適配器籤名及其在跨鏈原子交換中的應用

隨着比特幣Layer2擴容方案的快速發展，比特幣與其Layer2網路之間的跨鏈資產轉移頻率顯著增加。這一趨勢受到Layer2技術所提供的更高可擴展性、更低的交易費和高吞吐量的推動。這些進步促進了更高效、更經濟的交易，從而促進比特幣在各種應用中的更廣泛採用和集成。因此，比特幣與Layer2網路之間的互操作性正成爲加密貨幣生態系統的關鍵組成部分，推動創新，並爲用戶提供更多多樣化和強大的金融工具。

比特幣與Layer2之間的跨鏈交易有三個典型方案，分別爲中心化跨鏈交易、BitVM跨鏈橋和跨鏈原子交換。這三個技術在信任假設、安全性、便捷性、交易額度等方面各不相同，能滿足不同的應用需求。

中心化跨鏈交易的優點在於速度快，撮合過程相對容易，因爲中心化機構可以迅速確認並處理交易。然而，這種方法的安全性完全依賴於中心化機構的可靠性和信譽。如果中心化機構遭遇技術故障、惡意攻擊、違約，則用戶的資金面臨較高的風險。此外，中心化跨鏈交易也可能泄漏用戶隱私，需要用戶在選擇這種方法時慎重考慮。

BitVM跨鏈橋技術相對復雜。該技術引入了樂觀挑戰機制，所以技術相對復雜。此外，樂觀挑戰機制涉及大量的挑戰與響應交易，交易費較高。因此，BitVM跨鏈橋僅適用於超大額交易，類似於U的增發，從而使用頻率較低。

跨鏈原子交換是一種實現去中心化加密貨幣交易的合約。原子交換必須涉及兩方，而任何第三方不能中斷或幹擾交換過程。這意味着該技術是去中心化的、不受審查、具有較好的隱私保護、能實現高頻跨鏈交易，從而在去中心化交易所中廣泛應用。

跨鏈原子交換技術主要包括哈希時間鎖和適配器籤名。基於哈希時間鎖(HTLC)的跨鏈原子交換存在隱私泄露問題。基於適配器籤名的跨鏈原子交換有三個優勢：首先，適配器籤名交換方案取代了"祕密哈希"交換所依賴的鏈上腳本，包括時間鎖和哈希鎖。其次，由於不涉及這樣的腳本，鏈上佔用空間減少，使得基於適配器籤名的原子交換更輕量，費用更低。最後，適配器籤名的原子交換中涉及的交易無法連結，實現隱私保護。

Schnorr/ECDSA適配器籤名存在隨機數泄漏和重用問題，需要使用RFC 6979進行防範。RFC 6979指定了一種使用DSA和ECDSA生成確定性數字籤名的方法，解決了與生成隨機值k相關的安全問題。

在跨鏈場景下，需要考慮UTXO與帳戶模型系統異構問題。比特幣採用UTXO模型，基於Secp256k1曲線實現原生的ECDSA籤名。而Bitlayer爲EVM兼容Bitcoin L2鏈，採用Secp256k1曲線，支持原生的ECDSA籤名。適配器籤名實現了BTC交換所需的邏輯，而Bitlayer交換對應方則由以太坊智能合約的強大功能支撐。

如果Bitcoin和Bitlayer均使用Secp256k1曲線，但Bitcoin使用Schnorr籤名，而Bitlayer使用ECDSA，該情況下基於Schnorr和ECDSA的適配器籤名是可證明安全的。但如果Bitcoin使用Secp256k1曲線和ECDSA籤名，而Bitlayer使用ed25519曲線和Schnorr籤名，則不能使用適配器籤名。

適配器籤名還可以應用於非交互式數字資產托管。這種方式具有非交互優勢，托管方不能簽署任意交易，而只向支持的其中一方發送祕密。實現過程中需要使用可驗證加密技術，目前有Purify和Juggling兩種有前景的方式來基於Secp256k1離散對數做可驗證加密。

總之，適配器籤名在跨鏈原子交換和數字資產托管等領域有重要應用，但在實際使用中需要考慮隨機數安全、系統異構等多個方面的問題。