Подпись адаптера и ее применение в кросс-чейн атомарных свопах

С быстрым развитием решений по масштабированию Bitcoin Layer2 частота трансфера кросс-чейн активов между Bitcoin и сетью Layer2 значительно увеличилась. Эта тенденция обусловлена более высокой масштабируемостью, более низкими комиссиями за транзакции и высокой пропускной способностью, которые предоставляет технология Layer2. Взаимодействие между Bitcoin и сетью Layer2 становится ключевым компонентом экосистемы криптовалют, способствуя инновациям и предоставляя пользователям более разнообразные и мощные финансовые инструменты.

Существует три основных решения для кросс-чейн-транзакций между Биткойном и Layer2: централизованные кросс-чейн-транзакции, BitVM кросс-чейн-мост и кросс-чейн-атомарные обмены. Эти технологии различаются по предположениям о доверии, безопасности, удобству, лимитам транзакций и могут удовлетворять различные потребности приложений.

В данной статье основное внимание уделяется технологии кросс-чейн атомарного обмена на основе адаптерной подписи. По сравнению с атомарным обменом на основе хэш-временного замка (HTLC), схема адаптерной подписи имеет следующие преимущества:

1. Заменил цепочечные скрипты, реализовал "невидимые скрипты"
2. Меньше занимаемого пространства в блокчейне, более низкие расходы
3. Сделки не могут быть связаны, обеспечивая лучшую защиту конфиденциальности

Подпись адаптера и кросс-чейн атомарный обмен

Подпись адаптера Шнорра и атомарный обмен

Предварительный процесс подписи адаптера Schnorr выглядит следующим образом:

1. Алиса выбирает случайное число r, вычисляет R = r·G
2. Алиса вычисляет c = Hash(R||P_A||m)
3. Элис вычисляет s' = r + c·x_A + y
4. Алиса отправила (R,s') Бобу

Процесс проверки:

1. Боб вычисляет c = Hash(R||P_A||m)
2. Боб проверяет s'·G = R + c·P_A + Y

Итоговая подпись: s = s' - y

Подпись адаптера ECDSA и атомарный обмен

Предварительный процесс подписи адаптера ECDSA выглядит следующим образом:

1. Алиса выбирает случайное число k и вычисляет R = k·G
2. Алиса вычисляет r = R_x mod n
3. Элис вычисляет s' = k^(-1)(Hash(m) + r·x_A + y) mod n
4. Алиса отправила (r,s') Бобу

Процесс проверки:

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

Итоговая подпись: s = s' - y

Вопросы и решения

Проблема случайных чисел и решения

В сигнатуре адаптера существует угроза утечки и повторного использования случайных чисел, что может привести к утечке закрытого ключа. Решение заключается в использовании RFC 6979 для генерации случайных чисел детерминированным способом:

k = SHA256(sk, MSG, counter)

Проблемы и решения в кросс-чейн сценариях

1. Гетерогенность между моделями UTXO и аккаунтов: Биткойн использует модель UTXO, в то время как Эфириум и другие используют модель аккаунтов, что приводит к невозможности предварительной подписи возвратных транзакций. Решением является использование смарт-контрактов для реализации логики обмена на цепочке с моделью аккаунтов.

2. Подпись адаптера с одинаковыми кривыми и различными алгоритмами безопасна. Например, Bitcoin использует подпись Schnorr, а Bitlayer использует подпись ECDSA, и тем не менее адаптерные подписи можно безопасно использовать.

3. Подписи адаптеров с разными кривыми небезопасны, так как порядок эллиптической кривой различен.

Приложение для хранения цифровых активов

На основе подписей адаптеров можно реализовать неинтерактивное хранение цифровых активов с пороговым доступом:

1. Алиса и Боб создают 2-of-2 мультиподписной выход
2. Элис и Боб генерируют подписи адаптера и шифруют секрет адаптера
3. В случае спора хранилище может расшифровать секрет и уполномочить одну из сторон завершить подписание.

Доказуемое шифрование может быть реализовано с помощью схем Purify или Juggling.

Подпись адаптера предоставляет более эффективные и безопасные криптографические инструменты для приложений, таких как кросс-чейн атомарные обмены и хранение цифровых активов. Однако в реальных приложениях все еще необходимо учитывать безопасность случайных чисел, системную гетерогенность и выбирать подходящие решения в зависимости от конкретного сценария.