توقيع المحول وتطبيقه في تبادل ذرات عبر السلاسل

مع التطور السريع لخطط توسيع Layer2 للبيتكوين، زادت بشكل ملحوظ وتيرة نقل الأصول عبر السلاسل بين البيتكوين وشبكات Layer2 الخاصة به. هذه الاتجاه مدفوع بزيادة القابلية للتوسع التي تقدمها تقنيات Layer2، وانخفاض تكاليف المعاملات، وارتفاع معدل الإنتاجية. هذه التقدمات تعزز معاملات أكثر كفاءة وأقل تكلفة، مما يدفع إلى اعتماد ودمج أوسع للبيتكوين في تطبيقات متنوعة. لذلك، فإن التوافق بين البيتكوين وشبكات Layer2 أصبح جزءًا أساسيًا من نظام العملات الرقمية، مما يعزز الابتكار ويوفر للمستخدمين أدوات مالية أكثر تنوعًا وقوة.

توجد ثلاثة نماذج نموذجية للتداول عبر السلاسل بين البيتكوين وLayer2: التداول عبر السلاسل المركزي، جسر BitVM عبر السلاسل، وتبادل الذرات عبر السلاسل. تختلف هذه التقنيات الثلاث في الافتراضات المتعلقة بالثقة، والأمان، والراحة، وحدود التداول، مما يلبي احتياجات التطبيقات المختلفة.

تتمثل مزايا تداول عبر السلاسل المركزي في السرعة العالية، حيث إن عملية المطابقة تكون سهلة نسبياً. ومع ذلك، فإن أمان هذه الطريقة يعتمد بالكامل على موثوقية وسمعة المؤسسة المركزية. إذا واجهت المؤسسة المركزية عطلًا تقنيًا أو هجومًا خبيثًا أو خرقًا للعقد، فإن أموال المستخدمين تواجه مخاطر عالية. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي تداول عبر السلاسل المركزي إلى تسرب خصوصية المستخدم، مما يتطلب من المستخدمين التفكير بعناية.

تقنية جسر BitVM عبر السلاسل معقدة نسبياً. إنها تقدم آلية تحدي متفائلة، لذا فإن التقنية معقدة. بالإضافة إلى ذلك، تتضمن آلية التحدي المتفائلة عددًا كبيرًا من تحديات المعاملات واستجاباتها، مما يجعل رسوم المعاملات مرتفعة. لذلك، فإن جسر BitVM عبر السلاسل مناسب فقط للمعاملات الكبيرة للغاية، وتكرار استخدامه منخفض.

عبر السلاسل الصرف الذري هو عقد يحقق تداول العملات المشفرة اللامركزية. إنه لا ينطوي على أي طرف ثالث، وهو لامركزي وغير خاضع للرقابة، ويتميز بحماية خصوصية جيدة، ويستطيع تنفيذ تداولات عبر السلاسل عالية التردد، ويستخدم على نطاق واسع في البورصات اللامركزية.

تبادل الذرات عبر السلاسل يشمل بشكل رئيسي تقنيتين: تقنية قفل الوقت القائم على التجزئة (HTLC) وتوقيع المحول. على الرغم من أن التبادل القائم على HTLC يمثل اختراقًا كبيرًا في تقنية التبادل اللامركزي، إلا أنه يعاني من مشكلة تسرب خصوصية المستخدم. مقارنةً بـ HTLC، يتمتع التبادل القائم على توقيع المحول بثلاث مزايا: استبدال البرنامج النصي على السلسلة، تقليل المساحة المستخدمة على السلسلة، وتكاليف أقل؛ المعاملات المعنية لا يمكن ربطها، مما يحقق حماية الخصوصية.

تتناول هذه المقالة أولاً مبدأ توقيع محول Schnorr/ECDSA وتبادل الذرات عبر السلاسل. ثم، يتم تحليل مشاكل أمان الأرقام العشوائية الموجودة في توقيع المحول ومشكلات الهياكل المتنوعة والخوارزميات المتنوعة في سيناريوهات عبر السلاسل، وتقديم الحلول. أخيرًا، يتم توسيع تطبيق توقيع المحول لتحقيق الوصاية على الأصول الرقمية غير التفاعلية.

توقيع المحول و عبر السلاسل المبادلة الذرية

توقيع محول شنور مع التبادل الذري

عملية توقيع محول Schnorr هي كما يلي:

1. Alice تولد عدد عشوائي r، وتحسب R = rG
2. تحسب أليس c = H(X||R||m)
3. أليس تحسب s' = r + cx
4. أليسا أرسلت (R,s') إلى بوب
5. يقوم بوب بالتحقق من s'G = R + cX
6. بوب يحسب s = s' + y
7. (R,s) هو توقيع Schnorr صالح

عملية تبادل ذرة عبر السلاسل المعتمدة على توقيع محول Schnorr هي كما يلي:

1. تولد أليس المفتاح الخاص x والمفتاح العام X = xG
2. قام بوب بإنشاء المفتاح الخاص y والمفتاح العام Y = yG
3. أليس أنشأت المعاملة TA، وقامت بقفل الأصول في X
4. قام بوب بإنشاء الصفقة TB، وقام بقفل الأصول في Y
5. أليس تولد توقيع محول شنور (R, s')
6. يتحقق بوب من صحة توقيع المحول
7. بوب يبث TB
8. أليس بعد رؤية TB، قامت ببث TA والتوقيع الكامل (R,s)
9. بوب يستخرج y من التوقيع الكامل، ويكمل الصفقة

تكييف توقيع ECDSA مع التبادل الذري

تتمثل عملية توقيع محول ECDSA فيما يلي:

1. تقوم أليس بإنشاء رقم عشوائي k، وتحسب R = kG
2. تحسب أليس r = Rx mod n
3. آليس تحسب s' = k^(-1)(H(m) + rx) mod n
4. أليس سترسل (R,s') إلى بوب
5. يتحقق Bob من s'G = R + r^(-1)H(m)X
6. يقوم Bob بحساب s = s' + y mod n
7. (r,s) هو توقيع ECDSA صالح

عملية التبادل الذري عبر السلاسل المعتمدة على توقيع محول ECDSA تشبه عملية شنور.

المشاكل والحلول

مشكلة الأرقام العشوائية وحلولها

توجد مشكلات تسرب وإعادة استخدام الأرقام العشوائية في توقيع المحول، مما قد يؤدي إلى تسرب المفتاح الخاص. الحل هو استخدام RFC 6979، من خلال استخراج الرقم العشوائي k بشكل حتمي من المفتاح الخاص والرسالة المراد توقيعها، مما يلغي الحاجة إلى توليد الأرقام العشوائية.

عبر السلاسل场景问题与解决方案

مشكلة التباين بين نظام نموذج UTXO ونموذج الحسابات: تستخدم بيتكوين نموذج UTXO، بينما تستخدم Bitlayer نموذج الحسابات، مما يؤدي إلى عدم القدرة على توقيع معاملات استرداد الأموال مسبقًا على Bitlayer. الحل هو استخدام العقود الذكية على جانب Bitlayer لتنفيذ التبادل الذري.

توقيع المحول باستخدام منحنيات متشابهة وخوارزميات مختلفة آمن يمكن إثباته. ولكن إذا كانت المنحنيات مختلفة، فلا يمكن استخدام توقيع المحول.

تطبيقات الحفظ للأصول الرقمية

يمكن تنفيذ الحفظ غير التفاعلي للأصول الرقمية بناءً على توقيع المحول، والعملية الرئيسية كما يلي:

1. إنشاء صفقة تمويل غير موقعة
2. أليس وبوب يقومان بتوليد توقيع المحول بشكل منفصل
3. التحقق من صحة النص المشفر وبث صفقة التمويل
4. في حالة وجود نزاع، يقوم الوصي بفك تشفير سر المحول

التشفير القابل للتحقق هو التقنية الرئيسية لتحقيق الاستضافة غير التفاعلية، وهناك نوعان رئيسيان من الحلول هما Purify و Juggling.

ملخص

تتناول هذه المقالة بالتفصيل مبادئ توقيع المحولات، والمشكلات والحلول في تطبيقات عبر السلاسل، بالإضافة إلى تطبيقه في حراسة الأصول الرقمية. يوفر توقيع المحولات حلاً جديدًا فعالًا يحمي الخصوصية لتبادل ذرات عبر السلاسل، ومن المتوقع أن يلعب دورًا مهمًا في سيناريوهات مثل التداول اللامركزي.