Подпись адаптера и ее применение в кросс-чейн атомарных обменах

С быстрым развитием технологий масштабирования Layer2 для биткойна, межсетевые трансакции активов между биткойном и сетями Layer2 становятся все более частыми. Эта тенденция в значительной степени обусловлена более высокой масштабируемостью, более низкими транзакционными издержками и большей пропускной способностью, которые предоставляет технология Layer2. Эти достижения способствуют более эффективным и экономичным транзакциям, тем самым способствуя широкому принятию и интеграции биткойна в различные приложения. Таким образом, взаимная операбельность между биткойном и сетями 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, BitVM кросс-чейн мост и кросс-чейн атомарные обмены. Эти три технологии имеют свои особенности в отношении предположений доверия, безопасности, удобства и лимитов транзакций, что позволяет удовлетворить различные потребности приложений.

Преимущества централизованных кросс-чейн-транзакций заключаются в высокой скорости и простоте операций, но безопасность полностью зависит от надежности централизованных учреждений, что создает высокий риск. Кросс-чейн-мост BitVM вводит механизм оптимистичного вызова, технология относительно сложна, комиссии за транзакции выше, что делает его в основном подходящим для сверхкрупных сделок. Кросс-чейн атомарные обмены — это децентрализованная, не подлежащая цензуре технология с хорошей защитой конфиденциальности, позволяющая осуществлять высокочастотные кросс-чейн-транзакции, широко используемая на децентрализованных биржах.

Технология кросс-чейн атомарного обмена в основном включает два решения: основанное на хэш-временном замке (HTLC) и основанное на адаптерной подписи. Решение HTLC имеет проблемы с утечкой конфиденциальности, в то время как решение на основе адаптерной подписи может эффективно решить эту проблему. В данной статье будет подробно рассмотрена адаптерная подпись и ее применение в кросс-чейн атомарном обмене.

Подпись адаптера и кросс-чейн атомный обмен

Подпись адаптера Schnorr и атомный обмен

Основной принцип адаптерной подписи Schnorr следующий:

1. Алиса генерирует случайное число r, вычисляет R = r * G
2. Алиса вычисляет адаптер Y = y * G, где y - секрет адаптера
3. Элис вычисляет c = H(R + Y, m)
4. Алиса вычисляет s' = r + c * x
5. Алиса отправляет предподписанный (R, s') Бобу
6. Боб проверяет e(G, s' * G) ?= e(P, R + Y + c * P)
7. После того как Боб получил y, вычисляется s = s' + y
8. Боб транслирует (R, s) завершает сделку

Процесс кросс-чейн атомарного обмена на основе адаптерных подписей Шнора следующий:

1. Алиса генерирует случайное число r_A, вычисляет R_A = r_A * G
2. Алиса вычисляет Y_A = y_A * G, где y_A - секрет адаптера
3. Алиса вычисляет предподписанный (R_A, s'_A) и отправляет Бобу
4. Боб проверяет предподписанный документ Алисы
5. Боб повторяет шаги 1-3, генерирует свою предварительно подписанную (R_B, s'_B) и отправляет Алисе
6. Алиса проверяет предварительную подпись Боба
7. Алиса и Боб обмениваются адаптерами Y_A и Y_B
8. Алиса использует y_B для завершения подписи Боба, Боб использует y_A для завершения подписи Алисы.
9. Алисa и Боб соответственно транслируют полную подпись для завершения транзакции.

Подпись адаптера ECDSA и атомарный обмен

Основной принцип подписи адаптера ECDSA следующий:

1. Алиса генерирует случайное число k, вычисляет R = k * G
2. Алиса вычисляет адаптер Y = y * G, где y является секретом адаптера
3. Алиса вычисляет s' = k^(-1) * (H(m) + x * R_x)
4. Алиса отправляет предподписанный (R, s') Бобу
5. Боб проверяет R ?= (s'^(-1) * H(m)) * G + (s'^(-1) * R_x * s') * P
6. Боб получив y, вычисляет s = s' + y
7. Боб транслирует (R, s) завершает сделку

Процесс кросс-чейн атомарного обмена, основанный на подписании адаптера ECDSA, аналогичен схеме Шнора.

Вопросы и решения

Проблемы и решения случайных чисел

В подписании адаптера существует угроза утечки и повторного использования случайных чисел, что может привести к утечке закрытого ключа. Решением является использование спецификации RFC 6979, которая генерирует случайные числа детерминированным способом:

k = SHA256(sk, MSG, counter)

Это обеспечивает уникальность и воспроизводимость случайных чисел, одновременно избегая рисков, связанных со слабыми генераторами случайных чисел.

Проблемы и решения кросс-чейн сценариев

1. Проблема гетерогенности моделей UTXO и аккаунтов: Биткойн использует модель UTXO, тогда как Эфириум использует модель аккаунтов, что приводит к невозможности предварительной подписи транзакций на возврат. Решение заключается в использовании смарт-контрактов на стороне Эфириума для реализации логики атомарного обмена.

2. Безопасность различных алгоритмов с одинаковой кривой: при использовании одной и той же эллиптической кривой, но различных алгоритмов подписи (, таких как Schnorr и ECDSA ), схема подписи адаптера остается безопасной.

3. Небезопасность различных кривых: если две системы используют разные эллиптические кривые, то адаптерные подписи не могут быть использованы напрямую для кросс-чейн атомарных обменов.

Приложение для хранения цифровых активов

На основе подписей адаптеров можно реализовать неинтерактивное хранение цифровых активов:

1. Алиса и Боб создают финансирующую транзакцию с выходом 2-of-2 MuSig.
2. Алиса и Боб поочередно генерируют адаптерные подписи и обмениваются проверками
3. Обе стороны подписывают и транслируют сделку по финансированию
4. В случае возникновения спора, управляющая сторона может расшифровать и предоставить секрет адаптера одной из сторон.
5. Сторона, получившая секрет, может завершить подпись адаптера и транслировать расчетную транзакцию.

Данное решение не требует участия стороннего управляющего в инициализации и обладает преимуществами неконкурентного взаимодействия. Проверяемые криптографические технологии (, такие как Purify или Juggling ), могут быть использованы для безопасной передачи секретов адаптера.

Резюме

Технология адаптерной подписи предоставляет эффективное и защищенное решение для кросс-чейн атомарных обменов. С помощью разумного проектирования можно преодолеть проблемы безопасности случайных чисел, системной гетерогенности и другие. Кроме того, адаптерная подпись может быть расширена для применения в таких сценариях, как неинтерактивное хранение цифровых активов. С учетом роста спроса на кросс-чейн, технология адаптерной подписи имеет потенциал сыграть важную роль в межоперабельности блокчейна.