Title: Adaptor Signature Based Atomic Swaps Between Bitcoin and a Mimblewimble Based Cryptocurrency
Language: English
Authors: Abfalter, Jakob 
Qualification level: Diploma
Advisor: Maffei, Matteo 
Issue Date: 2021
Number of Pages: 108
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Seit der Einführung von Bitcoin im Jahr 2008 haben wir ein kontinuierliches Wachstum im Bitcoin- und Blockchain-Bereich erlebt. Da die Anzahl der Kryptowährungen steigt, wird die Interoperabilität zwischen ihnen zu einem interessanten Thema, zum Beispiel um dezentralen Exchange zwischen den Kryptowährungen zu ermöglichen. Durch die Nutzung von Smart Contracts oder Skriptkonstrukten, die auf den meisten Blockchain-Systemen verfügbar sind, ist die Verbindung zweier Kryptowährungen über sogenannte Atomic Swaps möglich. Für Währungen, die sich auf die Verbesserung der Privatsphäre konzentrieren, gibt es jedoch keine solchen Möglichkeiten. Diese Arbeit erforscht das Mimblewimble-Protokoll, eine Konstruktion einer außergewöhnlich effizienten, die Privatsphäre verbessernden Kryptowährung. Aufbauend auf früheren Arbeiten anderer Autoren formalisieren wir verschiedene Arten von Mimblewimble-Transaktionen, die primitive Smart Contracts ermöglichen, und beweisen ihre Sicherheit und Korrektheit. Wir verbessern das Sicherheitsmodell des Protokolls, indem wir eine Schwäche in früheren Formalisierungen identifizieren und beheben. Unter Verwendung unserer fortschrittlichen Transaktionsprotokolle gelingt es uns, ein Atomic-Swap-Protokoll für Mimblewimble-basierte Systeme zu entwerfen, das ausschließlich aus kryptografischen Primitiven aufgebaut ist. Außerdem formalisieren wir ein Atomic Swap-Protokoll zwischen Bitcoin und Grin, einer Mimblewimble-basierten Kryptowährung. Anschließend implementieren wir einen Proof of Concept in der Programmiersprache Rust, den wir erfolgreich in den Testnets von Bitcoin und Grin einsetzen und evaluieren.

Since the inception of Bitcoin in 2008, we have witnessed continuous growth in the Bitcoin and blockchain space. As the number of individual cryptocurrencies rises, interoperability between them becomes a critical topic, for instance, to allow for decentralized coin exchange. By utilizing smart contracts or script constructs available on most blockchain systems, connecting two cryptocurrencies is possible via so-called Atomic Swaps. However, for the currencies focusing on privacy enhancements, no such capabilities exist. This thesis explores the Mimblewimble protocol, a construction of an exceptionally efficient privacy-enhancing cryptocurrency. By building on other authors' previous work, we formalize different kinds of Mimblewimble transactions that allow for shared coin ownership and simple contracts and prove their security and correctness. We improve on the protocol's security model by identifying and resolving a weakness in prior formalizations. Utilizing our advanced transaction protocols, we manage to design an Atomic Swap protocol for Mimblewimble-based systems built solely with cryptographic primitives. We further formalize an Atomic Swap protocol between Bitcoin and Grin, a Mimblewimble-based cryptocurrency. We then implement a proof of concept in the programming language Rust, which we successfully deploy and evaluate on the Bitcoin and Grin testnets.
Keywords: Bitcoin; Cryptocurrency; Cryptography; Signature Scheme; Schnorr; Mimblewimble
URI: https://doi.org/10.34726/hss.2021.77663
http://hdl.handle.net/20.500.12708/18039
DOI: 10.34726/hss.2021.77663
Library ID: AC16253240
Organisation: E192 - Institut für Logic and Computation 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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