Подпись адаптера и ее применение в кросс-чейн атомарных обменах

С быстрым развитием решений по масштабированию Layer2 для биткойна частота трансфера кросс-чейн активов между биткойном и его сетью Layer2 значительно возросла. Эта тенденция подпитывается более высокой масштабируемостью, более низкими транзакционными издержками и высокой пропускной способностью, предоставляемыми технологиями Layer2. Эти достижения способствовали более эффективным и экономичным транзакциям, что в свою очередь стимулирует более широкое принятие и интеграцию биткойна в различные приложения. Таким образом, взаимная операбельность между биткойном и сетью Layer2 становится ключевым компонентом криптовалютной экосистемы, способствуя инновациям и предоставляя пользователям более разнообразные и мощные финансовые инструменты.

Между биткойном и Layer2 существует три типичных решения для кросс-чейн транзакций: централизованные кросс-чейн транзакции, BitVM кросс-чейн мост и кросс-чейн атомарные обмены. Эти три технологии различаются по предположениям о доверии, безопасности, удобству, лимитам транзакций и могут удовлетворять различные потребности приложений.

Преимущества централизованной кросс-чейн торговли заключаются в быстроте и относительной простоте процесса сватовства. Однако безопасность данного метода полностью зависит от надежности и репутации централизованной организации. Если централизованная организация столкнется с техническими сбоями, злонамеренными атаками или дефолтом, средства пользователей окажутся под высоким риском. Кроме того, централизованная кросс-чейн торговля может также привести к утечке личной информации пользователей, что требует от них тщательного рассмотрения.

Технология BitVM кросс-чейн моста относительно сложна. Она вводит оптимистичный механизм вызова, поэтому технология довольно сложна. Кроме того, оптимистичный механизм вызова включает в себя множество сделок с вызовом и ответом, что приводит к высоким транзакционным сборам. Поэтому BitVM кросс-чейн мост подходит только для сверхкрупных сделок и используется реже.

Кросс-чейн атомарный своп — это контракт, который позволяет осуществлять децентрализованные криптовалютные сделки. Он не требует участия третьих сторон, является децентрализованным, не подвержен цензуре, обеспечивает хорошую защиту конфиденциальности и позволяет проводить высокочастотные кросс-чейн сделки, широко применяемые на децентрализованных биржах.

Кросс-чейн атомарные обмены в основном включают две технологии: основанные на хэш-временных замках (HTLC) и основанные на адаптерной подписи. Хотя атомарные обмены на основе HTLC являются значительным прорывом в технологии децентрализованных обменов, они имеют проблему утечки конфиденциальности пользователей. Атомарные обмены на основе адаптерной подписи имеют три преимущества по сравнению с HTLC: заменяют скрипты на блокчейне, уменьшают пространство, занимаемое на блокчейне, и имеют более низкие комиссии; транзакции, вовлеченные в процесс, не могут быть связаны, что обеспечивает защиту конфиденциальности.

В данной статье сначала рассматриваются принципы адаптерных подписей Schnorr/ECDSA и кросс-чейн атомного обмена. Затем анализируются проблемы безопасности случайных чисел, существующие в адаптерных подписях, и проблемы системной и алгоритмической гетерогенности в кросс-чейн сценариях, а также предлагаются решения. Наконец, рассматриваются расширенные применения адаптерных подписей для реализации неинтерактивного хранения цифровых активов.

Подпись адаптера и кросс-чейн атомный обмен

Подпись адаптера Шнорра и атомный обмен

Процесс подписи адаптера Schnorr выглядит следующим образом:

1. Алиса генерирует случайное число r, вычисляет R = rG
2. Алиса рассчитывает c = H(X||R||m)
3. Алиса вычисляет s' = r + cx
4. Алиса отправляет (R,s') Бобу
5. Боб проверяет s'G = R + cX
6. Боб вычисляет s = s' + y
7. (R,s) является действительной подписью Schnorr

Процесс кросс-чейн атомного обмена, основанный на подписании адаптером Шнора, следующий:

1. Алиса генерирует закрытый ключ x и открытый ключ X = xG
2. Боб генерирует закрытый ключ y и открытый ключ Y = yG
3. Алиса создает транзакцию TA, блокируя активы на X
4. Боб создает сделку TB, блокируя активы на Y
5. Алиса генерирует адаптерную подпись Schnorr (R,s')
6. Боб проверяет действительность подписи адаптера
7. Bob трансляция TB
8. Алиса увидела TB, транслирует TA и полную подпись (R,s)
9. Боб извлекает y из полного подписи и завершает транзакцию

Подпись адаптера ECDSA и атомный обмен

Процесс подписи адаптера ECDSA следующий:

1. Алиса генерирует случайное число k, вычисляет R = kG
2. Алиса вычисляет r = Rx mod n
3. Алиса вычисляет s' = k^(-1)(H(m) + rx) mod n
4. Алиса отправила (R, s') Бобу
5. Боб проверяет s'G = R + r^(-1)H(m)X
6. Bob вычисляет s = s' + y mod n
7. (r,s) является действительной ECDSA подписью

Процесс кросс-чейн атомарного обмена, основанный на подписи адаптера ECDSA, похож на процесс Шнорра.

Вопросы и решения

Проблема случайных чисел и решения

Проблемы с утечкой и повторным использованием случайных чисел в подписи адаптера могут привести к утечке закрытого ключа. Решение заключается в использовании RFC 6979, которое позволяет детерминированно извлекать случайное число k из закрытого ключа и сообщения, подлежащего подписанию, что устраняет необходимость в генерации случайных чисел.

проблемы и решения в кросс-чейн сценах

Проблема гетерогенности между UTXO и моделью аккаунтов: Биткойн использует модель UTXO, в то время как Bitlayer использует модель аккаунтов, что приводит к невозможности предварительной подписи транзакций на возврат на Bitlayer. Решение состоит в использовании смарт-контрактов для реализации атомарного обмена на стороне Bitlayer.

Подписи адаптеров с одинаковыми кривыми и разными алгоритмами являются доказуемо безопасными. Но если кривые различаются, то использовать подписи адаптеров нельзя.

Приложение для хранения цифровых активов

На основе подписей адаптеров можно реализовать неинтерактивное хранение цифровых активов, основной процесс выглядит следующим образом:

1. Создать неподписанную транзакцию funding
2. Элис и Боб генерируют адаптерные подписи соответственно.
3. Проверка действительности зашифрованного текста и трансляция funding-транзакции
4. В случае спора расшифровка предоставляется держателем для адаптера секрет.

Верифицируемое шифрование является ключевой технологией для реализации неинтерактивного хостинга, существуют два основных решения: Purify и Juggling.

Итог

В данной статье подробно рассмотрены принципы адаптерной подписи, проблемы и решения в кросс-чейн приложениях, а также ее применение в управлении цифровыми активами. Адаптерная подпись предоставляет эффективное и защищенное с точки зрения конфиденциальности новое решение для кросс-чейн атомарных обменов и, вероятно, сыграет важную роль в таких сценариях, как децентрализованные交易.