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頻率顯著增加。這一趨勢受到Layer2技術所提供的更高可擴展性、更低的交易費和高吞吐量的推動。這些進步促進了更高效、更經濟的交易，從而促進比特幣在各種應用中的更廣泛採用和集成。因此，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。

比特幣與Layer2之間的跨鏈交易有三個典型方案，分別爲中心化跨鏈交易、BitVM跨鏈橋和跨鏈原子交換。這三個技術在信任假設、安全性、便捷性、交易額度等方面各不相同，能滿足不同的應用需求。

中心化跨鏈交易的優點在於速度快，撮合過程相對容易，因爲中心化機構可以迅速確認並處理交易。然而，這種方法的安全性完全依賴於中心化機構的可靠性和信譽。如果中心化機構遭遇技術故障、惡意攻擊、違約，則用戶的資金面臨較高的風險。此外，中心化跨鏈交易也可能泄漏用戶隱私，需要用戶在選擇這種方法時慎重考慮。

BitVM跨鏈橋技術相對復雜。該技術引入了樂觀挑戰機制，所以技術相對復雜。此外，樂觀挑戰機制涉及大量的挑戰與響應交易，交易費較高。因此，BitVM跨鏈橋僅適用於超大額交易，使用頻率較低。

跨鏈原子交換是一種實現去中心化加密貨幣交易的合約。原子交換必須涉及兩方，而任何第三方不能中斷或幹擾交換過程。這意味着該技術是去中心化的、不受審查、具有較好的隱私保護、能實現高頻跨鏈交易，從而在去中心化交易所中廣泛應用。

跨鏈原子交換技術主要包括哈希時間鎖和適配器籤名。基於哈希時間鎖(HTLC)的跨鏈原子交換存在隱私泄露問題。基於適配器籤名的跨鏈原子交換有三個優勢：取代了鏈上腳本，鏈上佔用空間減少，交易無法連結，實現隱私保護。

本文介紹了Schnorr/ECDSA適配器籤名與跨鏈原子交換原理。分析了適配器籤名中存在的隨機數安全問題和跨鏈場景中的系統異構和算法異構問題，並給出解決方案。最後，對適配器籤名進行擴展應用，實現非交互式數字資產托管。

適配器籤名與跨鏈原子交換

Schnorr和ECDSA適配器籤名都可用於實現跨鏈原子交換。兩種方案的基本原理類似，都是通過在籤名中嵌入祕密值來實現原子性交換。

問題與解決方案

適配器籤名存在隨機數泄漏和重用的安全問題。解決方案是使用RFC 6979規範生成確定性隨機數。

在跨鏈場景中，UTXO模型和帳戶模型的系統異構會帶來挑戰。解決方案是在帳戶模型一側使用智能合約實現交換邏輯。

對於使用相同曲線但不同籤名算法的系統間交換,適配器籤名方案是安全的。但對於使用不同曲線的系統,不能直接使用適配器籤名。

數字資產托管應用

適配器籤名可以用於實現非交互式的數字資產托管。托管方無需參與初始化過程,只需在必要時釋放祕密即可。這種方案比傳統的多重籤名更靈活,同時又避免了復雜的密鑰生成過程。

可驗證加密是實現這種托管方案的關鍵技術。目前有Purify和Juggling兩種基於Secp256k1的可驗證加密方案。

總結

適配器籤名爲跨鏈原子交換提供了一種隱私保護的解決方案。通過合理設計可以克服隨機數安全和系統異構等挑戰。未來可進一步探索在更復雜場景下的應用,如多方資產托管等。