توقيع المحول وتطبيقه في تبادل ذرات عبر السلاسل

مع تطور حلول توسيع Layer2 لبيتكوين، أصبحت حركة الأصول بين بيتكوين وشبكات Layer2 متزايدة بشكل متكرر. تدفع هذه الاتجاهات القابلية الأعلى للتوسع، وانخفاض رسوم المعاملات، وسرعة المعاملات العالية التي توفرها تقنية Layer2. أصبحت التفاعل بين بيتكوين وشبكات Layer2 جزءاً أساسياً من نظام العملات المشفرة.

حالياً، هناك ثلاث خطط رئيسية للتجارة عبر السلاسل بين البيتكوين و Layer2: التجارة عبر السلاسل المركزية، جسر BitVM عبر السلاسل، والتبادل الذري عبر السلاسل. تتميز هذه التقنيات بافتراضات الثقة، والأمان، والراحة، وحدود التجارة، ويمكن أن تلبي احتياجات التطبيقات المختلفة.

تتمتع معاملات عبر السلاسل المركزية بسرعة عالية، وتكون عملية المطابقة بسيطة، لكن الأمان يعتمد على موثوقية المؤسسات المركزية. جسر BitVM عبر السلاسل يقدم آلية تحدي متفائلة، والتقنية معقدة نسبياً، مما يجعلها مناسبة للمعاملات الكبيرة جداً. التبادل الذري عبر السلاسل هو حل لمعاملات عبر السلاسل عالية التردد، غير مركزي، وغير خاضع للرقابة، ويتميز بخصوصية جيدة، ويستخدم على نطاق واسع في البورصات اللامركزية.

تتضمن تقنية التبادل الذري عبر السلاسل بشكل رئيسي نوعين: القائم على قفل الوقت القائم على الهاش (HTLC) والقائم على توقيع المحول. HTLC سهل التنفيذ ولكنه يواجه مشاكل في الخصوصية. بينما يوفر توقيع المحول حماية جيدة للخصوصية، وهو حل أكثر خفة وأقل تكلفة.

تتناول هذه المقالة بشكل رئيسي مبادئ توقيع معدلات Schnorr/ECDSA وتبادل الذرات عبر السلاسل، وتحلل المشكلات المتعلقة بأمان الأرقام العشوائية، بالإضافة إلى مشكلات التباين النظامي والخوارزمي في سيناريوهات عبر السلاسل، وتقدم الحلول المناسبة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تقديم تطبيق توقيع المعدلات في الحفظ غير التفاعلي للأصول الرقمية.

توقيع المحول و عبر السلاسل التبادلات الذرية

توقيع محول شونور مع تبادل ذري

المبدأ الأساسي لتوقيع محول Schnorr هو كما يلي:

1. تختار أليس الرقم العشوائي r، وتحسب R = rG
2. أليس تحسب c = H(R||P||m)
3. أليس تحسب s' = r + cx
4. أليس أرسلت (R,s') إلى بوب
5. Bob يتحقق من s'G = R + cP
6. بوب يختار y، ويحسب Y = yG
7. بوب يحسب s = s' + y
8. بوب بث (R,s,Y)
9. التحقق من الشبكة sG = R + cP + Y

توقيع محول ECDSA والمبادلة الذرية

مبدأ توقيع محول ECDSA الأساسي هو كما يلي:

1. تختار أليس الرقم العشوائي r، وتحسب R = rG
2. أليس تحسب c = H(R||P||m)
3. أليس تحسب s' = r^(-1)(H(m) + xR_x)
4. أليس أرسلت (R,s') إلى بوب
5. بوب يتحقق من R = (H(m) + xR_x)G / s'
6. بوب يختار y، ويحسب Y = yG
7. بوب يحسب s = s' + y
8. بوب يبث (R,s,Y)
9. التحقق من الشبكة R = (H(m) + xR_x)G / s + Y / s

الأسئلة والحلول

مشكلة الأعداد العشوائية والحلول

توجد مشكلة تسرب وإعادة استخدام الأرقام العشوائية في توقيع المحول، مما قد يؤدي إلى تسرب المفتاح الخاص. الحل هو استخدام معيار RFC 6979، لتوليد أرقام عشوائية بشكل حتمي من المفتاح الخاص والرسالة عبر دالة HMAC.

عبر السلاسل场景问题与解决方案

1. مشكلة عدم التجانس بين نموذج UTXO ونموذج الحسابات: يستخدم البيتكوين نموذج UTXO بينما يستخدم الإيثيريوم نموذج الحسابات، مما يؤدي إلى عدم القدرة على توقيع معاملات الاسترداد مسبقًا. الحل هو تنفيذ منطق التبادل الذري على جانب الإيثيريوم باستخدام العقود الذكية.

2. أمان توقيع المحول مع نفس المنحنى، وخوارزميات مختلفة: إذا كانت بيتكوين و Layer2 تستخدم نفس المنحنى ولكن خوارزمية توقيع مختلفة، فإن توقيع المحول لا يزال آمناً.

3. توقيع محول المنحنيات المختلفة غير آمن: إذا كانت البيتكوين و Layer2 تستخدمان منحنيات إهليلجية مختلفة، فلا يمكن استخدام توقيع المحول لإجراء تبادل ذري عبر السلاسل.

تطبيقات حفظ الأصول الرقمية

يمكن استخدام توقيع المحول لتنفيذ الحفظ غير التفاعلي للأصول الرقمية. تشمل الأطراف الرئيسية المشتري والبائع والجهة الحافظة. لا يحتاج الجهة الحافظة إلى المشاركة في عملية التهيئة، بل يجب عليه فقط إطلاق السر عند الضرورة.

العملية المحددة هي كما يلي:

1. إنشاء صفقة تمويل غير موقعة
2. أليس وبوب أنشأوا توقيعات المحولات والتشفير القابل للتحقق على التوالي.
3. Alice و Bob يتحققان من صحة النص المشفر ويوقعان على صفقة التمويل
4. في حالة حدوث نزاع، يمكن للجهة المودعة فك التشفير وإطلاق السر للطرف المعني

التشفير القابل للتحقق هو التقنية الأساسية لتحقيق الاستضافة غير التفاعلية، وهناك حلان رئيسيان هما Purify و Juggling.

ملخص

تتناول هذه المقالة بالتفصيل مبادئ توقيع المحول Schnorr/ECDSA وتبادل الأصول عبر السلاسل، وتحلل المشكلات الأمنية والتحديات في سيناريوهات التطبيقات عبر السلاسل، وتقترح حلولًا مناسبة لذلك. بالإضافة إلى ذلك، يتم استكشاف تطبيقات توقيع المحول في حراسة الأصول الرقمية. يوفر توقيع المحول حلاً جديدًا فعالًا وآمنًا وذو خصوصية لتبادل الأصول عبر السلاسل، ومن المتوقع أن يلعب دورًا مهمًا في مجال التمويل اللامركزي.