Chữ ký bộ điều hợp và ứng dụng của nó trong trao đổi nguyên tử chuỗi cross

Với sự phát triển nhanh chóng của các giải pháp mở rộng Layer2 cho Bitcoin, tần suất chuyển giao tài sản chuỗi cross giữa Bitcoin và mạng Layer2 đã tăng đáng kể. Xu hướng này được thúc đẩy bởi khả năng mở rộng cao hơn, phí giao dịch thấp hơn và thông lượng cao mà công nghệ Layer2 cung cấp. Tính khả dụng giữa Bitcoin và mạng Layer2 đang trở thành một phần quan trọng trong hệ sinh thái tiền điện tử, thúc đẩy đổi mới và cung cấp cho người dùng nhiều công cụ tài chính đa dạng và mạnh mẽ hơn.

Giao dịch chuỗi cross giữa Bitcoin và Layer2 chủ yếu có ba phương án: giao dịch chuỗi cross tập trung, cầu nối chuỗi cross BitVM và trao đổi nguyên tử chuỗi cross. Những công nghệ này có những khác biệt về giả định niềm tin, an ninh, tiện lợi, hạn mức giao dịch, v.v., có thể đáp ứng các nhu cầu ứng dụng khác nhau.

Bài viết này tập trung giới thiệu công nghệ trao đổi nguyên tử chuỗi cross dựa trên chữ ký bộ chuyển đổi. So với trao đổi nguyên tử dựa trên khóa thời gian băm (HTLC), giải pháp chữ ký bộ chuyển đổi có những ưu điểm sau:

1. Thay thế cho kịch bản trên chuỗi, thực hiện "kịch bản vô hình"
2. Không gian chiếm dụng trên chuỗi nhỏ hơn, chi phí thấp hơn
3. Giao dịch không thể kết nối, thực hiện bảo vệ quyền riêng tư tốt hơn

Chữ ký bộ điều hợp và trao đổi nguyên tử chuỗi cross

Chữ ký bộ điều hợp Schnorr và trao đổi nguyên tử

Quá trình ký trước của bộ ký thích ứng Schnorr như sau:

1. Alice chọn số ngẫu nhiên r, tính R = r·G
2. Alice tính toán c = Hash(R||P_A||m)
3. Alice tính toán s' = r + c·x_A + y
4. Alice gửi (R,s') cho Bob

Quá trình xác minh:

1. Bob tính toán c = Hash(R||P_A||m)
2. Bob xác thực s'·G = R + c·P_A + Y

Chữ ký cuối cùng: s = s' - y

Chữ ký bộ điều hợp ECDSA và trao đổi nguyên tử

Quá trình ký trước của bộ ký ECDSA như sau:

1. Alice chọn số ngẫu nhiên k, tính R = k·G
2. Alice tính toán r = R_x mod n
3. Alice tính toán s' = k^(-1)(Hash(m) + r·x_A + y) mod n
4. Alice gửi (r,s') cho Bob

Quá trình xác thực:

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

Chữ ký cuối cùng: s = s' - y

Vấn đề và Giải pháp

Vấn đề số ngẫu nhiên và giải pháp

Trong chữ ký của bộ chuyển đổi có nguy cơ bảo mật do rò rỉ và tái sử dụng số ngẫu nhiên, có thể dẫn đến rò rỉ khóa riêng. Giải pháp là sử dụng RFC 6979, để tạo số ngẫu nhiên theo cách xác định:

k = SHA256(sk, msg, counter)

Vấn đề và giải pháp trong các tình huống chuỗi cross

1. Vấn đề hệ thống mô hình UTXO và tài khoản không đồng nhất: Bitcoin sử dụng mô hình UTXO, trong khi Ethereum và các chuỗi khác sử dụng mô hình tài khoản, dẫn đến việc không thể ký trước giao dịch hoàn trả. Giải pháp là sử dụng hợp đồng thông minh trên chuỗi mô hình tài khoản để thực hiện logic trao đổi.

2. Chữ ký bộ điều hợp với cùng đường cong, nhưng khác thuật toán là an toàn. Chẳng hạn, Bitcoin sử dụng chữ ký Schnorr, Bitlayer sử dụng chữ ký ECDSA, vẫn có thể an toàn sử dụng chữ ký bộ điều hợp.

3. Chữ ký bộ điều hợp của các đường cong khác nhau là không an toàn, vì bậc của nhóm đường cong ellip là khác nhau.

Ứng dụng lưu ký tài sản số

Dựa trên chữ ký của bộ điều hợp, có thể thực hiện việc quản lý tài sản số theo ngưỡng không tương tác:

1. Alice và Bob tạo ra đầu ra chữ ký nhiều chữ ký 2-of-2
2. Alice và Bob mỗi người tạo ra chữ ký bộ điều hợp và mã hóa bí mật bộ điều hợp
3. Bên giữ tài sản có thể giải mã secret và ủy quyền cho một bên hoàn thành chữ ký khi có tranh chấp.

Mã hóa có thể xác minh có thể được thực hiện thông qua các giải pháp Purify hoặc Juggling.

Chữ ký bộ điều hợp cung cấp các công cụ mật mã hiệu quả hơn và an toàn hơn cho các ứng dụng như trao đổi nguyên tử chuỗi cross và lưu trữ tài sản kỹ thuật số. Tuy nhiên, trong ứng dụng thực tế vẫn cần xem xét các vấn đề như an toàn số ngẫu nhiên, hệ thống dị thể, v.v., và lựa chọn giải pháp phù hợp dựa trên bối cảnh cụ thể.