توقيع المحول وتطبيقاته في عبر السلاسل للتبادل الذري

مع التطور السريع لخطط توسيع Layer2 للبيتكوين، زادت الحاجة إلى نقل الأصول عبر السلاسل بين البيتكوين وشبكات Layer2 بشكل ملحوظ. حالياً، هناك ثلاث خطط رئيسية للتداول عبر السلاسل: التداول المركزي عبر السلاسل، جسر BitVM عبر السلاسل، وتبادل الذرات عبر السلاسل. من بين هذه، تتمتع تقنية تبادل الذرات عبر السلاسل بمزايا مثل اللامركزية وحماية الخصوصية، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في البورصات اللامركزية.

تتضمن التبادلات الذرية عبر السلاسل بشكل رئيسي خيارين: قفل الوقت القائم على الهاش (HTLC) وتوقيع المحول. مقارنةً بـ HTLC، فإن خيار توقيع المحول يتمتع بخصوصية أفضل، واستخدام أقل على السلسلة، ورسوم معاملات أقل. تركز هذه المقالة على مبادئ توقيع المحول وتطبيقه في التبادلات الذرية عبر السلاسل.

توقيع المحولات والتبادل الذري عبر السلاسل

توقيع المحول هو نوع خاص من التوقيع الرقمي، يمكن استخدامه لتنفيذ تبادل ذري عبر السلاسل. ويشمل بشكل رئيسي نوعين: توقيع المحول Schnorr وتوقيع المحول ECDSA.

توقيع محول شنور

تكون العملية الأساسية لتوقيع ملحق Schnorr كما يلي:

1. أليس تولد عدد عشوائي r، وتحسب R = r·G، Y = y·G
2. Alice تحسب التوقيع المسبق ŝ = r + cx
3. أليس ترسل (R,ŝ) إلى بوب
4. يتحقق بوب من ŝ·G = R + cX
5. بوب يحسب s = ŝ + y
6. بوب يبث (R,s) إتمام الصفقة
7. أليس تستخرج y = s - ŝ من s

توقيع موصل ECDSA

تتمثل عملية توقيع موصل ECDSA في عملية مشابهة، والاختلاف الرئيسي هو في شكل معادلة التوقيع.

ŝ = r ^ (-1)(hash(m) + R_x·x)

علاوة على ذلك، يتطلب توقيع محول ECDSA إثبات عدم المعرفة لضمان صحة R و r.

المشاكل والحلول

مشكلة أمان الأرقام العشوائية

يمكن أن يؤدي تسرب أو إعادة استخدام الأرقام العشوائية في توقيع المحول إلى تسرب المفتاح الخاص. الحل هو استخدام معيار RFC 6979، من خلال اشتقاق الأرقام العشوائية بطريقة حتمية من المفتاح الخاص والرسالة.

عبر السلاسل场景问题

1. UTXO ونموذج الحساب غير متجانسين: تستخدم بيتكوين نموذج UTXO، بينما تستخدم إيثريوم نموذج الحساب، مما يؤدي إلى عدم القدرة على تطبيق توقيع المحول مباشرة. الحل هو استخدام العقود الذكية على سلسلة نموذج الحساب لتنفيذ منطق التبادل الذري.

2. خوارزميات توقيع مختلفة: عندما تستخدم سلسلتان نفس المنحنى ولكن خوارزميات توقيع مختلفة، فإن توقيع المحول لا يزال آمنًا.

3. منحنيات مختلفة: إذا كانت سلسلتان تستخدمان منحنيات إهليلجية مختلفة، فلا يمكن استخدام توقيع المحول للتبادل عبر السلاسل.

تطبيقات الحفظ الرقمي للأصول

يمكن استخدام توقيع المحول لتحقيق حراسة الأصول الرقمية غير التفاعلية. العملية الرئيسية كما يلي:

1. أليس وبوب أنشأوا مخرجات توقيع متعدد 2-of-2
2. يقوم الطرفان بتوليد توقيع المحول بشكل منفصل، وتشفير سر المحول
3. أرسل السر المشفر إلى الجهة الموثوقة
4. في حالة حدوث نزاع، يمكن للجهة الحافظة فك التشفير وتقديم سرّ الموصل لأحد الأطراف

هذه الخطة لا تتطلب مشاركة طرف الحراسة في التهيئة، ويمكن أن تحقق الحراسة غير التفاعلية.

ملخص

تقدم توقيع المحول حلاً فعالاً وخصوصياً لتبادل الذرات عبر السلاسل. لكن في التطبيقات العملية، لا يزال يجب مراعاة أمان الأرقام العشوائية، وتوافق الأنظمة المتنوعة، وغيرها من القضايا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن توسيع تطبيق توقيع المحول ليشمل مشاهد مثل حيازة الأصول الرقمية، مما يوفر آفاقاً واسعة للتطبيق.