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Layer2網路之間的跨鏈資產轉移需求顯著增加。目前主要有三種跨鏈交易方案:中心化跨鏈交易、BitVM跨鏈橋和跨鏈原子交換。其中跨鏈原子交換技術具有去中心化、隱私保護等優勢,在去中心化交易所中得到廣泛應用。

跨鏈原子交換主要包括基於哈希時間鎖(HTLC)和基於適配器籤名兩種方案。相比HTLC,適配器籤名方案具有更好的隱私性、更低的鏈上佔用和交易費用。本文重點介紹了適配器籤名的原理及其在跨鏈原子交換中的應用。

適配器籤名與跨鏈原子交換

適配器籤名是一種特殊的數字籤名,可用於實現跨鏈原子交換。主要包括Schnorr適配器籤名和ECDSA適配器籤名兩種。

Schnorr適配器籤名

Schnorr適配器籤名的基本流程如下:

1. Alice生成隨機數r,計算R = r·G,Y = y·G
2. Alice計算預籤名ŝ = r + cx
3. Alice將(R,ŝ)發送給Bob
4. Bob驗證ŝ·G = R + cX
5. Bob計算s = ŝ + y
6. Bob廣播(R,s)完成交易
7. Alice從s中提取y = s - ŝ

ECDSA適配器籤名

ECDSA適配器籤名的流程類似,主要區別在於籤名等式的形式不同:

ŝ = r^(-1)(hash(m) + R_x·x)

此外,ECDSA適配器籤名還需要一個零知識證明來保證R和r的正確性。

問題與解決方案

隨機數安全問題

適配器籤名中隨機數的泄露或重用都可能導致私鑰泄露。解決方案是使用RFC 6979規範,通過確定性方法從私鑰和消息派生隨機數。

跨鏈場景問題

1. UTXO與帳戶模型異構:比特幣使用UTXO模型,而以太坊使用帳戶模型,導致無法直接應用適配器籤名。解決方案是在帳戶模型鏈上使用智能合約實現原子交換邏輯。

2. 不同籤名算法:當兩條鏈使用相同曲線但不同籤名算法時,適配器籤名仍然安全。

3. 不同曲線:如果兩條鏈使用不同的橢圓曲線,則無法使用適配器籤名進行跨鏈交換。

數字資產托管應用

適配器籤名可用於實現非交互式的數字資產托管。主要流程如下:

1. Alice和Bob創建2-of-2多重籤名輸出
2. 雙方分別生成適配器籤名,並加密適配器secret
3. 將加密後的secret發送給托管方
4. 發生爭議時,托管方可解密並提供適配器secret給一方

這種方案無需托管方參與初始化,且可實現非交互式托管。

總結

適配器籤名爲跨鏈原子交換提供了一種高效、隱私的解決方案。但在實際應用中仍需考慮隨機數安全、異構系統兼容等問題。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。