原子交换（Atomic swaps）：跨链的点对点交易

原子交换（Atomic swaps）是一种支持两种运行在不同区块链网络上的加密货币进行快速交换的技术。这种交易过程是基于智能合约，支持用户从他们的加密钱包中直接交换想要的代币。因此，原子交换本质上是跨链的点对点交易。

原子交换的由来

Tier Nolan是一位因对比特币生态系统做出重大贡献而在比特币社区享有盛誉的开发者。

2013年，他第一个提出了原子交换的想法，这一改变游戏规则的概念计划通过实现不同区块链之间的去信任、直接交易来解决加密货币行业面临的重大挑战。

不过，这一理论却由莱特币的创始人查理·李 （Charlie Lee） 在2017年变为现实。他在 Twitter 上宣布已成功完成跨链原子交换，用0.1167比特币兑换10莱特币。

这一事件极大地震撼了加密货币交易世界。自此次影响深远的交易以来，各种去中心化交易所和独立交易者已将这项技术纳入各自的平台，推动了该技术获得采用。

什么是原子交换

原子交换（Atomic swaps）也称为跨链交易或原子跨链交易，是将改变游戏规则的创新。

凭借该技术，加密货币交易者无需使用中心化中介机构的服务即可将一种加密货币转换为另一种加密货币。

这项技术是加密货币领域的游戏规则改变者，因为它致力于实现更安全、更高效的点对点交易。

“原子”一词指的是不可分割的互换原则，这意味着交易要么全部发生，要么完全不发生。这消除了一方违约或仅部分完成交易的风险。

原子交换的运行机制

原子互换采用哈希时间锁合约（HTLC）作为“虚拟金库”或“加密托管账户”，用来保管用户资金，只有当一定数量的通证被存入合约时，才会执行互换。每个用户都必须在一定时间内确认收到通证，才能解锁。

哈希时间锁合约（HTLC）

哈希时间锁合约 （HTLC） 是一种加密机制，可跨多个区块链网络进行安全、无需信任的交易。它们在原子交换和layer2区块链解决方案（例如比特币的闪电网络）中扮演着十分重要的角色。

HTLC 实际是一种智能合约，因为它是可编程且自动执行的，凭借施加条件和时间限制的方法让交易各方承担责任。

HTCL包含两个核心组件

哈希锁密钥（hashlock key）

双方都必须提交加密证明，以验证他们履行了互换合约条款。

时间锁密钥（timelock key）

如果在规定时间内没有提交证明，已经存入的通证将被原路退还。

原子互换示例

Alice决定用10个X通证换Bob的10个Y通证。他们两人创建了一个哈希时间锁合约，有效期是1小时。

Alice创建合约地址，并在里面存入10个X通证。随后，合约生成了一个只有Alice知道的私钥。Alice利用私钥创建加密哈希值，然后发送给Bob。

Bob用这个哈希值验证Alice是否真的向合约存入了10个X通证。Bob无法获取这笔资金，因为他只有哈希值，而没有私钥。

Bob用这个哈希值生成一个新的合约地址，他向这个合约存入10个Y通证。现在，双方都向合约存入了通证。

由于Bob是使用Alice私钥的哈希值创建的合约地址，所以Alice可以认领Bob存入的这10个Y通证。而她在认领Bob的Y通证时也向Bob透露了私钥。如果Bob不在合约有效期内完成交易，那么Alice认领的通证将退还给Bob。

现在，Bob用私钥取出Alice的10个X通证，并完成交易。

互换在一小时内完成，合约无法撤回，Alice成功地用10个X通证换到了Bob的10个Y通证。

原子交换的分类

原子交换有链上原子交换和链下原子交换两种。

链上原子交换

链上原子交换直接在相关加密货币的区块链上进行。此过程要求两个区块链支持相同的脚本语言并与哈希时间锁定合约（HTLC）兼容。交易在各自的区块链上记录和验证。

虽然这种方法可共享区块链技术固有的透明性和安全性，但它也具有底层区块链的局限性，特别是可扩展性有限。因此，链上原子交换可能会遭遇网络拥塞或与各个区块链相关的确认时间很缓慢。此外，这种交易必须经过验证并添加到区块链中，因此它需要更长的确认时间。

链下原子交换

链下原子交换使用闪电网络等layer2解决方案，支持交易在主区块链之外进行。这种方具有链上原子交换无法比拟的可扩展性。链下原子交换让交易更快、更具可扩展性并且成本更低。

链下交易通常更快，因为它们不需要区块链确认，而只需在链下通道打开和关闭时记录在区块链上。这样每笔记录在链上的交易都能在链下进行数千笔交易。

此外，链下原子交换依赖于其所采用的layer2解决方案的稳健性和安全性，并且要求相关各方在交换期间保持在线。

原子交换的优缺点

原子交换是加密货币行业的一项重要新发展，因为它们致力于让经济更加去中心化并减少对中间商的依赖。尽管使用技术进行点对点交易具备多项优势，但原子交换并不总是交易商品和服务的最便捷方式。

原子互换的好处

原子互换可以为交易者带来独一无二的价值。

降低对手方风险

无须依赖中心化的第三方来开展交易。交易者可以完全控制自己的资产。

提高流动性

资产可以跨不同区块链交易，因此可以提高资产的流动性。

直接互换资产

用户可以直接购买加密资产，无须先换成流动性较高的稳定币然后再开展后续交易。用户可以在去中心化的平台交易任意通证。

交易有保障

合约将完全保障按照预定义流程执行，如果条件未达到，资金将原数退还。

降低成本

点对点兑换的费用成本将低于依赖第三方的交易成本。

原子互换的瓶颈

由于以原子互换的方式交易通证资产存在一些瓶颈，DEX和中心化的交易平台仍然有很大的市场。

用户体验

每个交易对手方都必须先对交易金额/价格、时间锁期限、交易数据以及哈希值达成一致意见，并且要等待交易处理完成。这个过程不仅耗时而且复杂，对初学者来说尤其难上手。

隐私问题

原子互换需要等待多个区块才能完成，这可能招来攻击者，让他们有时间来追踪地址并锁定交易者。

兼容问题

你无法跨所有区块链执行原子互换。要进行原子互换，每条区块链都必须使用同样的哈希算法。