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 của nó đã tăng lên đáng kể. Xu hướng này thúc đẩy việc áp dụng và tích hợp Bitcoin rộng rãi hơn trong nhiều ứng dụng. Tính tương tác giữa Bitcoin và mạng Layer2 đang trở thành một phần quan trọng của hệ sinh thái tiền điện tử, thúc đẩy sự đổi mới và cung cấp cho người dùng nhiều công cụ tài chính đa dạng và mạnh mẽ hơn.

Hiện tại, giao dịch chuỗi cross giữa Bitcoin và Layer2 chủ yếu có ba giải pháp: giao dịch chuỗi cross tập trung, cầu chuỗi cross BitVM và hoán đổi nguyên tử chuỗi cross. Những công nghệ này có những ưu nhược điểm khác nhau về giả định tin cậy, an ninh, tính tiện lợi, hạn mức giao dịch, có thể đáp ứng các nhu cầu ứng dụng khác nhau.

Giao dịch nguyên tử chuỗi cross là một công nghệ phi tập trung, không bị kiểm duyệt, có khả năng bảo vệ quyền riêng tư tốt, có thể thực hiện giao dịch chuỗi cross tần suất cao và được ứng dụng rộng rãi trong các sàn giao dịch phi tập trung. Hiện nay, giao dịch nguyên tử chuỗi cross chủ yếu được thực hiện dựa trên hai công nghệ: Khóa thời gian băm (HTLC) và chữ ký bộ điều hợp.

Bài viết này tập trung giới thiệu công nghệ hoán đổi nguyên tử chuỗi cross dựa trên chữ ký bộ chuyển đổi. Chữ ký bộ chuyển đổi là một chữ ký bổ sung, có khả năng tiết lộ đồng thời hai phần dữ liệu cho cả hai bên, là công nghệ then chốt để thực hiện hoán đổi nguyên tử không kịch bản. So với HTLC, chữ ký bộ chuyển đổi có những lợi thế như chiếm ít không gian, phí thấp, và tính riêng tư tốt.

Bài viết trước tiên trình bày chi tiết nguyên lý của hai loại chữ ký bộ điều hợp Schnorr và ECDSA cũng như ứng dụng của chúng trong việc trao đổi nguyên tử chuỗi cross. Sau đó phân tích các vấn đề an toàn số ngẫu nhiên tồn tại trong chữ ký bộ điều hợp, cũng như các vấn đề hệ thống dị thể và thuật toán dị thể trong các tình huống chuỗi cross, và đưa ra các giải pháp tương ứng. Cuối cùng, khám phá ứng dụng mở rộng của chữ ký bộ điều hợp trong việc quản lý tài sản kỹ thuật số không tương tác.

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

Chữ ký bộ điều hợp Schnorr và trao đổi nguyên tử

Nguyên lý cơ bản của chữ ký bộ điều hợp Schnorr là dựa trên chữ ký Schnorr gốc và giới thiệu một bộ điều hợp y, chỉ bên biết y mới có thể hoàn thành chữ ký cuối cùng. Trong việc trao đổi nguyên tử đa chuỗi, hai bên có thể thực hiện việc trao đổi tài sản bằng cách trao đổi các bộ điều hợp y của họ.

Chữ ký bộ điều hợp ECDSA và trao đổi nguyên tử

Nguyên lý của chữ ký thích ứng ECDSA tương tự như Schnorr, nhưng do cấu trúc đặc biệt của chữ ký ECDSA, cần phải sử dụng chứng minh không kiến thức để đảm bảo an toàn. Quy trình ứng dụng trong trao đổi chuỗi cross cơ bản giống với chữ ký thích ứng Schnorr.

Vấn đề và Giải pháp

Vấn đề số ngẫu nhiên và giải pháp

Việc rò rỉ hoặc tái sử dụng số ngẫu nhiên trong chữ ký bộ điều hợp có thể dẫn đến việc rò rỉ khóa riêng. Để giải quyết vấn đề này, có thể áp dụng tiêu chuẩn RFC 6979, thông qua cách xác định để xuất khẩu số ngẫu nhiên từ khóa riêng và thông điệp.

Vấn đề và giải pháp trong các tình huống chuỗi cross

Khi thực hiện trao đổi nguyên tử giữa mô hình UTXO và mô hình tài khoản trong hệ thống dị thể, cần phải thực hiện việc ký trước giao dịch hoàn trả thông qua hợp đồng thông minh.

Đối với các hệ thống sử dụng cùng một đường cong nhưng khác nhau về thuật toán chữ ký, chữ ký adapter vẫn an toàn. Nhưng nếu đường cong khác nhau, thì không thể sử dụng trực tiếp chữ ký adapter để thực hiện trao đổi nguyên tử.

Ứng dụng lưu ký tài sản kỹ thuật số

Chữ ký bộ điều hợp có thể mở rộng ứng dụng cho việc giữ tài sản kỹ thuật số không tương tác. Bằng cách giới thiệu bên giữ, có thể thực hiện giao dịch giữ 2-of-3 giữa Alice và Bob mà không cần sự tham gia của bên giữ trong việc thiết lập ban đầu.

Mã hóa có thể xác minh là công nghệ chính để thực hiện lưu ký tài sản không tương tác. Hiện tại, có hai phương án mã hóa có thể xác minh chính là Purify và Juggling có thể được sử dụng cho logarit rời rạc trên đường cong Secp256k1.

Tóm tắt

Chữ ký bộ điều hợp cung cấp một cách thực hiện hiệu quả và bảo vệ quyền riêng tư cho trao đổi nguyên tử chuỗi cross. Tuy nhiên, trong ứng dụng thực tế vẫn cần xem xét vấn đề an toàn số ngẫu nhiên, hệ thống khác nhau, v.v. Ngoài ra, chữ ký bộ điều hợp còn có thể mở rộng ứng dụng cho các tình huống như lưu ký tài sản kỹ thuật số, có triển vọng ứng dụng rộng lớn.