適配器簽名及其在跨鏈原子交換中的應(yīng)用
隨著BitcoinLayer2擴(kuò)容方案的迅猛發(fā)展，Bitcoin與其Layer2網(wǎng)絡(luò)之間的跨鏈資產(chǎn)轉(zhuǎn)移逐漸增多。Layer2技術(shù)（如Bitlayer）為Bitcoin網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了更高的可擴(kuò)展性、更低的交易費(fèi)用和更高的吞吐量。這些進(jìn)步促進(jìn)了更高效、更經(jīng)濟(jì)的交易，推動(dòng)了Bitcoin在各類應(yīng)用中的廣泛采納。因此，Bitcoin與Layer2網(wǎng)絡(luò)之間的互操作性成為crypto生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵要素，為用戶提供了更多多樣化且強(qiáng)大的金融工具。
表1展示了Bitcoin與Layer2之間的三種典型跨鏈交易方案：中心化跨鏈交易、BitVM跨鏈橋和跨鏈原子交換。這些技術(shù)在信任假設(shè)、安全性、便捷性和交易額度等方面各有不同，可以滿足不同的應(yīng)用需求。
中心化跨鏈交易
用戶將Bitcoin支付給中心化機(jī)構(gòu)后，機(jī)構(gòu)在Layer2網(wǎng)絡(luò)上將等值資產(chǎn)支付到用戶指定的地址，從而完成跨鏈資產(chǎn)轉(zhuǎn)移。雖然這種方法速度快且便捷，但其安全性完全依賴于中心化機(jī)構(gòu)的可靠性和信譽(yù)。如果中心化機(jī)構(gòu)出現(xiàn)技術(shù)故障或遭遇惡意攻擊，用戶的資金將面臨較高風(fēng)險(xiǎn)。此外，中心化跨鏈交易也可能泄露用戶隱私，因此用戶需謹(jǐn)慎選擇。
BitVM跨鏈橋
BitVM跨鏈橋技術(shù)較為復(fù)雜。在Peg-in階段，用戶將Bitcoin支付給BitVM聯(lián)盟控制的多簽地址，實(shí)現(xiàn)Bitcoin鎖定。在Layer2網(wǎng)絡(luò)中鑄造相應(yīng)數(shù)量的通證，并用于Layer2交易。當(dāng)用戶銷毀通證時(shí)，Operator會(huì)先行墊付，然后通過(guò)樂(lè)觀挑戰(zhàn)機(jī)制從BitVM聯(lián)盟控制的多簽池中報(bào)銷Bitcoin。這種機(jī)制通過(guò)允許任何第三方挑戰(zhàn)惡意行為來(lái)保障安全，但交易費(fèi)較高，因此主要適用于超大額交易。
跨鏈原子交換
原子交換通過(guò)合約實(shí)現(xiàn)Decentralizationcrypto交易，其中“原子”表示資產(chǎn)所有權(quán)的變更意味著另一種資產(chǎn)所有權(quán)的變更。該技術(shù)自2013年首次提出后，直到2017年才由Decred和Litecoin實(shí)現(xiàn)成功。原子交換需要兩方參與且不受第三方干擾，因此具有Decentralization、隱私保護(hù)和高頻交易的優(yōu)勢(shì)。原子交換技術(shù)包括哈希時(shí)間鎖（HTLC）和適配器簽名。
哈希時(shí)間鎖（HTLC）
HTLC技術(shù)允許兩個(gè)用戶進(jìn)行有時(shí)間限制的crypto交易。接收者必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提供加密證明，否則資金將退還給發(fā)送者。然而，HTLC的交易數(shù)據(jù)均在鏈上進(jìn)行，可能會(huì)導(dǎo)致用戶隱私泄露，因?yàn)橛^察者可以通過(guò)相同哈希值來(lái)追蹤貨幣來(lái)源。
適配器簽名
適配器簽名技術(shù)基于Monero開發(fā)者Jol Gugger于2020年發(fā)表的論文。與HTLC相比，適配器簽名具有三個(gè)主要優(yōu)勢(shì)：
替代了鏈上腳本（如時(shí)間鎖和哈希鎖），使得交易更輕量、費(fèi)用更低。
沒(méi)有直接的秘密哈希，提高了隱私保護(hù)。
減少了鏈上占用空間。
適配器簽名中的安全問(wèn)題與解決方案
隨機(jī)數(shù)安全問(wèn)題
隨機(jī)數(shù)泄漏：適配器簽名依賴于隨機(jī)數(shù)進(jìn)行私鑰承諾。若隨機(jī)數(shù)泄漏，私鑰可能被計(jì)算出來(lái)。因此，隨機(jī)數(shù)使用后應(yīng)立即刪除。
隨機(jī)數(shù)重用：相同隨機(jī)數(shù)的重用可能導(dǎo)致私鑰泄漏。使用RFC 6979規(guī)范可以有效解決此問(wèn)題，通過(guò)從私鑰和消息中確定性地生成隨機(jī)數(shù)，避免了隨機(jī)數(shù)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
跨鏈場(chǎng)景中的系統(tǒng)異構(gòu)問(wèn)題
UTXO與賬戶模型異構(gòu)：Bitcoin采用UTXO模型，Bitlayer使用EVM兼容的賬戶模型？珂溤咏粨Q中需要預(yù)先簽名的退款交易在Ethereum系統(tǒng)中可能導(dǎo)致無(wú)效。因此，需要設(shè)計(jì)隱私保護(hù)方案以適應(yīng)不同模型的系統(tǒng)。
不同曲線的適配器簽名安全
相同曲線但不同算法：使用相同曲線（如Secp256k1）但不同簽名算法（如Schnorr與ECDSA）的適配器簽名是安全的。
不同曲線：使用不同曲線（如Secp256k1與ed25519）的適配器簽名可能存在安全風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榍的模系數(shù)不同導(dǎo)致適配簽名過(guò)程不兼容。
總結(jié)
適配器簽名技術(shù)在跨鏈原子交換中展示了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如減少鏈上腳本、降低交易費(fèi)用和提升隱私保護(hù)。然而，其安全性仍需關(guān)注隨機(jī)數(shù)的管理和跨鏈場(chǎng)景中的系統(tǒng)兼容性問(wèn)題。未來(lái)的研究和應(yīng)用需要進(jìn)一步解決這些挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)更高效、更安全的跨鏈資產(chǎn)轉(zhuǎn)移。