一文读懂原子互换

要盘活分散在各条链上的流动性并吸引更多用户进入区块链生态，就必须要能安全地跨链转移资产，而且同时还要保障Web3信任最小化的核心价值。原子互换是指两条不同区块链上的用户跨链交易通证资产，而且在交易过程中不依赖中心化的媒介。这种模式可以让DeFi用户在Web3多链生态中保持较高的去中心化水平。

什么是原子互换？

用户可以通过原子互换来跨链进行点对点的通证交易。双方必须先在交易合约中预存一定金额的通证，原子互换才能执行。任意两名用户都可以互换数字通证，无须依赖第三方来开展交易，因此消除了对手方风险。

“原子化”（atomicity）是一个软件开发术语，指数据库事务（transaction）要么全部执行，要么全部不执行，不存在中间状态。而“原子互换”也基于了这一概念：如果交易双方预存了一定金额的通证，就执行互换；否则就将所有已存入的通证原路返还。

原子互换的运行机制是什么？

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

哈希时间锁合约（hashed timelock contract，缩写是HTLC）是一个定时的智能合约，采用私钥和加密哈希值来控制资金访问权限。每一方都必须满足所有互换条件，合约才能执行，否则，通证将会被原路退还。

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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 现在，Bob用私钥取出Alice的10个X通证，并完成交易。
7. 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。

原子互换VS跨链桥

原子互换可以点对点交易原生资产，而跨链桥则可以连通不同区块链。跨链桥通过锁定/解锁或铸造/销毁模式来将包装资产跨链。迄今为止，由于跨链桥被攻击导致超过26亿美元的资金被盗。因此，Web3行业正在快速采用一种全新的跨链解决方案。

采用Chainlink CCIP实现跨链通信

交易者和协议可以使用Chainlink CCIP来解决跨链桥和原子互换存在的问题。CCIP是跨链互操作性标准，可以跨各个区块链安全、可靠且高效地传输可编程通证，并可以完美兼容拥有不同哈希算法的区块链。Synthetix就采用了CCIP来实现Synth Teleporters功能，在其多链生态中轻松将流动性跨链。