Firma del adaptador y su aplicación en el intercambio atómico cross-chain

Con el rápido desarrollo de las soluciones de escalado Layer2 para Bitcoin, la frecuencia de transferencias de activos entre Bitcoin y su red Layer2 ha aumentado significativamente. Esta tendencia está impulsada por la mayor escalabilidad, menores tarifas de transacción y alta capacidad de procesamiento que ofrece la tecnología Layer2. Estos avances han facilitado transacciones más eficientes y económicas, promoviendo una adopción e integración más amplia de Bitcoin en diversas aplicaciones. Por lo tanto, la interoperabilidad entre Bitcoin y las redes Layer2 se está convirtiendo en un componente clave del ecosistema de criptomonedas, impulsando la innovación y proporcionando a los usuarios herramientas financieras más diversas y potentes.

Las transacciones cross-chain entre Bitcoin y Layer 2 tienen tres soluciones típicas: transacciones cross-chain centralizadas, el puente cross-chain BitVM y el intercambio atómico cross-chain. Estas tres tecnologías difieren en supuestos de confianza, seguridad, conveniencia, límites de transacción, entre otros aspectos, y pueden satisfacer diferentes necesidades de aplicación.

Las ventajas del intercambio centralizado cross-chain radican en su rapidez, ya que el proceso de emparejamiento es relativamente fácil, dado que la entidad centralizada puede confirmar y procesar las transacciones rápidamente. Sin embargo, la seguridad de este método depende completamente de la fiabilidad y reputación de la entidad centralizada. Si la entidad centralizada sufre fallos técnicos, ataques maliciosos o incumplimientos, los fondos de los usuarios enfrentan un alto riesgo. Además, el intercambio centralizado cross-chain también puede filtrar la privacidad de los usuarios, lo que requiere que los usuarios consideren cuidadosamente esta opción.

La tecnología del puente cross-chain de BitVM es relativamente compleja. Introduce un mecanismo de desafío optimista, por lo que la tecnología es relativamente complicada. Además, el mecanismo de desafío optimista implica una gran cantidad de transacciones de desafío y respuesta, lo que genera tarifas de transacción altas. Por lo tanto, el puente cross-chain de BitVM solo es adecuado para transacciones de gran volumen y se utiliza con menor frecuencia.

El intercambio atómico cross-chain es un contrato que permite realizar transacciones de criptomonedas descentralizadas. Es descentralizado, no está sujeto a censura, ofrece una buena protección de la privacidad y permite transacciones cross-chain de alta frecuencia, lo que lo hace ampliamente utilizado en intercambios descentralizados. La tecnología de intercambio atómico cross-chain incluye principalmente el bloqueo temporal de hashes y la firma de adaptadores.

El intercambio atómico cross-chain basado en el bloqueo de tiempo hash presenta problemas de filtración de privacidad. El intercambio atómico basado en la firma del adaptador tiene tres ventajas: primero, reemplaza el script en cadena del cual depende el intercambio de "hash secreto". En segundo lugar, al no involucrar tales scripts, se reduce el espacio ocupado en cadena, lo que hace que el intercambio atómico basado en la firma del adaptador sea más liviano y con costos más bajos. Por último, las transacciones involucradas en el intercambio atómico basado en la firma del adaptador no pueden ser vinculadas, logrando así la protección de la privacidad.

Este artículo presenta los principios de la firma de adaptadores Schnorr/ECDSA y el intercambio atómico cross-chain, analiza los problemas de seguridad de los números aleatorios presentes en la firma de adaptadores y los problemas de heterogeneidad de sistemas y algoritmos en escenarios cross-chain, y proporciona soluciones. Por último, se extiende la aplicación de la firma de adaptadores para implementar la custodia de activos digitales no interactiva.

En cuanto al problema de los números aleatorios, las firmas de adaptador Schnorr/ECDSA presentan problemas de filtración y reutilización de números aleatorios, que se pueden resolver utilizando el RFC 6979. El RFC 6979 especifica un método para generar firmas digitales determinísticas utilizando DSA y ECDSA, abordando los problemas de seguridad relacionados con la generación de valores aleatorios.

En el escenario cross-chain, la heterogeneidad entre el sistema UTXO y el modelo de cuentas es un problema importante. Bitcoin utiliza el modelo UTXO, mientras que Bitlayer, que es una cadena Bitcoin L2 compatible con EVM, utiliza el modelo de cuentas. Esto provoca que no se puedan firmar transacciones de antemano en el sistema de Ethereum, ya que se desconoce el nonce. La solución es utilizar transacciones de contratos inteligentes en el lado de Bitlayer para realizar intercambios atómicos, pero esto sacrifica cierta privacidad.

Cuando se utilizan curvas iguales pero diferentes algoritmos de firma, la firma del adaptador es segura. Sin embargo, si las curvas son diferentes, la firma del adaptador no es segura. Por ejemplo, Bitcoin utiliza la curva Secp256k1 y la firma ECDSA, mientras que Bitlayer utiliza la curva ed25519 y la firma Schnorr; en este caso, no se puede usar la firma del adaptador.

Finalmente, este artículo presenta una aplicación de custodia de activos digitales no interactiva basada en firmas de adaptador. Este método permite instanciar un subconjunto de estrategias de gasto umbral sin necesidad de interacción, lo que proporciona ventajas no interactivas. El artículo también describe brevemente dos implementaciones de cifrado verificable: Purify y Juggling.

En general, la firma del adaptador proporciona una solución efectiva para el intercambio atómico cross-chain, pero en la aplicación práctica se deben considerar varios factores, incluidos la seguridad de los números aleatorios, la heterogeneidad del sistema y la compatibilidad de algoritmos, entre otros. A medida que la tecnología sigue avanzando, la firma del adaptador y su aplicación desempeñarán un papel cada vez más importante en las interacciones cross-chain.