توقيع المحول وتطبيقه في التبادل الذري عبر السلاسل

مع التطور السريع لحلول توسيع الطبقة الثانية لبيتكوين، زادت بشكل ملحوظ وتيرة نقل الأصول عبر السلاسل بين بيتكوين وشبكات الطبقة الثانية. تعزز هذه الاتجاهات الاستخدام الأوسع ودمج بيتكوين في مختلف التطبيقات. أصبحت القابلية للتشغيل البيني بين بيتكوين وشبكات الطبقة الثانية جزءًا أساسيًا من نظام العملات المشفرة، مما يدفع الابتكار ويوفر للمستخدمين أدوات مالية أكثر تنوعًا وقوة.

حالياً، هناك ثلاث حلول رئيسية للتداول عبر السلاسل بين البيتكوين وLayer2: التداول المركز عبر السلاسل، جسر BitVM عبر السلاسل، والتبادل الذري عبر السلاسل. تتمتع هذه التقنيات الثلاث بمزايا وعيوب مختلفة من حيث فرضيات الثقة، والأمان، والراحة، وحدود التداول، مما يلبي احتياجات التطبيقات المختلفة.

تبادل الذرات عبر السلاسل هو تقنية لامركزية وغير خاضعة للرقابة وتحمي الخصوصية بشكل جيد، مما يمكن من تنفيذ معاملات عبر السلاسل بتردد عالٍ، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في البورصات اللامركزية. حالياً، يشمل تبادل الذرات عبر السلاسل بشكل رئيسي نوعين من الحلول: القائمة على قفل الوقت باستخدام تجزئة (HTLC) والقائمة على توقيع المحول. مقارنةً بـ HTLC، فإن تبادل الذرات القائم على توقيع المحول له مزايا كونه أخف وزناً، وأقل تكلفة، وأفضل في الخصوصية.

تقدم هذه المقالة شرحًا لمبدأ توقيع محول Schnorr/ECDSA والتبادل الذري عبر السلاسل، وتحلل المشكلات المتعلقة بأمان الأرقام العشوائية في توقيع المحول، بالإضافة إلى مشاكل التباين النظامي والتباين الخوارزمي في سيناريوهات عبر السلاسل، وتقدم الحلول المناسبة. وأخيرًا، تناقش تطبيق توقيع المحول في الحفظ غير التفاعلي للأصول الرقمية.

توقيع المحول و عبر السلاسل التبادلات الذرية

توقيع محول شينور والمبادلة الذرية

تتمثل العملية الأساسية لتوقيع محولات Schnorr فيما يلي:

1. تقوم أليس بتوليد رقم عشوائي r، وتحسب R = r·G
2. تحسب أليس توقيع التكيف: s^ = r + cx
3. يتحقق بوب من التوقيع المتكيف: s^·G = R + cY
4. أليس تكشف لبوب s = s^ + y
5. يقوم بوب بالتحقق من التوقيع الكامل: s·G = R + cY + T

حيث T = y·G هو نقطة التكيف.

عملية تبادل ذرة عبر السلاسل القائمة على توقيع موائم شنور:

1. قامت أليس بإنشاء معاملة txA، لتحويل البيتكوين إلى بوب
2. يقوم Bob بإنشاء المعاملة txB، لنقل أصول Layer2 إلى Alice
3. تولد أليس توقيع المحول s^A لـ txA
4. يقوم Bob بإنشاء توقيع محول s^B لـ txB
5. تقوم أليس بالتحقق من s^B ، ويقوم بوب بالتحقق من s^A
6. بوب يذيع txB
7. حصلت أليس على sB، وبالتالي حصلت على أصول Layer2
8. أليس تكشف لبوبي sA
9. بوب حصل على بيتكوين

توقيع محول ECDSA والمبادلة الذرية

تتبع عملية توقيع موصل ECDSA الأساسية الخطوات التالية:

1. تقوم أليس بإنشاء رقم عشوائي k، وتحسب R = k·G
2. حساب توقيع التكيف بواسطة أليس: s^ = k^(-1)(h + xr)
3. يقوم بوب بالتحقق من التوقيع المتوافق: R = (h·G + r·Y)·s^^(-1)
4. أليس تكشف لبوب s = s^ + y
5. يتحقق بوب من التوقيع الكامل: R = (h·G + r·Y)·s^(-1) - T·s^(-1)

حيث T = y·G هو نقطة التكيف.

عملية تبادل الذرات عبر السلاسل المعتمدة على توقيع محول ECDSA مشابهة لSchnorr.

المشاكل والحلول

مشكلة الأعداد العشوائية والحلول

يوجد خطر أمني يتمثل في تسرب وإعادة استخدام الأرقام العشوائية في توقيع المحول، مما قد يؤدي إلى تسرب المفتاح الخاص. الحل هو استخدام معيار RFC 6979، من خلال استخراج الأرقام العشوائية بطريقة محددة من المفتاح الخاص والرسالة، لتجنب مخاطر مولد الأرقام العشوائية.

عبر السلاسل场景问题与解决方案

1. مشكلة عدم التجانس بين نظام UTXO ونموذج الحسابات:

تستخدم البيتكوين نموذج UTXO، بينما تستخدم الإيثيريوم نموذج الحساب، مما يؤدي إلى عدم إمكانية توقيع معاملات استرداد الأموال مسبقًا على الإيثيريوم. الحل هو استخدام العقود الذكية على جانب الإيثيريوم لتنفيذ منطق التبادل الذري.

2. أمان توقيع المحولات مع خوارزميات مختلفة على نفس المنحنى:

عندما تستخدم سلسلتان نفس المنحنى ( مثل Secp256k1) ولكن خوارزميات توقيع مختلفة ( مثل Schnorr و ECDSA )، تظل توقيعات المحول آمنة.

3. توقيع محول المنحنيات المختلفة غير آمن:

إذا كانت سلسلتان تستخدمان منحنيات إهليلجية مختلفة، فلا يمكن استخدام توقيع المحول مباشرة لإجراء تبادل ذري عبر السلاسل.

تطبيقات حفظ الأصول الرقمية

يمكن تحقيق الحفظ غير التفاعلي للأصول الرقمية بناءً على توقيع المحول، والعملية الرئيسية هي كما يلي:

1. أليس وبوب أنشأوا صفقة التمويل باستخدام مخرجات MuSig 2 من 2
2. تقوم Alice و Bob بإنشاء توقيعات المحول و النص المشفر القابل للتحقق على التوالي
3. بعد التحقق من الطرفين، يتم توقيع وبث صفقة التمويل
4. عند حدوث نزاع، يمكن للوصي فك تشفير النص المشفر وإرسال السر إلى الطرف المعني.
5. يمكن للطرف الذي يحصل على secret إكمال توقيع المحول وبث صفقة التسوية

التشفير القابل للتحقق هو التقنية الرئيسية لتنفيذ الحفظ غير التفاعلي للأصول، وهناك حالياً حلان رئيسيان هما Purify و Juggling.

ملخص

تتناول هذه المقالة تطبيق توقيع المحول في تبادل الذرات عبر السلاسل، وتحلل المشكلات الأمنية ذات الصلة وحلولها، وتستكشف التطبيقات الموسعة في سيناريوهات مثل الوكالة الرقمية للأصول. يوفر توقيع المحول حلاً جديدًا لامركزيًا وفعالًا وذو حماية للخصوصية للتفاعل عبر السلاسل، ومن المتوقع أن يلعب دورًا مهمًا في قابلية التشغيل البيني للبلوكشين في المستقبل.