Signature d'adaptateur et son application dans les échanges atomiques cross-chain

Avec le développement rapide de la technologie d'extension Layer2 de Bitcoin, le transfert d'actifs entre Bitcoin et les réseaux Layer2 devient de plus en plus fréquent. Cette tendance est principalement due à la plus grande évolutivité, aux frais de transaction réduits et à un débit plus élevé offerts par la technologie Layer2. Ces avancées favorisent des transactions plus efficaces et économiques, ce qui stimule l'adoption et l'intégration généralisées de Bitcoin dans diverses applications. Par conséquent, l'interopérabilité entre Bitcoin et les réseaux Layer2 devient un élément clé de l'écosystème des cryptomonnaies, favorisant l'innovation et offrant aux utilisateurs des outils financiers plus diversifiés et puissants.

Actuellement, il existe trois solutions principales pour les transactions cross-chain entre le Bitcoin et Layer2 : les transactions cross-chain centralisées, le pont cross-chain BitVM et les échanges atomiques cross-chain. Ces trois technologies ont chacune leurs caractéristiques en termes d'hypothèses de confiance, de sécurité, de commodité et de montant des transactions, pouvant répondre à différents besoins d'application.

Les avantages des échanges centralisés cross-chain sont la rapidité et la simplicité d'utilisation, mais la sécurité dépend entièrement de la fiabilité des institutions centralisées, ce qui présente un risque élevé. Le pont cross-chain BitVM introduit un mécanisme de défi optimiste, la technologie étant relativement complexe, avec des frais de transaction élevés, principalement adapté aux transactions de très grande valeur. L'échange atomique cross-chain est une technologie décentralisée, sans censure, offrant une bonne protection de la vie privée, permettant des transactions cross-chain à haute fréquence, largement utilisée dans les échanges décentralisés.

La technologie d'échange atomique cross-chain comprend principalement deux solutions : le HTLC basé sur un verrouillage temporel de hachage ( et une solution basée sur une signature d'adaptateur. La solution HTLC présente des problèmes de fuite de la vie privée, tandis que la solution basée sur la signature d'adaptateur peut bien résoudre ce problème. Cet article se concentrera sur la signature d'adaptateur et son application dans l'échange atomique cross-chain.

Signature de l'adaptateur et échange atomique cross-chain

) Signature d'adaptateur Schnorr et échange atomique

Le principe de base de la signature d'adaptateur Schnorr est le suivant :

1. Alice génère un nombre aléatoire r, calcule R = r * G
2. Alice calcule l'adaptateur Y = y * G, y étant le secret de l'adaptateur
3. Alice calcule c = H###R + Y, m(
4. Alice calcule s' = r + c * x
5. Alice envoie le pré-signé )R, s'( à Bob
6. Bob vérifie e)G, s' * G( ?= e)P, R + Y + c * P(
7. Bob obtient y, puis calcule s = s' + y
8. Bob diffuse )R, s( termine la transaction

Le processus d'échange atomique inter-chaînes basé sur la signature d'adaptateur Schnorr est le suivant :

1. Alice génère un nombre aléatoire r_A, calcule R_A = r_A * G
2. Alice calcule Y_A = y_A * G, y_A étant le secret de l'adaptateur
3. Alice calcule la pré-signature )R_A, s'_A( et l'envoie à Bob
4. Bob vérifie la pré-signature d'Alice
5. Bob répète les étapes 1-3, génère sa propre pré-signature )R_B, s'_B( et l'envoie à Alice.
6. Alice vérifie la pré-signature de Bob
7. Alice et Bob échangent les adaptateurs Y_A et Y_B
8. Alice utilise y_B pour compléter la signature de Bob, Bob utilise y_A pour compléter la signature d'Alice.
9. Alice et Bob diffusent chacun une signature complète pour finaliser la transaction.

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) signature d'adaptateur ECDSA et échange atomique

Le principe de base de la signature de l'adaptateur ECDSA est le suivant :

1. Alice génère un nombre aléatoire k, calcule R = k * G
2. Alice calcule l'adaptateur Y = y * G, y étant le secret de l'adaptateur
3. Alice calcule s' = k^###-1( * )H(m( + x * R_x)
4. Alice envoie le pré-signé )R, s'( à Bob
5. Bob vérifie R ?= )s'^(-1( * H)m() * G + )s'^(-1( * R_x * s') * P
6. Bob obtient y, puis calcule s = s' + y
7. Bob diffuse )R, s( termine la transaction

Le processus d'échange atomique inter-chaînes basé sur la signature d'adaptateur ECDSA est similaire au schéma Schnorr.

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Problèmes et solutions

) Problèmes de nombres aléatoires et solutions

Il existe un risque de sécurité de fuite et de réutilisation des nombres aléatoires dans la signature de l'adaptateur, ce qui peut entraîner la fuite de la clé privée. La solution consiste à adopter la norme RFC 6979, qui génère des nombres aléatoires de manière déterministe :

k = SHA256###sk, msg, counter(

Cela garantit l'unicité et la reproductibilité des nombres aléatoires, tout en évitant les risques liés aux générateurs de nombres aléatoires faibles.

) problèmes et solutions des scénarios cross-chain

1. Problème d'hétérogénéité entre le système UTXO et le modèle de compte : Bitcoin utilise le modèle UTXO, tandis qu'Ethereum utilise le modèle de compte, ce qui rend impossible la signature préalable des transactions de remboursement. La solution consiste à utiliser des contrats intelligents sur la chaîne Ethereum pour réaliser la logique d'échange atomique.

2. Sécurité des courbes identiques avec des algorithmes différents : Dans le cas de l'utilisation de la même courbe elliptique mais d'algorithmes de signature différents ### comme Schnorr et ECDSA (, le schéma de signature de l'adaptateur reste sécurisé.

3. L'insécurité des courbes différentes : si deux systèmes utilisent des courbes elliptiques différentes, il n'est pas possible d'utiliser directement la signature de l'adaptateur pour un échange atomique cross-chain.

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Application de garde d'actifs numériques

La signature basée sur des adaptateurs permet la garde non interactive d'actifs numériques:

1. Alice et Bob créent une transaction de financement avec une sortie MuSig 2-of-2.
2. Alice et Bob génèrent respectivement des signatures d'adaptateur et échangent les vérifications.
3. Les deux parties signent et diffusent la transaction de financement
4. En cas de litige, le dépositaire peut déchiffrer et fournir le secret de l'adaptateur à une partie.
5. La partie qui obtient le secret peut compléter la signature de l'adaptateur et diffuser la transaction de règlement.

Cette solution ne nécessite pas la participation d'un tiers pour l'initialisation, présentant des avantages non interactifs. La technologie de cryptographie vérifiable ) comme Purify ou Juggling ( peut être utilisée pour réaliser le transfert sécurisé des secrets de l'adaptateur.

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Résumé

La technologie de signature par adaptateur offre une solution efficace et respectueuse de la vie privée pour les échanges atomiques cross-chain. Un design approprié peut surmonter des problèmes tels que la sécurité des nombres aléatoires et l'hétérogénéité des systèmes. De plus, la signature par adaptateur peut également être étendue à des scénarios tels que la garde d'actifs numériques non interactifs. Avec la croissance de la demande cross-chain, la technologie de signature par adaptateur devrait jouer un rôle important dans l'interopérabilité des blockchains.

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