn, sự tiện lợi, hạn mức giao dịch, v.v., có thể đáp ứng các nhu cầu ứng dụng khác nhau.

Giao dịch chuỗi cross tập trung được cung cấp bởi các tổ chức tập trung, tốc độ nhanh nhưng độ an toàn phụ thuộc vào độ tin cậy của tổ chức. Cầu nối BitVM sử dụng cơ chế thách thức lạc quan, công nghệ phức tạp, phù hợp cho các giao dịch siêu lớn. Hoán đổi nguyên tử chuỗi cross là công nghệ phi tập trung, không bị kiểm duyệt, có khả năng bảo vệ quyền riêng tư tốt, có thể thực hiện giao dịch chuỗi cross tần suất cao, được sử dụng rộng rãi trong các sàn giao dịch phi tập trung.

Công nghệ trao đổi nguyên tử chuỗi cross chủ yếu bao gồm hai loại: khóa thời gian băm và chữ ký bộ điều hợp. Mặc dù trao đổi nguyên tử dựa trên khóa thời gian băm đã thực hiện việc trao đổi phi tập trung, nhưng vẫn có vấn đề rò rỉ quyền riêng tư của người dùng. Trao đổi nguyên tử dựa trên chữ ký bộ điều hợp có thể bảo vệ quyền riêng tư tốt hơn, đồng thời nhẹ hơn và chi phí thấp hơn.

Bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết về nguyên lý của chữ ký bộ điều hợp và chuỗi cross trao đổi nguyên tử, phân tích các vấn đề tồn tại và giải pháp, đồng thời thảo luận về các ứng dụng mở rộng của nó trong các lĩnh vực như lưu ký tài sản kỹ thuật số.

Chữ ký bộ chuyển đổi và trao đổi nguyên tử chuỗi cross

Chữ ký bộ điều hợp Schnorr và hoán đổi nguyên tử

Quá trình ký hiệu bộ điều chỉnh Schnorr như sau:

1. Alice chọn số ngẫu nhiên r, tính R = r·G
2. Alice tính toán c = Hash(R||m)
3. Alice tính toán chữ ký bộ điều hợp s^ = r + cx + y, trong đó y là giá trị bộ điều hợp
4. Alice gửi (R,s^) cho Bob
5. Bob xác minh phương trình s^·G ?= R + c·X + Y
6. Nếu phương trình đúng, Bob chấp nhận chữ ký của bộ điều hợp

Quá trình trao đổi nguyên tử dựa trên chữ ký bộ điều hợp Schnorr:

1. Alice tạo giao dịch TX1, gửi bitcoin của cô ấy cho Bob
2. Alice tính toán chữ ký thích ứng Schnorr TX1 (R, s^), và gửi cho Bob
3. Bob xác thực chữ ký bộ điều hợp
4. Bob tạo giao dịch TX2, gửi tài sản của mình cho Alice
5. Bob phát sóng và thực hiện TX2
6. Alice nhận được tài sản trong TX2, tiết lộ giá trị bộ điều hợp y cho Bob.
7. Bob nhận được y sau đó có thể tính toán chữ ký hoàn chỉnh s = s^ + y
8. Bob sử dụng chữ ký hoàn chỉnh s để phát sóng và thực hiện TX1, nhận được bitcoin

Chữ ký bộ điều hợp ECDSA và trao đổi nguyên tử

Quá trình ký thích ứng ECDSA như sau:

1. Alice chọn số ngẫu nhiên k, tính R = k·G
2. Alice tính toán r = R_x mod n
3. Alice tính toán s^ = k^(-1)(Hash(m) + rx + y) mod n, trong đó y là giá trị bộ điều hợp
4. Alice gửi (r,s^) cho Bob
5. Bob xác thực phương trình r ?= (s^·Y + Hash(m)·G)_x mod n
6. Nếu phương trình đúng, Bob chấp nhận chữ ký của bộ chuyển đổi

Quá trình trao đổi nguyên tử dựa trên chữ ký bộ thích ứng ECDSA tương tự như Schnorr, chỉ thay thế chữ ký Schnorr bằng chữ ký ECDSA.

Vấn đề và Giải pháp

Vấn đề số ngẫu nhiên và giải pháp

Có nguy cơ an ninh từ việc rò rỉ và tái sử dụng số ngẫu nhiên trong chữ ký bộ điều hợp, có thể dẫn đến rò rỉ khóa riêng.

Để giải quyết những vấn đề này, có thể sử dụng tiêu chuẩn RFC 6979. Tiêu chuẩn này loại bỏ nhu cầu tạo số ngẫu nhiên bằng cách xác định một cách định hướng số ngẫu nhiên k từ khóa riêng và thông điệp cần ký, từ đó nâng cao tính bảo mật.

vấn đề và giải pháp trong bối cảnh chuỗi cross

1. Vấn đề dị thể giữa hệ thống UTXO và mô hình tài khoản

   Bitcoin sử dụng mô hình UTXO, trong khi chuỗi Ethereum sử dụng mô hình tài khoản, dẫn đến việc chữ ký của bộ chuyển đổi không thể áp dụng trực tiếp. Giải pháp là sử dụng hợp đồng thông minh trên chuỗi mô hình tài khoản để thực hiện logic hoán đổi nguyên tử.

2. An toàn chữ ký bộ điều hợp với các thuật toán khác nhau trên cùng một đường cong

   Khi hai chuỗi sử dụng cùng một đường cong nhưng thuật toán ký khác nhau ( như một cái dùng Schnorr, một cái dùng ECDSA ), chữ ký bộ điều hợp vẫn an toàn.

3. Chữ ký bộ điều hợp của các đường cong khác nhau không an toàn

   Nếu hai chuỗi sử dụng các đường cong elip khác nhau, thì không thể trực tiếp sử dụng chữ ký bộ điều hợp để thực hiện trao đổi nguyên tử.

Ứng dụng lưu ký tài sản số

Chữ ký bộ điều hợp có thể được sử dụng để thực hiện việc lưu ký tài sản kỹ thuật số không tương tác. Các bước chính như sau:

1. Tạo một giao dịch funding với đầu ra MuSig 2-of-2
2. Alice và Bob lần lượt tạo chữ ký bộ điều hợp và mã hóa có thể xác minh.
3. Sau khi双方 xác thực, ký và phát sóng giao dịch funding.
4. Trong trường hợp xảy ra tranh chấp, bên giữ có thể giải mã và cung cấp adaptor secret tùy theo tình hình.
5. Bên nhận được bí mật adaptor có thể hoàn thành chữ ký và phát sóng giao dịch thanh toán

Giải pháp này không cần sự tham gia của bên ủy thác trong quá trình khởi tạo và có lợi thế không tương tác.

Mã hóa có thể xác minh là một trong những nguyên lý mật mã chính, hiện tại có hai cách triển khai chính là Purify và Juggling.

Tóm tắt

Bài viết này giới thiệu chi tiết về nguyên lý của chữ ký thích ứng Schnorr/ECDSA và trao đổi nguyên tử chuỗi cross, phân tích các vấn đề an ninh và thách thức trong các tình huống ứng dụng chuỗi cross, và thảo luận về ứng dụng trong việc lưu ký tài sản kỹ thuật số. Chữ ký thích ứng cung cấp một giải pháp linh hoạt và an toàn cho việc tương tác chuỗi cross, có tiềm năng đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực tài chính phi tập trung.