适配器签名及其在跨链原子交换中的应用

随着比特币Layer2扩容方案的快速发展，比特币与其Layer2网络之间的跨链资产转移频率显著增加。这一趋势受到Layer2技术所提供的更高可扩展性、更低的交易费和高吞吐量的推动。这些进步促进了更高效、更经济的交易，从而促进比特币在各种应用中的更广泛采用和集成。因此，比特币与Layer2网络之间的互操作性正成为加密货币生态系统的关键组成部分，推动创新，并为用户提供更多多样化和强大的金融工具。

比特币与Layer2之间的跨链交易有三个典型方案，分别为中心化跨链交易、BitVM跨链桥和跨链原子交换。这三个技术在信任假设、安全性、便捷性、交易额度等方面各不相同，能满足不同的应用需求。

中心化跨链交易的优点在于速度快，撮合过程相对容易，因为中心化机构可以迅速确认并处理交易。然而，这种方法的安全性完全依赖于中心化机构的可靠性和信誉。如果中心化机构遭遇技术故障、恶意攻击、违约，则用户的资金面临较高的风险。此外，中心化跨链交易也可能泄漏用户隐私，需要用户在选择这种方法时慎重考虑。

BitVM跨链桥技术相对复杂。该技术引入了乐观挑战机制，所以技术相对复杂。此外，乐观挑战机制涉及大量的挑战与响应交易，交易费较高。因此，BitVM跨链桥仅适用于超大额交易，类似于U的增发，从而使用频率较低。

跨链原子交换是一种实现去中心化加密货币交易的合约。原子交换必须涉及两方，而任何第三方不能中断或干扰交换过程。这意味着该技术是去中心化的、不受审查、具有较好的隐私保护、能实现高频跨链交易，从而在去中心化交易所中广泛应用。

跨链原子交换技术主要包括哈希时间锁和适配器签名。基于哈希时间锁(HTLC)的跨链原子交换存在隐私泄露问题。基于适配器签名的跨链原子交换有三个优势：首先，适配器签名交换方案取代了"秘密哈希"交换所依赖的链上脚本，包括时间锁和哈希锁。其次，由于不涉及这样的脚本，链上占用空间减少，使得基于适配器签名的原子交换更轻量，费用更低。最后，适配器签名的原子交换中涉及的交易无法链接，实现隐私保护。

Schnorr/ECDSA适配器签名存在随机数泄漏和重用问题，需要使用RFC 6979进行防范。RFC 6979指定了一种使用DSA和ECDSA生成确定性数字签名的方法，解决了与生成随机值k相关的安全问题。

在跨链场景下，需要考虑UTXO与账户模型系统异构问题。比特币采用UTXO模型，基于Secp256k1曲线实现原生的ECDSA签名。而Bitlayer为EVM兼容Bitcoin L2链，采用Secp256k1曲线，支持原生的ECDSA签名。适配器签名实现了BTC交换所需的逻辑，而Bitlayer交换对应方则由以太坊智能合约的强大功能支撑。

如果Bitcoin和Bitlayer均使用Secp256k1曲线，但Bitcoin使用Schnorr签名，而Bitlayer使用ECDSA，该情况下基于Schnorr和ECDSA的适配器签名是可证明安全的。但如果Bitcoin使用Secp256k1曲线和ECDSA签名，而Bitlayer使用ed25519曲线和Schnorr签名，则不能使用适配器签名。

适配器签名还可以应用于非交互式数字资产托管。这种方式具有非交互优势，托管方不能签署任意交易，而只向支持的其中一方发送秘密。实现过程中需要使用可验证加密技术，目前有Purify和Juggling两种有前景的方式来基于Secp256k1离散对数做可验证加密。

总之，适配器签名在跨链原子交换和数字资产托管等领域有重要应用，但在实际使用中需要考虑随机数安全、系统异构等多个方面的问题。