DLC技术原理及优化方案探讨

1. 引言

离散对数合约(DLC)是一种基于预言机的比特币合约执行方案,由MIT的Tadge Dryja于2018年提出。DLC允许双方根据预定义条件进行有条件支付,参与方预先签署可能的结果,并在预言机签署结果时执行支付。这使得DLC能够在比特币上实现新的去中心化金融应用,同时保证存款安全。

相比闪电网络,DLC具有以下优势:

• 更好的隐私保护,合约细节仅在参与方间共享
• 支持复杂灵活的金融合约,如衍生品、保险等
• 降低对手方风险,资金锁定在多签合约中
• 无需管理支付通道
• 在复杂合约方面提供更好的可扩展性

然而DLC仍存在一些问题和风险:

• 预言机密钥泄露或丢失风险
• 预言机中心化问题
• 去中心化预言机无法进行密钥派生
• 预言机串谋风险
• 固定面额找零问题

本文将探讨DLC的原理,并提出一些优化方案来解决上述问题。

2. DLC原理

以Alice和Bob签署一个对赌协议为例,赌注第n+k个区块的哈希值奇偶性。奇数Alice赢,偶数Bob赢。

初始化:

• 椭圆曲线生成元G,阶q
• 预言机私钥z,公钥Z=z·G
• Alice私钥x,公钥X=x·G
• Bob私钥y,公钥Y=y·G

注资交易:Alice和Bob各锁定1BTC到2-of-2多签输出。

合约执行交易:创建两笔CET用于花费注资交易。

预言机承诺: R := k·G
S := R - hash(OddNumber,R)·Z S' := R - hash(EvenNumber,R)·Z 广播(R,S,S')

Alice和Bob计算新公钥: PK^Alice := X + S PK^Bob := Y + S'

结算: 奇数结果:s := k - hash(OddNumber,R)·z 偶数结果:s' := k - hash(EvenNumber,R)·z

提币: Alice新私钥:sk^Alice := x + s Bob新私钥:sk^Bob := y + s'

3. DLC优化方案

3.1 密钥管理

预言机密钥管理面临以下风险:

1. 丢失私钥z:无法结算,执行退款
2. 泄露私钥z:可能被滥用签署任意消息
3. 泄露或重用随机数k:可计算出私钥z
4. 丢失随机数k:对应DLC无法结算

建议:

• 使用BIP32派生子密钥
• 使用私钥和计数器哈希作为随机数

3.2 去中心化预言机

采用Schnorr门限签名实现去中心化预言机,具有以下优势:

• 增强安全性,分散密钥管理
• 分布式控制,降低权力集中风险
• 提高可用性,部分节点故障不影响整体
• 灵活可扩展,可设置不同阈值
• 可追责,签名分片可验证

3.3 去中心化与密钥管理耦合

去中心化预言机无法直接使用BIP32派生密钥。可采用分布式密钥派生方法:

私钥分片z_i与完整私钥z满足拉格朗日插值关系: z = Σ(z_i · λ_i)

增加派生增量ω后仍满足插值关系: z + ω = Σ((z_i + ω) · λ_i)

各参与方可派生子私钥分片z_i + ω。

但需考虑增强型与非增强型BIP32的区别。

3.4 OP-DLC:预言机信任最小化

提出OP-DLC方案:

• 预言机提前质押构建链上OP游戏
• 任何诚实参与方可发起挑战
• 挑战成功则惩罚作恶预言机
• 可与"k-of-n"模型结合使用

优点:

• 预言机节点互相监督
• 仅需一个诚实参与方,容错率99%
• 解决预言机串谋风险

3.5 OP-DLC + BitVM双桥

将OP-DLC与BitVM结合:

• 使用BitVM解决找零问题
• 提供多种出入金通道
• BitVM联盟作为预言机,实现信任最小化
• 提高资金利用率

4. 结论

DLC结合Taproot和BitVM等技术,可实现更复杂的链下合约验证结算。OP挑战机制可实现预言机信任最小化,为DLC的发展提供了新的可能。