アダプタ署名とそのクロスチェーン原子交換における応用

ビットコインのLayer2拡張ソリューションの急速な発展に伴い、ビットコインとそのLayer2ネットワーク間のクロスチェーン資産移転の頻度が顕著に増加しています。この傾向は、Layer2技術が提供する高いスケーラビリティ、低い取引手数料、および高いスループットによって推進されています。これらの進歩は、より効率的で経済的な取引を促進し、ビットコインのさまざまなアプリケーションでのより広範な採用と統合を推進しています。したがって、ビットコインとLayer2ネットワーク間の相互運用性は、暗号通貨エコシステムの重要な構成要素となっており、イノベーションを促進し、ユーザーにより多様で強力な金融ツールを提供しています。

! ビットコインおよびレイヤー2資産のクロスチェーンテクノロジーの解析

ビットコインとLayer2の間のクロスチェーン取引には、3つの典型的なソリューションがあります: 中央集権型クロスチェーン取引、BitVMクロスチェーンブリッジ、そしてクロスチェーン原子交換です。これら3つの技術は、信頼の仮定、安全性、利便性、取引額などの点で異なり、さまざまなアプリケーションのニーズに応えることができます。

中央集権的クロスチェーン取引の利点は、速度が速く、マッチングプロセスが比較的容易であることです。しかし、この方法の安全性は完全に中央集権機関の信頼性と信用に依存しています。もし中央集権機関が技術的な障害、悪意のある攻撃、または契約不履行に直面した場合、ユーザーの資金は高いリスクにさらされます。さらに、中央集権的クロスチェーン取引はユーザーのプライバシーを漏洩する可能性があり、ユーザーは慎重に考慮する必要があります。

BitVMクロスチェーンブリッジ技術は相対的に複雑です。それは楽観的チャレンジメカニズムを導入しているため、技術がより複雑です。さらに、楽観的チャレンジメカニズムは多数のチャレンジと応答の取引を伴い、取引手数料が高くなります。したがって、BitVMクロスチェーンブリッジは超大額の取引にのみ適しており、使用頻度は低くなります。

クロスチェーン原子交換は、分散型暗号通貨取引を実現する契約です。第三者を介さず、分散型で検閲されず、プライバシー保護が優れており、高頻度クロスチェーン取引を実現する技術であり、分散型取引所で広く利用されています。

クロスチェーン原子交換は主にハッシュ時間ロック(HTLC)とアダプタ署名に基づく2つの技術を含みます。HTLCに基づく原子交換は去中心化交換技術の重大な突破ですが、ユーザーのプライバシー漏洩の問題があります。アダプタ署名に基づく原子交換はHTLCに比べて3つの利点があります: チェーン上のスクリプトを置き換え、チェーン上の占有スペースが減少し、手数料が低くなる; 関与する取引がリンクできず、プライバシー保護を実現します。

この記事では、まずSchnorr/ECDSAアダプタ署名とクロスチェーン原子交換の原理について紹介します。次に、アダプタ署名に存在するランダム数の安全性の問題とクロスチェーンシナリオにおけるシステムの異種性およびアルゴリズムの異種性の問題を分析し、解決策を提示します。最後に、アダプタ署名の拡張応用として、非対話型デジタル資産の保管を実現します。

アダプタ署名とクロスチェーン原子交換

Schnorr アダプターの署名とアトミック・スワップ

Schnorrアダプタ署名のプロセスは次のとおりです:

1. アリスはランダム数rを生成し、R = rGを計算します。
2. アリスは c = H(X||R||m)
3. アリスは s' = r + cx を計算します
4. アリスは(R,s')をボブに送信します。
5. ボブが s'G = R + cX を確認します
6. Bobはs = s' + yを計算します
7. (R、s)は有効なシュノア署名です

! ビットコインおよびレイヤー2資産のクロスチェーンテクノロジーの解析

Schnorrアダプタ署名に基づくクロスチェーン原子交換プロセスは以下の通りです:

1. アリスは秘密鍵xと公開鍵X = xGを生成します。
2. ボブは秘密鍵yと公開鍵Y = yGを生成します。
3. アリスは取引TAを作成し、資産をXにロックします。
4. ボブは取引TBを作成し、資産をYにロックします。
5. アリスはSchnorrアダプター署名(Rを生成し、s')を生成します。
6. ボブはアダプタ署名の有効性を検証します
7. BobのTBを放送する
8. アリスはTBを見た後、TAと完全な署名(R,s)をブロードキャストします。
9. Bobは完全な署名からyを抽出し、取引を完了します。

ECDSA アダプタ署名と Atomic Swap

ECDSAアダプタ署名のプロセスは以下の通りです:

1. アリスはランダムな数kを生成し、R = kGを計算します。
2. アリスはr = Rx mod nを計算します
3. アリスは s' = k^(-1)(H(m) + rx) mod n を計算します
4. アリスは(R,s')をボブに送信します。 5.ボブはs'G = R + r ^ (-1)H(m)X
5. ボブは = s' + y mod n を計算します
6. (r、s)は有効なECDSA署名です

! ビットコインおよびレイヤー2資産のクロスチェーンテクノロジーの解析

ECDSAアダプタ署名に基づくクロスチェーン原子交換プロセスは、Schnorrのプロセスに似ています。

問題と解決策

ランダム数の問題と解決策

アダプタの署名には、ランダム数の漏洩と再利用の問題が存在し、これにより秘密鍵が漏洩する可能性があります。解決策はRFC 6979を使用することで、秘密鍵と署名対象のメッセージから決定論的にランダム数kを導出することにより、ランダム数を生成する必要性を排除します。

クロスチェーンシナリオの問題と解決策

UTXOとアカウントモデルのシステムの異種問題: ビットコインはUTXOモデルを採用しており、Bitlayerはアカウントモデルを採用しているため、Bitlayer上での事前署名による返金取引ができません。解決策は、Bitlayer側でスマートコントラクトを使用して原子交換を実現することです。

同じ曲線、異なるアルゴリズムのアダプタ署名は証明可能に安全です。しかし、曲線が異なる場合は、アダプタ署名を使用することはできません。

! ビットコインおよびレイヤー2資産のクロスチェーンテクノロジーの解析

デジタル資産のカストディアプリケーション

アダプタ署名に基づいて、非対話型のデジタル資産の保管が実現できます。主なプロセスは以下の通りです:

1. 未署名の資金調達取引を作成する
2. アリスとボブはそれぞれアダプタ署名を生成します。
3. 暗号文の有効性を検証し、資金調達取引をブロードキャストする
4. 争議がある場合は、保管者がアダプターシークレットを解読して提供します。

検証可能な暗号化は非対話型ホスティングを実現するための重要な技術であり、主にPurifyとJugglingの2つのソリューションがあります。

! 解析ビットコインおよびレイヤー2資産クロスチェーン技術

! ビットコインおよびレイヤー2資産のクロスチェーンテクノロジーの解析

! 解析ビットコインおよびレイヤー2資産クロスチェーン技術

まとめ

本文では、アダプタ署名の原理、クロスチェーンアプリケーションにおける問題と解決策、そしてデジタル資産の保管における応用について詳しく紹介します。アダプタ署名は、クロスチェーン原子交換に対して高効率でプライバシー保護の新しいソリューションを提供し、分散型取引などのシーンで重要な役割を果たすことが期待されています。