原文标题：《原子互换：一统公链江湖的神来之笔》

新技术的发展总会遇到各种各样的问题，对于当下最火热的人工智能，华为公司董事徐文伟先生做了一个有趣的比喻：「AI 是考场上学霸，工场上学渣」，对于区块链上的交易来说，同一区块链上就是学霸，一旦跨区块链就会抓瞎。

特别是针对不同加密货币的直接交易来说，容易跑路的交易所成为各区块链用户所绕不开的一道坎……但是，同一区块链上的直接交易才是中本聪最初的愿景，而像比特币和以太币如何进行直接的跨区块链交易的问题，最终将决定中本聪愿景究竟是有意义理想还只是一场幻觉。

为了从技术上解决这个问题，原子互换应运而生。它究竟是如何实现跨链交易的？目前进展到甚么程度？到底能不能落地？让我们在本文中一探究竟：

一段时间以来，加密货币的开发人员一直致力于向大众介绍原子互换技术革命性、能解决燃眉之急的功能。原子互换技术的大规模落地正在有条不紊地推进中，仅在一些微型项目上的实验就已经显示出这一技术的巨大潜力。如果你希望用一种加密货币兑换另一种加密货币，有了原子互换这个过程会变得非常方便。区块链之间相互交互的能力十分有限，就比如说比特币与以太币的跨区块链交易并非易事，这主要是因为各个区块链在执行交易时採用了不同的协议，算法和安全程序。不过办法也不是没有，当下跨区块链交易通常是使用加密货币交易所，但这并不是一个好的解决方案，因为大多数加密货币交易所会要求你在兑换一种加密货币之前先将手中的加密货币兑换为基础加密货币，通常是兑换为比特币（因为流动性最强，最容易买到）。由于加密货币市场中存在很强的波动性，使用加密货币交易所意味着你可能要进行两次兑换，最终你可能要支付更高的费用，而且不要忘记了在执行这两次兑换交易时你还会遇到交易费用的问题。

从本质上来说，原子互换是一种由智能合约使能的技术，让你可以在不需要中心化加密货币交易所的情况下，无缝且安全地交易区块链上以及链下的加密资产。你可能会想，我们不是已经有了去中心化加密货币交易所了么？原子互换与去中心化加密货币交易所不同，从某种意义上来说，原子互换通过密码学协议创建加密的托管账户，从而保证如果交易由于某种原因未完成或由任意一方中止时，用户会自动收到退款，理论上将交易违约的风险减少到零。况且如果需要在可能会有安全漏洞、政府监管、内部管理不善和流动性不佳等问题的中心化加密货币交易所进行交易，那么使用这些去中心化的点对点的加密货币还有甚么意义？

早在 2012 年，就有团队开始了关于原子互换的理论研究工作，当时 Sergio Demian Lerner 创建了第一个无需信任的交易协议，但它并没有获得业界的关注，直至一年后，事情才出现了转机，2013 年 5 月，Tier Nolan 公佈了原子互换技术的实现细节，成为了公认的原子互换技术的创造者。然而，原子互换技术的落地则到了 2017 年 9 月，通过原子互换实现了 Decred 与莱特币之间的跨区块链交易。原子互换的魅力在于它们可以部署在两个独立的区块链上，这两个区块链可以是比特币或以太坊这样的主链，也可以是比特币闪电网络这样的第二层链下解决方案。时至今日，包括 Lighting Labs、Altcoin.io、Komodo 和 0x 在内的一系列去中心化加密货币交易所均支持原子互换功能。下文中我们将详细讨论 Komodo，因为它最广泛地使用了原子互换技术。

原子互换是一种特殊形式的链下支付通道，通过哈希时间锁定合约（Hashed TimeLock Contracts，HTLC）执行，链下运行意味着它不会堵塞区块链主网并能显着缩短处理时间。哈希时间锁定合约是一种特殊类型的智能合约，它可以实现交易双方之间的限制时间交易。交易方必须在规定时间内完成交易并提供交易的密码学证明（私钥），这样的机制能有效降低交易对手风险（交易对手不履约的风险）。

图片来源：Coin Central

原子互换的实现

1、去中心化加密货币交易所（DEX） DEx.top 和移动钱包提供商 iBitcome 合作开发了基于一项开源技术的开放联盟网关协议（Open Federated Gateway Protocol，OFGP）。该协议基本上支持比特币和以太币之间的跨区块链交易。他们的联盟链叫做 Mallow，其第一个版本于 10 月 24 日上线，并附带了一个区块链浏览器，使用户能够随时随地关注其加密资产以及交易在网络上的流动。

2、Wanchain 提出了另一种跨区块链交易的解决方案，它希望建立以太坊区块链和比特币区块链之间的桥梁，从而实现两个区块链之间的交互。与开放联盟网关协议类似，Wanchain 网络推出了一个名为 Wanchain 的比特币跨区块链通证（Wanchain’s Bitcoin cross-chain token，WBTC）的中介加密货币来无缝地执行跨区块链交易。 Wanchain 的合作伙伴 Kyber DEX （一个去中心化加密货币交易所）将提供基于 Wanchain 比特币通证的比特币交易对，从而大大增加它的交易量和流动性。

3、Atomic 提供了一个私密且安全的跨区块链点对点金融服务基础架构层，这个基础架构适用于各种业务，包括加密货币交易所，贷款，信用额度，电子商务以及销售点（point-of-sale）解决方案。

4、比特币原子（Bitcoin Atom，BCA）是最受欢迎的区块链上原子互换服务公司之一，他们还致力于在闪电网络上提供原子互换服务。比特币原子网络的安全性来自于综合了工作量证明和权益证明的共识机制，从而稳定性大大增强并降低了遭受 51％算力攻击的可能性。用户可以调用比特币原子的 HTLC API 来使用哈希时间锁定合约，从而在无需中介机构的前提下安全地交易加密货币。

5、最近，一个支持智能合约和 dApps 的区块链平台量子链（Qtum）通过使用哈希时间锁定合约将原子互换整合到其主网中。在使用智能合约和 dApps 方面，量子链与以太坊类似，只是量子链使用了未使用交易输出（Unspent
Transaction Output，UTXO）模型，从而可以实现更快更轻量级的交易。

6、最后压轴的是去中心化加密货币交易所 Komodo 的原子互换解决方案，它为可互操作的区块链生态系统建立了一个开源基础架构。在 Nolan 提出原子互换想法的一年之后，Komodo 团队的首席开发人员 jl777 编写了代码，该代码支持一些非常早期的原子互换。最初，代码仅支持交换 NXT 链上的加密资产，后期逐步支持其他加密资产。Komodo 通过为原子互换加密货币交易市场 BarterDEX 开发第一个图形用户界面（GUI），从而将原子互换技术推向主流，接下来在 2018 年 2 月，Komodo 为基于比特币和以太坊的狗狗币（DOGE）和以太币之间进行了第一次原子互换。此后，Komodo 进行了数千次原子互换，覆盖近 95％的所有可用加密货币和通证，为整个加密货币生态系统创造了新的可能。

图片来源：@ n1ckler

原子互换的优点

加强互操作性：不同的加密货币之间缺乏交换机制是困扰加密资产的主要问题之一，仅次于可拓展性问题，而原子互换可以解决这个问题。加密货币之间的自由交换将带来其被主流採用所需的独立性。

更便宜，更快：原子互换跳过了注册步骤，不需要执行瞭解客户（know-your-customer, KYC）规则，由于不需要中心化加密货币交易所等第三方参与，确认流程和验证流程都大大加快。钱包到钱包的直接转账变得可行，这可以节省大量的手续费。当下，大多数加密货币交易所在交易不同加密资产时，程序十分繁琐且手续费十分高昂。就比如说，如果你打算购买莱特币（Litecoin）时，你首先需要购买比特币，然后卖掉它以购买莱特币，这期间需要你支付两次费用。最重要的是，如果你想要将加密货币转移到钱包中，还会产生额外的费用。

透明度和安全性：众所周知，目前大多数中心化加密货币交易所都可能存在安全漏洞，并可能会遭受大规模黑客攻击，这给客户带来巨大的烦恼。而从另一方面来说，原子互换在两个交易方之间建立了一个安全通道，其中私钥只有自己知道。交易被加上时间限制以确保交易的透明度，不承担义务或任意一方拒绝交易都会得到退款。

有助于投资多元化：由于原子互换让你能够以点对点的方式轻鬆交换所有加密货币，投资者可以把鸡蛋放在不同的篮子里，投资的选择不再局限于那些加密货币交易所提供的加密资产，从而能够实现加密资产的多样化。像股票，金融衍生品，共同基金等传统金融工具市场上的投资者都知道在任何金融投资组合中多元化的重要性。

更好的隐私保护：由于原子互换中的交易是以完全无信任的方式进行的，其中没有任何第三方参与，你的私人数据如私钥等都由自己管理，第三方服务器上不会存有你交易的任何信息，所有操作自己经手让你可以安心。

原子互换的缺点

技术规格：虽然原子互换提供了一些激动人心的功能，但在变得更容易实现之前，它仍然有一些缺点需要改进。不幸的是，以下技术规格大大限制了可以使用原子互换机制的加密货币。但是，考虑到原子互换仍处于实施的早期阶段，未来会出现更好的解决方案来改善这些局限性。

1、交换的加密货币必须具有相同的哈希算法。
2、交换的加密货币都需要能够启动哈希时间锁定合约。
3、考虑的加密资产也应具有专门的编程功能。
4、原子互换不适用于不支持智能合约的加密资产。

交易容量：单个原子互换的速度实际上是一个闪光点，但面对大量的交易时速度反而成了一个扣分项。交换大量加密货币带来的可扩展性问题是一个需要关注的挑战。

数字钱包的支持：最后但并非最不重要的一点是不同数字钱包对原子互换的支持。现在，我们没有甚么可选择的余地。不过随着原子互换技术的大规模採用，这个问题自然而然地会得到解决。

很高兴知道加密货币以及其他加密资产的开发人员一直在努力寻找可扩展性和互操作性等「绊脚石」的解决方案。当下过度的炒作给加密世界带来了大量的泡沫，也造成了巨大的反弹，加密世界的下一次革命将取决于我们现在如何交易和使用加密资产，也取决于这些增值功能的添加和实施。在那之前 ...... 我们不能失去信心！