توقيع المحول وتطبيقه في عبر السلاسل للتبادل الذري

مع التطور السريع لخطط توسيع Layer2 لبيتكوين، زادت وتيرة نقل الأصول عبر السلاسل بين بيتكوين وشبكات Layer2 بشكل ملحوظ. هذه الاتجاه مدفوع بالقدرة الأعلى على التوسع، وانخفاض تكاليف المعاملات، وارتفاع معدلات المعالجة التي توفرها تقنية Layer2. أصبحت التوافقية بين بيتكوين وشبكات Layer2 جزءًا أساسيًا من نظام العملات المشفرة، مما يعزز الابتكار ويوفر للمستخدمين أدوات مالية أكثر تنوعًا وقوة.

توجد ثلاث طرق رئيسية للتداول عبر السلاسل بين البيتكوين وLayer2: التداول عبر السلاسل المركزي، وجسر BitVM عبر السلاسل، والتبادل الذري عبر السلاسل. تختلف هذه التقنيات في فرضيات الثقة والأمان والراحة وحدود التداول، مما يلبي احتياجات التطبيقات المختلفة.

تتناول هذه المقالة تقنية التبادل الذري عبر السلاسل المعتمدة على توقيع المحول. بالمقارنة مع التبادل الذري المعتمد على قفل الوقت هش (HTLC)، فإن خطة توقيع المحول تتمتع بالمزايا التالية:

1. استبدل البرامج النصية على السلسلة، لتحقيق "البرامج النصية الخفية"
2. مساحة التخزين على السلسلة أصغر، التكاليف أقل
3. لا يمكن ربط المعاملات، تحقيق حماية خصوصية أفضل

توقيع المحول والتبادل الذري عبر السلاسل

توقيع محول شنور مع التبادل الذري

تتمثل عملية التوقيع المسبق لمحول Schnorr على النحو التالي:

1. تختار أليس رقمًا عشوائيًا r، وتحسب R = r·G
2. تحسب أليس c = Hash(R||P_A||m)
3. تحسب أليس s' = r + c·x_A + y
4. أليس أرسلت (R,s') إلى بوب

عملية التحقق:

1. يقوم Bob بحساب c = Hash(R||P_A||m)
2. Bob يتحقق من s'·G = R + c·P_A + Y

التوقيع النهائي: s = s' - y

توقيع محول ECDSA والمبادلة الذرية

تتمثل عملية التوقيع المسبق لمهايئ ECDSA كما يلي:

1. تختار أليس الرقم العشوائي k، وتحسب R = k·G
2. تقوم Alice بحساب r = R_x mod n
3. تحسب أليس s' = k^(-1)(هاش(m) + r·x_A + y) mod n
4. أليس أرسلت (r,s') إلى بوب

عملية التحقق:

1. بوب يحسب u1 = Hash(m)·s'^(-1) mod n
2. يحسب بوب u2 = r·s'^(-1) mod n
3. يقوم بوب بالتحقق من R' = u1·G + u2·P_A + Y

التوقيع النهائي: s = s' - y

المشكلة والحل

مشكلة الأعداد العشوائية وحلولها

توجد مخاطر أمنية تتعلق بتسرب وإعادة استخدام الأرقام العشوائية في توقيع المحول، مما قد يؤدي إلى تسرب المفتاح الخاص. الحل هو استخدام RFC 6979، من خلال توليد الأرقام العشوائية بطريقة محددة.

ك = SHA256(sk ، رسالة ، counter)

عبر السلاسل场景问题与解决方案

1. مشكلة عدم التوافق بين نظام UTXO ونموذج الحسابات: تستخدم بيتكوين نموذج UTXO بينما تستخدم الإيثريوم وغيرها نموذج الحسابات، مما يؤدي إلى عدم إمكانية توقيع معاملات الاسترداد مسبقًا. الحل هو استخدام العقود الذكية على سلسلة نموذج الحسابات لتنفيذ منطق التبادل.

2. توقيع محول مع خوارزميات مختلفة على نفس المنحنى آمن. على سبيل المثال، تستخدم Bitcoin توقيع Schnorr، بينما تستخدم Bitlayer توقيع ECDSA، ولا يزال بالإمكان استخدام توقيع المحول بشكل آمن.

3. توقيع محول المنحنيات المختلفة غير آمن، لأن رتبة مجموعة المنحنيات البيضاوية مختلفة.

تطبيق حفظ الأصول الرقمية

يمكن تحقيق حراسة الأصول الرقمية ذات العتبة غير التفاعلية بناءً على توقيع المحول:

1. أليس وبوب أنشأوا مخرجات توقيع متعدد من 2 من 2
2. أليس وبوب يولدان توقيع المحول الخاص بهما، ويشفران سر المحول
3. في حالة النزاع، يمكن للجهة المودعة فك تشفير السر وتفويض أحد الأطراف لإتمام التوقيع

يمكن تحقيق التشفير القابل للتحقق من خلال حلول Purify أو Juggling.

توفر توقيعات المحولات أدوات تشفير أكثر كفاءة وأمانًا لتطبيقات مثل عبر السلاسل والتبادل الذري للأصول الرقمية. ولكن في التطبيقات العملية، لا يزال من الضروري مراعاة أمان الأرقام العشوائية، ووجود أنظمة غير متجانسة، وغيرها من المشكلات، مع اختيار الحلول المناسبة بناءً على السيناريوهات المحددة.