[論文レビュー] LTRAS: A Linkable Threshold Ring Adaptor Signature Scheme for Efficient and Private Cross-Chain Transactions

Yi Liang, Han, Jinguang|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2026

Blockchain Technology Applications and Security被引用数 0

ひとこと要約

tldr: LTRAS は adaptor 暗号、閾値リング署名、リンク可能リング署名を組み合わせ、条件付き資産リリース、 witness 抽出可能性、二重支出防止機能を備えた private で効率的なクロスチェーン取引を実現する。形式的定義、セキュリティ証明、性能評価を裏付け。

ABSTRACT

Despite the advantages of decentralization and immutability, blockchain technology faces significant scalability and throughput limitations, which has prompted the exploration of off-chain solutions like payment channels. Adaptor signatures have been considered a promising primitive for constructing such channels due to their support for atomicity, offering an alternative to traditional hash-timelock contracts. However, standard adaptor signatures may reveal signer identity, raising potential privacy concerns. While ring signatures can mitigate this issue by providing anonymity, they often introduce high communication overhead, particularly in multi-account payment settings commonly used in UTXO-based blockchains like Monero. To address these limitations, we propose a Linkable Threshold Ring Adaptor Signature (LTRAS) scheme, which integrates the conditional binding of adaptor signatures, the multi-account payment of threshold ring signatures, and the linkability for preventing double-spending. The formal definition, security model and concrete construction of LTRAS are provided. We also analyze its security and evaluate its performance through theoretical analysis and experimental implementation. Experimental results demonstrate that our scheme achieve significantly lower computation and communication overhead compared to existing schemes in large ring sizes and multi-account payment scenarios. Finally, we discuss its application in cross-chain atomic swaps, demonstrating its potential for enhancing privacy and efficiency in blockchain transactions.

研究の動機と目的

• クロスチェーンおよびマルチアカウント決済における adaptor signatures のプライバシーと効率の課題を動機付ける。
• 形式的なリンク可能閾値リング adaptor signature（LTRAS）モデルとセキュリティフレームワークを定義する。
• LTRAS の具体的構成を提供し、そのセキュリティ特性を証明する。
• 既存スキームに対する理論的・実験的に LTRAS の性能を評価する。
• クロスチェーン原子 Swap における LTRAS の実用的な応用を論じる。

提案手法

• セットアップ、鍵生成、関係文の生成、事前署名、事前検証、適応、検証、抽出、リンクアルゴリズムを含む、リンク可能 $(t,n)$-閾値リング adaptor signature (LTRAS) を定義する。
• リング署名を $(t,n)$-閾値バリアントへ変換するスライディングウィンドウ変換を導入し、複数アカウント共同決済を実現する。
• adaptor-signature フレームワーク内での正確性、事前署名適応性、 witness 抽出可能性、偽造耐性、匿名性の形式的定義を提供する。
• ゲームベースのフレームワークでのセキュリティモデルと証明（aWitExt、aSignForge、aAnon、aLink）。
• 計算および通信オーバーヘッドを評価する理論分析と実装を提示する。
• プライバシーと効率性の利点を示すクロスチェーン原子 Swap の適用を論じる。

(a) $\mathbf{Setup}$

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 署名者の所在がオンチェーンで暴露される場合に adaptor signatures をプライバシー保護するにはどうすればよいか。
• RQ2 閾値リング署名とリンク性を統合してマルチアカウント共同決済を効率的にサポートできるか。
• RQ3 リンク可能閾値リング adaptor signature は適応性、 witness 抽出可能性、および匿名性を保ちつつクロスチェーン原子 Swap を可能にするか。
• RQ4 大規模なリングおよびマルチアカウント設定におけるLTRAS の性能利点は既存の adaptor・リング署名系と比べてどの程度か。

主な発見

• LTRAS はリンク可能・匿名フレームワーク内で適応性と witness 抽出可能性を実現している。
• スライディングウィンドウ変換により、複数アカウント共同決済で署名サイズとオーバーヘッドを低減できる。
• 実験結果は大規模なリングサイズとマルチアカウントシナリオで、既存系より計算・通信オーバーヘッドが大幅に低いことを示す。
• LTRAS はクロスチェーン原子 Swap に適用可能で、ブロックチェーン取引のプライバシーと効率性を向上させる。
• 正確性、適応性、抽出可能性、偽造耐性についての形式的セキュリティモデルと証明が提供されている。

(b) $\mathbf{KeyGen}$