アダプタ署名とそのクロスチェーン原子交換における応用

ビットコインLayer2拡張ソリューションの急速な発展に伴い、ビットコインとLayer2ネットワーク間のクロスチェーン資産移転の頻度が著しく増加しています。この傾向は、Layer2技術が提供するより高いスケーラビリティ、低い取引手数料、高いスループットによって後押しされています。ビットコインとLayer2ネットワーク間の相互運用性は、暗号通貨エコシステムの重要な構成要素となり、革新を促進し、ユーザーにより多様で強力な金融ツールを提供しています。

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現在、ビットコインとLayer2の間のクロスチェーン取引には主に3つのソリューションがあります: 中央集権型クロスチェーン取引、BitVMクロスチェーンブリッジ、クロスチェーンアトミックスワップです。これらの技術は、信頼の仮定、安全性、便利さ、取引額などの点でそれぞれ異なり、異なるアプリケーションのニーズに応えることができます。

クロスチェーン原子交換は、分散型で検閲されず、プライバシー保護が優れている高頻度のクロスチェーン取引技術であり、分散型取引所で広く利用されています。現在、主にハッシュタイムロック(HTLC)とアダプタ署名の2つの実装方法があります。

HTLCと比較して、アダプタ署名に基づく原子交換には以下の利点があります:

1. チェーン上のスクリプトを置き換え、"インビジブルスクリプト"を実現
2. チェーン上の占有スペースが小さく、費用が低い
3. 取引がリンクできません、プライバシーが向上します

本稿では、Schnorr/ECDSAアダプタ署名とクロスチェーン原子交換の原理について紹介し、それに伴う問題を分析し、解決策を提案します。最後に、デジタル資産の保管におけるアダプタ署名の応用について考察します。

アダプタ署名とクロスチェーン原子交換

Schnorr アダプターの署名とアトミック・スワップ

Schnorrアダプタ署名には以下のステップが含まれます:

1. アリスはランダムな数rを選び、R = r·Gを計算します。
2. アリスはc = H(R||P||m)を計算します
3. アリスはs^ = r + c·xを計算します
4. アリスは(R,s^)をボブに送信します
5. ボブは s^· を確認します G=R+c・P
6. ボブはyを選択し、Y = y·Gを計算します。
7. Bobはs = s^ + yを計算します
8. Bobのブロードキャスト署名(R,s)

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原子交換プロセスは以下の通りです:

1. アリスはアダプタ署名を生成し、(R,s^)をボブに送信します。
2. ボブはアダプタ署名を検証します
3. Bobは自分の取引を生成し、ブロードキャストしてオンチェーンにします。
4. アリスはボブの取引からyを抽出する
5. アリスは s = s^ + y を計算し、自分の取引をブロードキャストします。

ECDSA アダプタ署名と Atomic Swap

ECDSAアダプタ署名のステップは似ていますが、主な違いは署名の計算方法が異なることです。

s^ = r^(-1)(hash(m) + R_x·x)

原子交換プロセスはSchnorrに似ています。

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問題と解決策

ランダム数問題

アダプタ署名にランダム数の漏洩と再利用のセキュリティリスクが存在し、秘密鍵の漏洩を引き起こす可能性があります。解決策は、RFC 6979標準を使用して、決定的な方法でランダム数を生成することです:

k = SHA256(sk、msg、counter)

クロスチェーンシーンの問題

1. UTXOとアカウントモデルの異種問題:ビットコインはUTXOモデルを使用し、イーサリアムはアカウントモデルを使用しているため、イーサリアム上で事前署名された返金取引を行うことができません。解決策は、イーサリアム側でスマートコントラクトを使用して実現することです。

2. 同じ曲線異なるアルゴリズム: もし2つのチェーンが同じ曲線を使用しているが、署名アルゴリズムが異なる(、例えば一方がECDSAを使用し、もう一方がSchnorr)であれば、アダプタ署名は依然として安全です。

3. 異なる曲線: もし2つのチェーンが異なる楕円曲線を使用している場合、アダプター署名を直接使用することはできず、他の解決策が必要です。

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デジタル資産保管アプリ

アダプタ署名は非対話型のデジタル資産の保管を実現できます:

1. アリスとボブが2-of-2マルチシグネチャ出力を作成する
2. アリスとボブはそれぞれアダプター署名を生成し、管理者の公開鍵でアダプターを暗号化します。
3. 争議が発生した場合、保管者はアダプターを解読して、一方が取引を完了するのを助けることができます。

このソリューションは、初期設定においてエスクローの参加を必要とせず、非対話的な利点があります。

検証可能な暗号は、このソリューションの重要なコンポーネントであり、主にPurifyとJugglingの2つの実装方式があります。

! 解析ビットコインおよびレイヤー2資産クロスチェーン技術

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まとめ

この記事では、アダプタ署名の原理、存在する問題、解決策について詳しく説明し、クロスチェーンシナリオにおけるその応用の課題を分析し、デジタル資産の保管における拡張応用について考察します。アダプタ署名はクロスチェーン原子交換に対して効率的でプライバシーに優れた技術ソリューションを提供し、分散型取引などのシナリオで重要な役割を果たすことが期待されています。