什麼是原子交換？

原子交換（Atomic swaps）是一種支援兩種運行在不同 區塊鏈網路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，支援用戶從他們的 加密錢包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年時就提出了一種名為 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定。有證據表明比特幣、萊特幣、Komodo和Decred社群在這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，該技術才被大眾接受，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。

原子交換是如何運作的？

原子交換協議的設計方式可以有效防止交易對手間發生詐欺行為。為了更好地理解它們是如何運作的，讓我們假設Alice想要將她手中的萊特幣（LTC）與Bob手中的比特幣（BTC）交換。

首先，Alice將她的LTC存入合約地址，該地址類似於保險箱。透過該方式創建好安全防護後，Alice還會產生一個用於存取它的密鑰。然後，她與Bob共享此金鑰加密的雜湊值。請注意，Bob這時候還無法取得Alice的LTC，因為他只擁有該金鑰的雜湊值，而並非金鑰本身。

接下來，Bob使用Alice提供的雜湊值建立出另一個安全合約位址，用於存入他的BTC。如果Alice要交換BTC，Alice需要使用與該位址相同的金鑰，同時，她也需要將LTC的金鑰展示給Bob（借助於hashlock的特殊功能）。這意味著，一旦Alice提出兌換BTC的要求，Bob就能同時獲得Alice手中的LTC，而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。

原子交換可以透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線上網路中（在上述案例中，是發生在比特幣和萊特幣的區塊鏈網路上）。另一方面，鏈下原子交換是發生在 鏈下的。這種原子交換通常是基於雙向支付管道，類似於 閃電網路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 哈希時間鎖定合約（HTLC）的智能合約完成的。

哈希時間鎖定合約（HTLC）

哈希時間鎖定合約（HTLC）是比特幣閃電網路的重要組成部分，它們同時也是原子交換的關鍵組成部分之一。顧名思義，它們基於兩個關鍵功能：哈希鎖定和時間鎖定。

如果沒有展示相關的金鑰資料（上述案例中的Alice金鑰），雜湊鎖定會凍結資金的使用。時間鎖定能夠確保智能合約只在預定的時間範圍內執行。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。

優點

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中間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 安全等級也會隨之提高。交易可以直接透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，因此具有較低的營運成本。最後一點優勢是原子交換可使交易更快的進行，因此具有更高的互通性。換句話說，可以使各類 山寨幣直接進行交換，而無需使用 比特幣或 以太坊作為中間幣。

限制

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鏈網路需要基於相同雜湊演算法（例如，都使用比特幣的SHA-256雜湊演算法）。此外，它們還需要相容於HTLC和其他可程式功能。

除此之外，原子交換也帶來了洩漏用戶隱私的安全隱患。這是因為透過區塊鏈資源管理器，可以快速追蹤鏈上交易，因此可以輕鬆取得用戶地址。針對此隱患的短期解決方案是使用隱私加密貨幣，從而減少暴露的發生。儘管如此，許多開發人員仍嘗試在原子交換中使用數位簽章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，但目前尚未大規模進行測試。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：

• 重大的威脅隱患：中心化交易所單方面持有高價值的資源，因此他們更容易受到駭客攻擊，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營運。如果那些擔任重要角色的管理者發生失誤，或決策者在交易所營運方面做出錯誤決策，那麼交易所使用者的資金就會受到損失。

• 營運成本較高：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，導致系統運作緩慢或服務無法使用。

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

總結

儘管原子交換仍是較為新穎的技術，所以其必定有局限性，但這項技術在推動區塊鏈互通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，能夠影響加密貨幣產業的發展，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部。