本文重点介绍了与没有中介机构参与的不同硬币之间原子交换的相关性有关的问题。 我们试图描述这种交易所的功能以及支持这种功能的数字货币的要求。 此外，我们研究了基于原子交换设计和启动去中心化交易所的紧迫问题，以及使用它们的弊端和风险。
根据定义，加密货币的所有者无需受信任的第三方（即不信任）的参与即可使用其硬币。 用户自然要按照相同的原则兑换这些货币。 现有的集中式交换机无法满足这些要求。 交易所本身受到许多限制，并且经常发生闯入事件，这证明了这一点。
如何在集中式站点上进行交换？ 爱丽丝在交易所登记，并下订单购买某种加密货币的一定数量的硬币。 已在该交易所注册的鲍勃（Bob）看到订单，如果对价格满意，则同意。 与Bob和Alice进行此交换时，帐户的余额正在更改。 之后，他们可以将这笔钱提取到他们的钱包中。
在这种情况下，Alice和Bob都信任该交换。 更准确地说，他们信任交易所的所有者，他们不会拿走钱，也不会与他们一起消失。 从某种意义上说，用户应该信任设计和开发该交换的工程师以及为黑客和诈骗者提供可靠保护的其他专业人员。
想法和货币要求
提出了原子交换的想法作为替代方案。 原子交换是不可分割地执行或根本不执行的交换。 即使用户彼此不信任，这种方法也可以使您进行交换。 此外，即使对手有意欺骗他，参与者也不会丢失硬币。
原子交换是一种很有潜力的想法，可以用不同的方式以及完全不同的数字货币来实现。 因此，在本文中，我们将自己限制在专门针对诸如比特币和以太坊之类的加密货币的原子交换操作的细节上。
为了使数字货币成功支持原子交换，它必须满足一些基本要求。
主要的一项功能是能够创建智能合约，并具有时间延迟的可能性。 此外，要完成两个不同计费系统之间的交易，必须在设置硬币的使用条件（例如SHA-256）时，它们两个都可以使用相同的加密哈希函数。 当用户提供哈希函数的执行结果时，必须正确执行合同。 而且，为了成功实现原子交换，通信通道是必需的，因为用户必须脱链讨论交换条件。
工作原理
原子交换使用所谓的限时锁定（HTLC）。 实际上，这些是数字货币会计系统本身支持的合同。 一对特殊合同可确保如果相同货币的硬币更改所有权，那么第二种货币的硬币也将更改。 并且，如果合同的其中一方未按时确认转让，则代币将退还给原始所有者。 因此，两种货币的硬币都被封锁，直到满足并确认所有条件为止。 硬币的交换要么是原子的，要么将被完全拒绝。
在更详细的图表中考虑此过程。 想象一下使用区块链技术的两种数字货币：α和β。 有两个参与者：爱丽丝（A）和鲍勃（B）。 首先，爱丽丝在α货币区块链上创建一个新地址，并将其传递给鲍勃。 鲍勃还创建了一个新地址，但在货币区块链β中，并将其传递给了爱丽丝。
爱丽丝以智能合约发起交易，她在智能合约上冻结要与鲍勃交换的硬币。 鲍勃验证此智能合约（进行手动或自动审核），根据爱丽丝的合约创建他的智能合约并将其传递给她。 反过来，爱丽丝验证鲍勃在β区块链上的智能合约，如果一切正确，则在解锁鲍勃阻止的硬币的过程中，将她的秘密哈希值发布在β区块链上。 通过此哈希值，Bob可以解锁爱丽丝在α区块链上阻止的硬币。 因此，进行了交换。 在首次发布哈希值之前，所有参与者都将保留其硬币，并且参与者可以自由访问对手的硬币。 这就是为什么可以将交换视为不信任的原因。
确认时间
要进行原子交换的不信任交换，您仅需要4个事务，每个区块链需要2个事务，以及实体之间的链下通信即可传输智能合约的文本。 因此，使用原子交换进行交换的时间可能要花费1个小时到主体的智能合约中指定的时间，并且要有一定的时间延迟。
支持原子交换的货币
当前支持原子交换的货币包括：
- 比特币及其分叉：Litecoin，Monacoin，Zcoin，Viacoin等。
- 以太坊和类似项目，其智能合约以编程语言编写并在虚拟机中运行。
值得注意的是，原子交换仍然没有统一的标准。 当前使用原子交换的每个人都使用密码学和智能合约，而没有统一的标准。
去中心化交易所
在原子交换的基础上，您可以构建去中心化交易所，使您可以使用多个会计系统，每个会计系统都有自己的区块链。 但是，在设计这种去中心化交易所时，您必须记住，任何人都应该能够离开他们的买卖要约。 因此，您首先必须具有一个协议，该协议允许您以分散的方式创建订单。
至于订单履行的保证，这里有一些功能。 在集中式交易的情况下，全部余额都在交易处。 因此，尽管用户可以随时取消其订单，但直到取消订单的时刻，交易所在任何情况下都将执行该订单。 对于分散式交易所，需要对违反义务的行为进行处罚。 到目前为止，解决此问题的方法是2018年可用的最佳方法。
缺点
在去中心化交易所中，尚不可能实现所谓的暗池-一种特殊的订单簿，其中没人能看到订单。 由于集中交易可以操纵市场，因此在集中交易中使用此方法来隐藏大量交易的要约。 要在去中心化交易所上实现暗池，您必须使用复杂的加密技术。
此外，分散交易所还无法使用法定货币进行交易。 法定货币没有可以规定智能合约的会计系统。 因此，不可能在法定货币和数字货币之间执行原子交换。
紧急卖出问题
随着原子交换的大量使用，存在难以解决的问题。 假设有一个会计系统，其中收取很高的交易处理费，并且交易本身被确认了很长时间。 用户开始销售这种货币，因为它具有低带宽，并在去中心化交易所上创建了订单，但是这些订单在执行时会在与他们尝试出售的货币相同的区块链中创建智能合约。 因此，网络负载越来越大，待处理的交易形成了更大的队列，用户甚至更想卖出这种货币，下了更多订单并增加了交易队列。
打个比方，可以举出核物理学的一个例子。 在铀235同位素的一个原子核衰变时，它通常会发射1至8个自由中子。 衰变过程中产生的每个中子都会引起邻近铀核的衰变，这种现象称为核裂变的连锁反应。 实际上，这就是原子弹爆炸的原理。 此外，扑灭核爆炸的问题仍未得到适当解决。 当然，与原子弹问题相比，基于原子交换的去中心化交易所中的恐慌出售问题并不那么重要，但是这种类比非常清楚地反映了恐慌过程在市场上像雪崩般蔓延的本质。
使用原子交换的风险
由于缺少第三方，因此存在使用原子交换的风险。 如果用户未审核对手发送给他的合同，那么对手就有可能窃取第一位用户的钱。 另外，如果在执行智能合约后第一用户取了钱，而对手没有按时执行兑换脚本，则对手可能会损失他的钱。
结论
评估原子交换的工作，我们可以得出结论，该想法很有希望在不信任的基础上创建用于数字资产交换的技术。 在有机会明确陈述应如何实施原子交换之前，需要更多的时间和实践经验。 但是，今天有使用原子交换的去中心化交易所：在Komodo，Altcoin平台上的BarterDEX以及0x项目。 对这种交换技术的需求这一事实表明了现代数字经济的需求。