Chữ ký bộ chuyển đổi và ứng dụng của nó trong giao dịch 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 giữa Bitcoin và mạng Layer2 đã tăng lên 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 tương tác giữa Bitcoin và mạng Layer2 đang trở thành một thành phần chính 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.

Hiện tại có ba giải pháp giao dịch chuỗi cross giữa Bitcoin và Layer2: giao dịch chuỗi cross tập trung, cầu nối chuỗi cross BitVM và hoán đổi nguyên tử chuỗi cross. Những công nghệ này có sự khác biệt về giả định tin cậy, an ninh, tiện lợi, hạn mức giao dịch, v.v., có thể đáp ứng nhu cầu ứng dụng khác nhau.

Giao dịch chuỗi cross trung tâm có tốc độ nhanh, dễ dàng khớp lệnh, nhưng độ an toàn hoàn toàn phụ thuộc vào độ tin cậy của các tổ chức trung tâm. Cầu nối BitVM chuỗi cross giới thiệu cơ chế thách thức lạc quan, công nghệ tương đối phức tạp, phù hợp cho các giao dịch siêu lớn. Hoán đổi nguyên tử chuỗi cross là công nghệ phi tập trung, không bị kiểm duyệt, có khả năng bảo vệ quyền riêng tư tốt, được ứng dụng rộng rãi trong các sàn giao dịch phi tập trung.

Công nghệ trao đổi nguyên tử chuỗi cross chủ yếu bao gồm hai giải pháp dựa trên khóa thời gian băm (HTLC) và chữ ký bộ điều hợp. Giải pháp HTLC có vấn đề rò rỉ quyền riêng tư, trong khi giải pháp dựa trên chữ ký bộ điều hợp có thể giải quyết vấn đề này rất tốt.

Bài viết này chủ yếu giới thiệu về nguyên lý của chữ ký thích ứng Schnorr/ECDSA và trao đổi nguyên tử chuỗi cross, phân tích các vấn đề an toàn số ngẫu nhiên tồn tại trong đó cũng như vấn đề hệ thống dị thể và dị thể thuật toán trong các tình huống chuỗi cross, đồng thời đưa ra các giải pháp tương ứng. Cuối cùng, chữ ký thích ứng được mở rộng ứng dụng, thực hiện lưu ký tài sản số không tương tác.

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

Chữ ký thích ứng Schnorr và trao đổi nguyên tử

Quy trình cơ bản của chữ ký thích ứng Schnorr như sau:

1. Alice chọn số ngẫu nhiên r và y, tính R = r·G và Y = y·G
2. Alice tính toán c = H(X,R,m) và s' = r + cx
3. Alice gửi (R,s',Y) cho Bob
4. Bob xác minh s'·G = R + c·X
5. Bob tính toán s = s' + y
6. Bob phát sóng (R,s) như chữ ký hợp lệ

Trong giao dịch nguyên tử, Alice và Bob có thể sử dụng chữ ký của bộ điều hợp để thực hiện trao đổi tài sản chuỗi cross:

1. Alice tạo giao dịch Tx1 gửi BTC cho Bob, và tạo ra chữ ký trước (R,s',Y)
2. Bob tạo giao dịch Tx2 gửi tài sản cho Alice và phát sóng
3. Alice xác thực Tx2, công khai y
4. Bob có thể tính toán chữ ký hoàn chỉnh (R,s), phát sóng Tx1 để hoàn thành việc trao đổi

Chữ ký bộ thích ứng ECDSA và trao đổi nguyên tử

Quy trình ký thích ứng ECDSA tương tự, sự khác biệt chính là:

1. Alice tính toán s' = k^(-1)(H(m) + rx)
2. Bob xác minh R = (H(m)·s'^(-1))·G + (r·s'^(-1))·X
3. Bob tính toán s = s' + y

Quy trình hoán đổi nguyên tử về cơ bản giống với phương án Schnorr.

Vấn đề và Giải pháp

Vấn đề số ngẫu nhiên và giải pháp

Có nguy cơ rò rỉ và tái sử dụng số ngẫu nhiên trong chữ ký bộ điều hợp, có thể dẫn đến rò rỉ khóa riêng. Giải pháp là sử dụng quy chuẩn RFC 6979, thông qua phương pháp xác định để tạo ra số ngẫu nhiên:

k = SHA256(sk, msg, counter)

Điều này đảm bảo tính duy nhất và khả năng tái hiện của số ngẫu nhiên, hiệu quả giảm thiểu rủi ro lộ khóa riêng.

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 sử dụng mô hình tài khoản, dẫn đến việc không thể ký trước giao dịch hoàn tiền trên Ethereum. Giải pháp là sử dụng hợp đồng thông minh trên Ethereum để thực hiện logic trao đổi nguyên tử.

2. Độ an toàn của các thuật toán khác nhau trên cùng một đường cong: Trong trường hợp sử dụng đường cong giống nhau ( như Secp256k1) nhưng khác thuật toán ký ( như một bên là Schnorr, một bên là ECDSA ), chữ ký bộ điều hợp vẫn an toàn.

3. Sự không tương thích của các đường cong khác nhau: Nếu hai hệ thống sử dụng các đường cong elip khác nhau ( như Secp256k1 và ed25519), thì không thể trực tiếp sử dụng chữ ký bộ điều hợp để thực hiện chuỗi cross.

Ứng dụng lưu ký tài sản số

Dựa trên chữ ký của bộ điều hợp, có thể thực hiện việc lưu trữ tài sản số không tương tác:

1. Alice và Bob tạo giao dịch funding với đầu ra 2-of-2 MuSig
2. Hai bên trao đổi chữ ký bộ điều hợp và secret đã được mã hóa
3. Phát sóng giao dịch funding
4. Khi xảy ra tranh chấp, bên giữ tài sản có thể giải mã và cung cấp secret cho bên thắng kiện.
5. Bên thắng kiện sử dụng secret để hoàn thành chữ ký bộ điều hợp, nhận tài sản

Chìa khóa của giải pháp này nằm ở mã hóa có thể xác minh, chủ yếu có hai phương pháp thực hiện là Purify và Juggling.

Tóm tắt

Bài viết này giới thiệu chi tiết về ứng dụng chữ ký thích ứng Schnorr/ECDSA trong trao đổi nguyên tử chuỗi cross, phân tích các vấn đề an ninh và giải pháp, đồng thời thảo luận về tính khả thi của việc sử dụng chữ ký thích ứng giữa các hệ thống blockchain không đồng nhất. Cuối cùng, bài viết còn giới thiệu về ứng dụng lưu trữ tài sản kỹ thuật số không tương tác dựa trên chữ ký thích ứng. Chữ ký thích ứng cung cấp một giải pháp an toàn, hiệu quả và bảo vệ quyền riêng tư cho việc trao đổi tài sản chuỗi cross, hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng trong tính tương tác của blockchain trong tương lai.