原子交換詳解
目錄
什麼是原子交換?
原子交換如何工作的?
哈希時間鎖合約(HTLC)
優勢
局限性
為什麼原子交換如此重要?
總結
原子交換詳解
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原子交換詳解

原子交換詳解

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Published Jul 1, 2019Updated Oct 13, 2020
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什麼是原子交換?

原子交換(Atomic swaps)是一種支持兩種運行在不同 區塊鍊網絡上的加密貨幣進行快速交換的技術。這種交易過程(也稱為原子跨鏈交易)是基於 智能合約的,可以支持用戶從他們的 加密錢包中直接交換想要的代幣。因此,原子交換本質上是跨鏈的點對點交易。
儘管該技術是一種創新。但多年來跨鏈交易的概念一直被人們所關注。 2013年,Tier Nolan首次對原子交換協議進行了詳細 描述。然而,Daniel Larimer在2012年時,提出了一種名為 P2PTradeX的去中心化交換協議,也有人認為該協議是原子交換的原型。

在接下來的幾年中,許多開發人員不斷嘗試使用原子交換協議。有證據表明比特幣、萊特幣、Komodo和Decred社區在這一過程中都發揮了重要作用。

首筆點對點原子交換交易發生在 2014年。但直到2017年,該技術才被公眾接受,其背後的推動原因是 LTC/BTC和 DCR/LTC這兩個交易對之間的成功交換。


原子交換如何工作的?

原子交換協議的設計方式可以有效防止交易對手間發生欺詐。為了更好理解它們是如何工作的,讓我們假設Alice想要將她手中的Litecoins(LTC)與Bob手中的比特幣(BTC)進行交換。

首先,Alice將她的LTC存入合約地址,該地址類似於一個保險箱。通過該方式創建好安全防護後,Alice還會生成一個用於訪問它的密鑰。然後,她與Bob共享此密鑰的加密哈希值。請注意,Bob這時候無法獲得Alice的LTC,因為他只擁有該密鑰的哈希值,而並非密鑰本身。

接下來,Bob使用Alice提供的哈希值創建出另一個安全合約地址,用於存入他的BTC。如果Alice要交換BTC,Alice需要使用與該地址相同的密鑰,與此同時,她也需要將LTC的密鑰展示給Bob(借助於hashlock的特殊功能)。這意味著,一旦Alice提出兌換BTC,Bob就能同時獲得Alice手中的LTC,該原子交換的交易流程也隨之完成。

“原子”一詞代表了交易的一致性,即交易要么完全成功要么完全不成功。如果任何一方在交易過程中放棄或未能按照預期執行,合約將被取消,資金將自動返還給其原所有者。

原子交換可以通過兩種不同的方式進行:鏈上和鏈下。鏈上原子交換發生在任一種加密貨幣的區塊鏈在線網絡中(在上述案例中,是發生在比特幣和萊特幣的區塊鍊網絡上)。另一方面,鏈下原子交換是發生在 鏈下的。這種原子交換通常基於雙向支付渠道,類似於 閃電網絡中所使用的渠道支付。
從技術上講,大多數去中心化的交易系統都是基於 多重簽名和 哈希時間鎖合約(HTLC)的智能合約完成的。


哈希時間鎖合約(HTLC)

Hash Timelock Contracts(HTLC)是比特幣 閃電網絡的重要組成部分,它們同時也是原子交換的關鍵組件之一。顧名思義,它們基於兩個關鍵功能:hashlock和timelock。

如果沒有展示相關的密鑰數據(上述案例中的Alice密鑰),hashlock會鎖定資金的使用。 Timelock能夠確保智能合約只能在預定義的時間範圍執行。因此,HTLC的使用消除了中心化的需求,它們創建了特定的規則,從而防止原子交換被部分執行。


優勢

原子交換的最大優勢與其去中心化有關。原子交換消除了中心化交換和任何其他類型中介的需求,跨鏈交換可以在兩方或多方執行而不需要它們彼此信任。由於用戶不需要將資金提供給中心化交易所或第三方,因此 安全級別也會隨之提高。交易可以直接通過用戶的個人錢包發起。
此外,這種形式的點對點交易,使用的交易費用非常低或不需要費用,因此具有較低的運營成本。最後一點優勢是原子交換可使交易更快的進行,因此具有更高的互操作性。換句話說,可以使各類 競爭幣直接進行交換,而無需使用 比特幣或 以太坊作為中間幣。


局限性

同樣,原子交換也需要滿足其他一些必要性條件,這也可能會成為該技術推廣的主要障礙。例如,為了執行原子交換,兩種加密貨幣所在的區塊鍊網絡需要基於相同散列算法(例如,都使用比特幣的SHA-256散列算法)。此外,它們還需要兼容HTLC和其他可編程功能。

除此之外,原子交換也帶來了洩露用戶隱私的安全隱患。這是因為通過區塊鏈資源管理器,可以快速跟踪鏈上交換和交易,因此可以輕鬆獲取用戶地址。針對該隱患的短期解決方案是使用以隱私為中心的加密貨幣,從而減少隱私暴露的發生。儘管如此,許多開發人員嘗試在原子交換中使用數字簽名作為更可靠的解決方案。


為什麼原子交換如此重要?

原子交換具有改善加密貨幣領域的巨大潛力,但目前尚未大範圍進行測試。跨鏈交易最終可以解決許多中心化交易所存在的問題。雖然這些交易所目前仍然維持著加密貨幣的運行,但是它們仍然存在一系列隱患。其中部分問題包括:

  • 更重大的威脅隱患:中心化交易所具有更大的價值,因此他們更容易受到黑客攻擊,中心化交易所是數字貨幣劫持的主要目標。

  • 不完善的資金管理以及人為錯誤:中心化交易所需要人為運營。如果那些擔任重要角色的管理者發生失誤,或決策者在交易所運營方面做出決策失誤,那麼交易所用戶的資金就會受到損失。

  • 運營成本較高:中心化交易所有較高的提現和交易手續費。

  • 交易量劇增導致低效率:當市場活動過於活躍時,中心化交易所往往無法應對大量增加的交易需求,導致系統運行緩慢或服務不可用。

  • 監管:在大多數國家,加密貨幣監管政策嚴格。政府的批准和管理仍然存在許多不確定問題。


總結

儘管原子交換仍然是較為新穎的技術,所以其必定存在局限性,但這項技術在推動區塊鏈互操作性和跨鏈交易方面具有重大變革。因此,該技術具有很大的潛力,能夠影響加密貨幣行業的發展,在去中心化和點對點貨幣交換方面開闢了全新途徑。原子交換可能在不久的將來會越來越多地被使用,特別是在去中心化交易所內。