適配器籤名及其在跨鏈原子交換中的應用

隨着比特幣Layer2擴容方案的快速發展，比特幣與其Layer2網路之間的跨鏈資產轉移頻率顯著增加。這一趨勢促進了比特幣在各種應用中的更廣泛採用和集成。比特幣與Layer2網路之間的互操作性正成爲加密貨幣生態系統的關鍵組成部分，推動創新，並爲用戶提供更多多樣化和強大的金融工具。

目前，比特幣與Layer2之間的跨鏈交易主要有三種方案:中心化跨鏈交易、BitVM跨鏈橋和跨鏈原子交換。這些技術在信任假設、安全性、便捷性、交易額度等方面各有優缺點，能滿足不同的應用需求。

跨鏈原子交換是一種去中心化的、不受審查、具有較好隱私保護的技術，能實現高頻跨鏈交易，在去中心化交易所中得到廣泛應用。目前跨鏈原子交換主要基於哈希時間鎖(HTLC)和適配器籤名兩種技術實現。

本文重點介紹了基於適配器籤名的跨鏈原子交換技術。適配器籤名是一種附加籤名，能夠同時向雙方透露兩部分數據，是實現無腳本原子交換的關鍵技術。相比HTLC，適配器籤名具有佔用空間小、費用低、隱私性好等優勢。

文章首先詳細闡述了Schnorr和ECDSA兩種適配器籤名的原理及其在跨鏈原子交換中的應用。然後分析了適配器籤名中存在的隨機數安全問題,以及跨鏈場景中的系統異構和算法異構問題,並給出了相應的解決方案。最後探討了適配器籤名在非交互式數字資產托管中的擴展應用。

適配器籤名與跨鏈原子交換

Schnorr適配器籤名與原子交換

Schnorr適配器籤名的基本原理是在原始Schnorr籤名的基礎上引入一個適配器y,使得只有知道y的一方才能完成最終籤名。在跨鏈原子交換中,雙方可以通過交換各自的適配器y來實現資產的原子交換。

ECDSA適配器籤名與原子交換

ECDSA適配器籤名的原理與Schnorr類似,但由於ECDSA籤名的特殊結構,需要引入零知識證明來保證安全性。在跨鏈交換中的應用流程與Schnorr適配器籤名基本一致。

問題與解決方案

隨機數問題與解決方案

適配器籤名中隨機數的泄露或重用都可能導致私鑰泄露。爲解決這一問題,可以採用RFC 6979規範,通過確定性方式從私鑰和消息中導出隨機數。

跨鏈場景問題與解決方案

在UTXO模型和帳戶模型的異構系統間進行原子交換時,需要通過智能合約來實現退款交易的預籤名。

對於使用相同曲線但不同籤名算法的系統,適配器籤名仍然是安全的。但如果曲線不同,則不能直接使用適配器籤名進行原子交換。

數字資產托管應用

適配器籤名可以擴展應用於非交互式的數字資產托管。通過引入托管方,可以在Alice和Bob之間實現2-of-3的托管交易,無需托管方參與初始設置。

可驗證加密是實現非交互式資產托管的關鍵技術。目前主要有Purify和Juggling兩種可驗證加密方案可用於Secp256k1曲線上的離散對數。

總結

適配器籤名爲跨鏈原子交換提供了一種高效、隱私保護的實現方式。但在實際應用中仍需考慮隨機數安全、系統異構等問題。此外,適配器籤名還可擴展應用於數字資產托管等場景,具有廣闊的應用前景。