Tanda Tangan Adapter dan Aplikasinya dalam Pertukaran Atomik Lintas Rantai

Dengan pesatnya perkembangan solusi penskalaan Layer2 Bitcoin, frekuensi transfer aset lintas rantai antara Bitcoin dan jaringan Layer2-nya meningkat secara signifikan. Tren ini didorong oleh skalabilitas yang lebih tinggi, biaya transaksi yang lebih rendah, dan throughput yang tinggi yang ditawarkan oleh teknologi Layer2. Kemajuan ini memfasilitasi transaksi yang lebih efisien dan ekonomis, mendorong adopsi dan integrasi Bitcoin yang lebih luas dalam berbagai aplikasi. Oleh karena itu, interoperabilitas antara Bitcoin dan jaringan Layer2 menjadi komponen kunci dari ekosistem cryptocurrency, mendorong inovasi dan menyediakan alat keuangan yang lebih beragam dan kuat bagi pengguna.

Ada tiga skema tipikal untuk transaksi lintas rantai antara Bitcoin dan Layer 2: transaksi lintas rantai terpusat, jembatan lintas rantai BitVM, dan pertukaran atom lintas rantai. Ketiga teknologi ini berbeda dalam asumsi kepercayaan, keamanan, kenyamanan, dan batasan transaksi, serta dapat memenuhi berbagai kebutuhan aplikasi.

Keuntungan dari perdagangan lintas rantai terpusat adalah kecepatan yang tinggi, dan proses pencocokan yang relatif mudah. Namun, keamanan metode ini sepenuhnya bergantung pada keandalan dan reputasi lembaga terpusat. Jika lembaga terpusat mengalami kegagalan teknis, serangan jahat, atau wanprestasi, maka dana pengguna menghadapi risiko yang tinggi. Selain itu, perdagangan lintas rantai terpusat juga dapat membocorkan privasi pengguna, sehingga pengguna perlu mempertimbangkan dengan hati-hati.

Teknologi jembatan lintas rantai BitVM relatif kompleks. Ini memperkenalkan mekanisme tantangan optimis, sehingga teknologinya cukup rumit. Selain itu, mekanisme tantangan optimis melibatkan banyak transaksi tantangan dan respons, sehingga biaya transaksinya cukup tinggi. Oleh karena itu, jembatan lintas rantai BitVM hanya cocok untuk transaksi berjumlah sangat besar, dengan frekuensi penggunaan yang rendah.

Pertukaran atom lintas rantai adalah kontrak yang mewujudkan perdagangan cryptocurrency terdesentralisasi. Ini tidak melibatkan pihak ketiga, merupakan teknologi terdesentralisasi, tidak dapat disensor, memiliki perlindungan privasi yang baik, dan dapat mewujudkan perdagangan lintas rantai frekuensi tinggi, yang secara luas diterapkan di bursa terdesentralisasi.

Pertukaran atom lintas rantai terutama mencakup dua teknologi yaitu berbasis Hash Time Lock ( HTLC ) dan berbasis tanda tangan adaptor. Meskipun pertukaran atom berbasis HTLC merupakan terobosan besar dalam teknologi pertukaran terdesentralisasi, namun terdapat masalah kebocoran privasi pengguna. Pertukaran atom berbasis tanda tangan adaptor memiliki tiga keunggulan dibandingkan HTLC: menggantikan skrip di rantai, mengurangi penggunaan ruang di rantai, biaya lebih rendah; transaksi yang terlibat tidak dapat dihubungkan, mewujudkan perlindungan privasi.

Artikel ini pertama-tama memperkenalkan prinsip tanda tangan adaptor Schnorr/ECDSA dan pertukaran atom lintas rantai. Kemudian, menganalisis masalah keamanan bilangan acak yang ada dalam tanda tangan adaptor dan masalah heterogenitas sistem serta heterogenitas algoritma dalam skenario lintas rantai, serta memberikan solusi. Terakhir, memperluas aplikasi tanda tangan adaptor untuk mewujudkan kustodian aset digital non-interaktif.

Tanda Tangan Adaptor dan Pertukaran Atom Lintas Rantai

Tanda tangan adaptor Schnorr dan pertukaran atom

Proses penandatanganan adaptor Schnorr adalah sebagai berikut:

1. Alice menghasilkan bilangan acak r, menghitung R = rG
2. Alice menghitung c = H(X||R||m)
3. Alice menghitung s' = r + cx
4. Alice mengirim (R,s') kepada Bob
5. Bob memverifikasi s'G = R + cX
6. Bob menghitung s = s' + y
7. (R,s) adalah tanda tangan Schnorr yang valid.

Proses pertukaran atom lintas rantai berdasarkan tanda tangan adaptor Schnorr adalah sebagai berikut:

1. Alice menghasilkan kunci pribadi x dan kunci publik X = xG
2. Bob menghasilkan kunci privat y dan kunci publik Y = yG
3. Alice membuat transaksi TA, mengunci aset ke X
4. Bob membuat transaksi TB, mengunci aset ke Y
5. Alice menghasilkan tanda tangan adaptor Schnorr (R,s')
6. Bob memverifikasi keabsahan tanda tangan adaptor
7. Bob mengumumkan TB
8. Alice melihat TB setelah itu, menyiarkan TA dan tanda tangan lengkap (R,s)
9. Bob mengekstrak y dari tanda tangan lengkap, menyelesaikan transaksi

tanda tangan adaptor ECDSA dan pertukaran atom

Proses tanda tangan adaptor ECDSA adalah sebagai berikut:

1. Alice menghasilkan angka acak k, menghitung R = kG
2. Alice menghitung r = Rx mod n
3. Alice menghitung s' = k^(-1)(H(m) + rx) mod n
4. Alice mengirim (R,s') kepada Bob
5. Bob memverifikasi s'G = R + r^(-1)H(m)X
6. Bob menghitung s = s' + y mod n
7. (r,s) adalah tanda tangan ECDSA yang valid

Proses pertukaran atom lintas rantai yang didasarkan pada tanda tangan adaptor ECDSA mirip dengan proses Schnorr.

Masalah dan Solusi

Masalah dan Solusi Angka Acak

Masalah kebocoran dan penggunaan ulang angka acak pada tanda tangan adaptor dapat menyebabkan kebocoran kunci pribadi. Solusinya adalah menggunakan RFC 6979, yang secara deterministik mengekstrak angka acak k dari kunci pribadi dan pesan yang akan ditandatangani, menghilangkan kebutuhan untuk menghasilkan angka acak.

masalah dan solusi dalam skenario cross-chain

Masalah heterogenitas antara model UTXO dan model akun: Bitcoin menggunakan model UTXO, sementara Bitlayer menggunakan model akun, yang menyebabkan ketidakmampuan untuk melakukan pra-tandatangan transaksi pengembalian dana di Bitlayer. Solusinya adalah dengan menggunakan kontrak pintar di sisi Bitlayer untuk mewujudkan pertukaran atom.

Tanda tangan adaptor dengan kurva yang sama dan algoritma yang berbeda adalah aman secara terbukti. Namun, jika kurvanya berbeda, tanda tangan adaptor tidak dapat digunakan.

Aplikasi Penitipan Aset Digital

Berdasarkan tanda tangan adaptor, dapat diimplementasikan penyimpanan aset digital non-interaktif, proses utamanya sebagai berikut:

1. Buat transaksi funding yang belum ditandatangani
2. Alice dan Bob masing-masing menghasilkan tanda tangan adaptor
3. Verifikasi validitas ciphertext dan siarkan transaksi funding
4. Dalam hal terjadi sengketa, penyimpanan akan mendekripsi dan menyediakan adaptor secret.

Kriptografi yang dapat diverifikasi adalah teknologi kunci untuk mencapai penanganan non-interaktif, dengan dua solusi utama yaitu Purify dan Juggling.

Ringkasan

Artikel ini secara rinci menjelaskan prinsip tanda tangan adaptor, masalah dan solusi dalam aplikasi lintas rantai, serta penerapannya dalam penyimpanan aset digital. Tanda tangan adaptor memberikan solusi baru yang efisien dan melindungi privasi untuk pertukaran atom lintas rantai, dan diharapkan dapat memainkan peran penting dalam skenario seperti perdagangan terdesentralisasi.