跨链中的原子互换究竟是什么？大神 Jimmy Song 亲自带你解读

本文作者宋净超（Jimmy Song），蚂蚁金服云原生布道师和 CNCF Ambassador。ServiceMesher 社区联合创始人。翻译了多本云原生编程书籍，并参与了一些技术图书的写作。在本文中，他将带大家理解跨链中的原子互换技术。

原文标题：《Jimmy Song 为你解答什么是原子互换》 作者：Jimmy Song

Decred 和莱特币在几天前完成了所谓的跨链原子互换。他们为此也发布了一篇博文，创建了一个实用 GitHub repo，并在相关频道 World Crypto Network 中谈论了这件事。

我将在本文中解释原子互换是什么，怎么影响比特币以及我们可以预期的未来。

要理解什么是原子互换，必须首先理解一个交易中固有的问题。假设 Alice 想要发送一些东西给 Bob，比如可回收的 Pez 分配器。进一步假设，Alice 和 Bob 离的很远，因此他们想要面对面交易是很困难的，而且他们互不相识，因此很难做到互相信任。那么 Alice 和 Bob 怎么进行这次交易呢？

如果 Alice 先转账给 Bob，Bob 可能不会轻易发送分配器给 Alice，因为他已经拿到钱了。从另一个方面来说，如果 Bob 先发分配器给 Alice，Alice 可能也不会轻易地把钱转给 Bob，因为她已经拿到了这个分配器。

Alice 先转账给 Bob，Bob 就是交易主导方，而 Bob 先把分配器发给 Alice，Alice 就是交易主导方。理想情况下，我们希望双方交易可以同步进行，但不幸的是，这很难做到。

解决此信任问题有几种方法。首先，Alice 和 Bob 可以直接在一个安全的地方见面并交易，但是他们必须要亲自到同一个地点，可能对 Alice 或 Bob 来说成本会比较昂贵，但是它解决了信任问题。许多沉船都有宝藏的原因也恰恰是这个，商船必须带着货物抵达约定好的地点去解决信任问题。

考虑到交易货物是 Pez 分配器，离得这么远还要约定地点交易，对 Alice 和 Bob 来说可能并不划算。还有其它解决的方法吗？

另一个解决方式就是 Alice 和 Bob 找一个他们共同信任的人，也就是所谓的第三方中介或托管机构。第三方可以收到钱和 Pez 分配器再分发给交易双方。当 Alice 和 Bob 有互相满意的托管机构时，这个办法是可行的。但如果他们没有遇到好的托管机构时怎么办？一个选择不当的托管机构可能会窃取欺骗一方或双方。一个不错的托管机构成本也会很昂贵。

前两种情况基本就是人们创建比特币时试图想做的。比特币的许多应用本质上是直接交易。另一些利用则是交易所，而交易所本质上是一个中介或可信任的第三方。

至少当交易涉及到一些实物，如果没有可信赖的第三方时，交易双方都无法做到互相信赖。也就是说，Bob 将 Pez 分配器发送给 Alice，Alice 再付款这种做法是不可行的，反之亦然。这是实物交易的不幸现实。

数字转移的不同之处在于，我们可以让贸易双方相互信赖。也就是说 Alice 可以等 Bob 发回收器给她，她再把钱转给 Bob。我们可以创建一个可编程逻辑，仅交易一方无法实现。也就是说，要么 Alice 和 Bob 都可以得到，要么谁也得不到。

这就是我们所说的原子互换，但这并不是两个独立的转移，而是同时执行交换的单次转移。

Decred 开发者是怎么做的呢？

Decred 开发者创建了一个智能合约，使用 SCRIPT 允许 DCR 和 LTC 进行原子互换。另外，因为 SCRIPT 也是一个 BTC 的智能合约语言，原子互换也可以发生在 DCR/LTC/BTC。而且，像 BCH 和 VTC 也有 SCRIPT 功能，因此也会有原子互换功能。然而，像门罗就不具备原子互换所需功能，因此，这种功能并不能通用。

注意，这是一个链上原子互换。也就是说，它并不会依赖闪电网络或隔离见证，仅仅是 SCRIPT。

假设 Alice 和 Bob 交易 alpha 币和 beta 币。Alice 制作了一个数字锁盒并把锁的规格告诉 Bob。她把 alpha 币放进锁盒，这个锁箱需要锁的钥匙和 Bob 的签名。Bob 也创建一个放了 beta 币的相似锁盒，锁的规格与 Alice 的相同。Bob 的锁箱也需要相同的钥匙（因为是相同的锁）和 Alice 的签名。

两个锁盒都分别需要对方的签名，因此，Alice 只能打开 Bob 的箱子，Bob 只能打开 Alice 的箱子。

当 Alice 打开 Bob 的锁盒时，她的开锁钥匙会显示在 beta 币的区块链上。Bob 可以使用 Alice 刚刚显示的钥匙来打开 Alice 构造的锁盒，得到他的 alpha 币。

这是因为打开一个锁盒可以有效地让另一方打开另一个锁盒。因为每个锁盒都需要钥匙和签名，所以这两个锁盒本质上是安全的。

如果出现问题或一方中途退出，在 48 小时和 24 小时内没有人打开锁盒，那么锁盒就会将将 alpha 币和 beta 币分别退还给 Alice 和 Bob。

与链上版本相比，闪电网络的跨链原子交换（我们称之为链下原子交换）有其优缺点。首先其优点是，闪电网络上的链下互换是即时的，而不用在各自链上排队等待打包区块。但其缺点是，链下互换需要将资金放到闪电网络上。也就是说，在闪电网络通道关闭之前，闪电网络通道中的任何资金都只能在闪电网络上使用。

通常闪电网络的交易成本更低，方便于较小型交易，并且具有更好的隐私属性，但是需要链下签名的较大型交易还是使用链上原子互换更为靠谱。

任何大型链下交易都可以利用链上原子互换。如果 Alice 和 Bob 想要交易大量 BTC 和 LTC，链上互换就是一个不错的选择，因为它无需信任第三方。

其他可能的用途就是去信任交易。用户能够保管自己的资金并自动交换其他币，而不是将币存放在交易所里。这消除了数字资产托管方面存在的大量漏洞和攻击面。

但是，链上原子互换减少了隐私性，因为任意两条链上的支付通道都是相通的。

原子互换是一项非常有趣的创新，可能会改变加密货币的格局。与 tumblebit 或 joinmarket 不同，你可以使用具有隐私功能的次要代币来隐匿自己的交易。这可能会使比特币更具可替代性，即使比特币本身没有这个功能！

将来我们可能会看到，比特币仍然作为价值储存和账户单位，而其他币则可作为交换媒介。

来源链接：first.vip