Assinatura de adaptador e sua aplicação em troca atômica de cadeia cruzada

Com o rápido desenvolvimento das soluções de escalabilidade Layer2 do Bitcoin, a frequência de transferência de ativos entre o Bitcoin e as redes Layer2 aumentou significativamente. Esta tendência é impulsionada pela maior escalabilidade, menores taxas de transação e alta capacidade de processamento oferecidas pela tecnologia Layer2. A interoperabilidade entre o Bitcoin e as redes Layer2 está se tornando uma parte fundamental do ecossistema de criptomoedas, impulsionando a inovação e fornecendo aos usuários ferramentas financeiras mais diversificadas e robustas.

As transações entre o Bitcoin e o Layer2 através de cadeia cruzada têm principalmente três soluções: transações de cadeia cruzada centralizadas, ponte de cadeia cruzada BitVM e troca atômica de cadeia cruzada. Essas tecnologias diferem em hipóteses de confiança, segurança, conveniência, limites de transação, entre outros, podendo atender a diferentes necessidades de aplicação.

Este artigo foca na tecnologia de troca atômica em cadeia cruzada baseada em assinaturas de adaptador. Em comparação com a troca atômica baseada em Hash Time Lock (HTLC), o esquema de assinatura de adaptador possui as seguintes vantagens:

1. Substituiu os scripts em cadeia, implementando "scripts invisíveis"
2. O espaço ocupado na cadeia é menor, com custos mais baixos
3. Transação não pode ser ligada, proporcionando melhor proteção de privacidade

Assinatura do adaptador e troca atómica de cadeia cruzada

Assinatura do adaptador Schnorr e troca atómica

O processo de pré-assinatura da assinatura do adaptador Schnorr é o seguinte:

1. Alice escolhe um número aleatório r, calcula R = r·G
2. Alice calcula c = Hash(R||P_A||m)
3. Alice calcula s' = r + c·x_A + y
4. Alice envia (R,s') para Bob

Processo de verificação:

1. Bob calcula c = Hash(R||P_A||m)
2. Bob valida s'·G = R + c·P_A + Y

Assinatura final: s = s' - y

Assinatura do adaptador ECDSA e troca atômica

O processo de pré-assinatura da assinatura do adaptador ECDSA é o seguinte:

1. Alice escolhe um número aleatório k, calcula R = k·G
2. Alice calcula r = R_x mod n
3. Alice calcula s' = k^(-1)(Hash(m) + r·x_A + y) mod n
4. Alice envia (r,s') para Bob

Processo de verificação:

1. Bob calcula u1 = Hash(m)·s'^(-1) mod n
2. Bob calcula u2 = r·s'^(-1) mod n
3. Bob valida R' = u1·G + u2·P_A + Y

Assinatura final: s = s' - y

Questões e Soluções

Problemas e Soluções de Números Aleatórios

Existem riscos de segurança devido ao vazamento e reutilização de números aleatórios na assinatura do adaptador, o que pode levar ao vazamento da chave privada. A solução é usar o RFC 6979, gerando números aleatórios de forma determinística:

k = SHA256(sk, msg, counter)

problema e solução de cenários de cadeia cruzada

1. Problema de heterogeneidade entre o modelo UTXO e o modelo de conta: o Bitcoin utiliza o modelo UTXO, enquanto o Ethereum e outros utilizam o modelo de conta, o que leva à impossibilidade de pré-assinar transações de reembolso. A solução é implementar a lógica de troca usando contratos inteligentes na cadeia de modelo de conta.

2. Assinaturas de adaptadores com curvas iguais, mas algoritmos diferentes são seguras. Por exemplo, o Bitcoin usa assinaturas Schnorr, enquanto o Bitlayer usa assinaturas ECDSA, e ainda assim é possível usar assinaturas de adaptadores de forma segura.

3. As assinaturas dos adaptadores de curvas diferentes não são seguras, porque a ordem dos grupos de curvas elípticas é diferente.

Aplicação de Custódia de Ativos Digitais

A custódia de ativos digitais com limite não interativa pode ser realizada com base na assinatura do adaptador:

1. Alice e Bob criam uma saída de múltipla assinatura 2-de-2
2. Alice e Bob geram cada um uma assinatura de adaptador e criptografam o segredo do adaptador
3. Em caso de disputa, a parte depositária pode descriptografar o secret e autorizar uma das partes a completar a assinatura.

A criptografia verificável pode ser realizada através dos esquemas Purify ou Juggling.

A assinatura do adaptador oferece ferramentas criptográficas mais eficientes e seguras para aplicações como troca atômica de cadeia cruzada e custódia de ativos digitais. No entanto, na aplicação prática, ainda é necessário considerar a segurança dos números aleatórios, a heterogeneidade do sistema e, em combinação com cenários específicos, escolher a solução adequada.