OmniBOLT 5：通道间原子互换协议

omnilaboratory
发布于 2022-05-28 13:50
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本文介绍了OmniBOLT协议中的原子互换协议，该协议允许在不同的OmniLayer通道之间安全地交换代币，无需信任第三方中介。其核心是通过哈希时间锁定合约（HTLC）实现，确保交易双方在规定的时间内确认交易，否则资金将退回原账户，从而消除交易对手风险，并详细描述了交易过程以及涉及的消息类型。

## OmniBOLT #5: 通道间的原子互换协议

>*原子互换是一种智能合约技术，它无需使用中心化的中介机构（如交易所）即可实现一种加密货币兑换另一种加密货币。*

> -- https://www.investopedia.com/terms/a/atomic-swaps.asp
  
通常，原子互换发生在不同的区块链之间，用于交换彼此不信任的 token。OmniBOLT 中定义的通道可以由 OmniLayer 上发行的任何 token 资助。如果一方需要交易他的 token，比如 USDT，来换取另一方的比特币，双方都需要在指定的时间范围内使用加密哈希函数确认收到 USDT 和 BTC 的资金。如果任何一方未能在此时间范围内确认交易，则整个交易无效，资金不会被交换，而是退还到原始账户。后一项操作确保了对手方风险的消除。

通道之间的标准互换流程是：

- 其中 `HTLC 1` 将通道 `[Alice, USDT, Bob]` 中的 X USDT 转移给 Bob，由 `Hash(R)`、`t1` 和 Bob 的签名锁定。
 - `HTLC 2` 将通道 `[Alice, BTC, Bob]` 中的 Y BTC 转移给 Alice，由 `Hash(R)`、`t2`(`t2 < t1`) 和 Alice 的签名锁定。

```  
  
显然，Alice 和 Bob 之间不必有直接的通道：

```
 Alice 创建 HTLC 1 Bob 创建 HTLC 2
[Alice --- X USDT---> David_1] [Bob --- Y BTC---> Carol_1]
 +----------------+ +----------------+ 
 | HTLC 1 |----(1)--- 告诉 Bob Tx 1 已创建 -----> | |
 | |<---(2)-- 确认并创建 Tx 2 --- | HTLC 2 | 
 +----------------+ +----------------+
 . . 
 . . 
 . . 
 . . 
 . .

```

### 哈希时间锁定互换合约

哈希时间锁定互换合约（HTLSC）定义了一个互换，它由两个独立的 HTLC 组成，具有额外的指定 token 汇率和时间锁。

简单来说，一个互换有 5 个步骤。

**步骤 0**：Alice 创建 `HTLC 1` 以向 Bob 支付 X USDT。`HTLC 1` 由 `Hash(R)` 和时间锁 `t1` 锁定。
**步骤 1**：Alice 将 `HTLC 1` 的详细信息通知 Bob。
**步骤 2**：Bob 要么确认并创建 `HTLC 2` 以向 Alice 支付 Y BTC，要么忽略该消息，在这种情况下，`HTLC 1` 将在时间范围 `t1` 后自动取消。`HTLC 2` 也由 `Hash(R)` 锁定。
**步骤 3**：在此步骤中，Alice 在她的 BTC 通道中应用 `R` 以获取她的 BTC 资金。她必须检查赎回脚本 `HTLC 2`，以查看 `HTLC 2` 是否由 `Hash(R)` 锁定。如果 Bob 作弊，他可以在赎回脚本中使用伪造的 `Hash(R')`。因此，当 Alice 应用 `R` 来解锁她在 BTC 通道中的资金时，她将一无所获，只会将秘密 `R` 暴露给 Bob。
**步骤 4**：在 Alice 将 `R` 暴露给 Bob 之后，Bob 可以使用 `R` 来获取他在 USDT 通道中的资金。
**步骤 5**：如果 Alice 改变主意，并拒绝应用 `R` 来获取她在 BTC 中的资金，那么在一段时间后，BTC 通道和 USDT 通道中的资金都将退还到原始账户。在此互换中，没有人会遭受损失。

任何参与者都不能作弊。在每个通道中输入 `R` 后，`HTLC 1` 和 `2` 转换为通用承诺交易，这与 [HTLC 转换为承诺交易](https://github.com/omnilaboratory/OmniBOLT-spec/blob/master/OmniBOLT-05-Atomic-Swap-among-Channels.md#terminate-htlc-off-chain) 的过程相同。

在链 `[Alice, USDT, David_1] --> ... --> [David_n, USDT, Bob]` 中，Alice 创建 `HTLC 1` 及其在 Bob 侧的镜像交易，时间锁为 `t1`，在图中以 3 天为例。

同时，Bob 在链 `[Bob, BTC, Carol_1] --> ... --> [Carol_n, BTC, Alice]` 中创建 `HTLC 2` 及其在 Alice 侧的镜像交易，将约定数量的 BTC 发送给 Alice。时间锁 `t2` 设置为 2 天，小于 `t1=3` 天。

### `swap`

`swap` 指定了一个节点需要转移的资产。

1. type: -80 (swap)
2. data:
  * [`channel_id`:`channel_id_from`]: Alice 通过创建 HTLSC 发起互换流程。
  * [`channel_id`:`channel_id_to`]: Alice 希望与之交易 token 的 Bob。
  * [`u64`:`property_sent`]: Omni 资产（id），发送给 Bob。
  * [`u64`:`property_receieved`]: 对方（Bob）需要的 Omni 资产（id）。
  * [`u64`:`amount`]: 发送的资产数量。
  * [`float64`:`exchange_rate`]: `= property_sent/property_receieved`。例如，发送 X USDT 以换取 Y BTC，则汇率为 X/Y。
  * [`string`:`transaction_id`]: HTLSC 交易 ID，即在 `channel_id_from` 中发送资产的交易 ID。
  * [`u64`:`hashed_R`]: Hash(R)。
  * [`u64`:`time_locker`]: 例如，3 天。

### `swap_accepted`

`swap_accepted` 指定了一个节点需要转移的资产。

1. type: -81 (swap_accepted)
2. data:
  * [`channel_id`:`channel_id_from`]: Alice 通过创建 HTLSC 发起互换流程。
  * [`channel_id`:`channel_id_to`]: Alice 希望与之交易 token 的 Bob。
  * [`u64`:`property_sent`]: Omni 资产（id），发送给 Bob。
  * [`u64`:`property_receieved`]: 对方（Bob）需要的 Omni 资产（id）。
  * [`u64`:`amount`]: 在 `channel_id_to` 中发送的 `property_receieved` 的数量。
  * [`float64`:`exchange_rate`]: `= property_sent/property_receieved`。例如，发送 X USDT 以换取 1 BTC，则汇率为 X/1。
  * [`string`:`transaction_id`]: HTLSC 交易 ID，即在 `channel_id_to` 中发送资产的交易 ID。
  * [`u64`:`hashed_R`]: Hash(R)。
  * [`u64`:`time_locker`]: 例如，2 天，必须小于消息 `swap` 中的 `time_locker`。

`channel_id_to` 中的 Bob 必须监控通道 `channel_id_from` 中的 `transaction_id`，以查看相应的交易（如 RD、HED、HTRD 等）是否已正确创建。在他验证交易后，他将根据通道 `channel_id_to` 中的参数 `amount` 创建 HTLSC，然后使用消息 `swap_accepted` 回复 Alice。

Alice 收到消息 `swap_accepted`。如果有任何错误，Alice 将不会发送 R 以获取她在 `channel_id_to` 中的资产，因此 Bob 无法在 `channel_id_from` 中获得此资产。一段时间后，这两个通道将恢复到之前的状态。

### 备注
原子互换是许多区块链应用的基础。[下一章](https://github.com/omnilaboratory/OmniBOLT-spec/blob/master/OmniBOLT-06-Mortgage-Loan-Contracts-for-Crypto-Assets.md) 将介绍一些示例，这些示例直观，将帮助我们的读者为现实世界的企业构建更复杂的应用。

>- 原文链接： [github.com/omnilaborator...](https://github.com/omnilaboratory/OmniBOLT-spec/blob/master/OmniBOLT-05-Atomic-Swap-among-Channels.md)
>- 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～

OmniBOLT #5: 通道间的原子互换协议

原子互换是一种智能合约技术，它无需使用中心化的中介机构（如交易所）即可实现一种加密货币兑换另一种加密货币。

-- https://www.investopedia.com/terms/a/atomic-swaps.asp

通常，原子互换发生在不同的区块链之间，用于交换彼此不信任的 token。OmniBOLT 中定义的通道可以由 OmniLayer 上发行的任何 token 资助。如果一方需要交易他的 token，比如 USDT，来换取另一方的比特币，双方都需要在指定的时间范围内使用加密哈希函数确认收到 USDT 和 BTC 的资金。如果任何一方未能在此时间范围内确认交易，则整个交易无效，资金不会被交换，而是退还到原始账户。后一项操作确保了对手方风险的消除。

通道之间的标准互换流程是：

    Alice 创建 HTLC 1                                           Bob 创建 HTLC 2
[Alice --- X USDT---> Bob]                                    [Alice &lt;--- Y BTC--- Bob]
    +----------------+                                           +----------------+
    |                |                                           |                |
    |     create     |                                           |                |
    |     HTLC 1     |----(1)---  告诉 Bob Tx 1 已创建  -----> |     create     |
    |                |                                           |     HTLC 2     | 
    |                |                                           |                |
    |     Locked     |&lt;---(2)--  确认并创建 Tx 2 --- |     Locked     |
    |       by       |                                           |       by       |
    |     Hash(R),   |                                           |      Hash(R)   |
    | Time-Locker t1 |                                           | Time-Locker t2 |
    |       and      |                                           |       and      |
    |   Bob's Sig    |                                           |   Alice's Sig  |
    |                |                                           |     t2 &lt; t1    |
    |                |                                           |                |
    |                |                                           |                |
    |                |                                           |                |
    |                |----(3)----   发送 R 以获取 BTC     -----> | Alice + Y BTC  |
    | Bob + X USDT   |&lt;---(4)----   使用 R 以获取 USDT     ------ |                |
    |                |                                           |                |
    |                |                                           |                |
    |                |----(5)----     或者超时，               |                |
    |                |         资金退还给双方       -----> |                |
    |                |                                           |                |
    +----------------+                                           +----------------+

    - 其中 `HTLC 1` 将通道 `[Alice, USDT, Bob]` 中的 X USDT 转移给 Bob，由 `Hash(R)`、`t1` 和 Bob 的签名锁定。
    - `HTLC 2` 将通道 `[Alice, BTC, Bob]` 中的 Y BTC 转移给 Alice，由 `Hash(R)`、`t2`(`t2 &lt; t1`) 和 Alice 的签名锁定。

显然，Alice 和 Bob 之间不必有直接的通道：

   Alice 创建 HTLC 1                                           Bob 创建 HTLC 2
[Alice --- X USDT---> David_1]                              [Bob --- Y BTC---> Carol_1]
    +----------------+                                           +----------------+  
    |     HTLC 1     |----(1)---  告诉 Bob Tx 1 已创建  -----> |                |
    |                |&lt;---(2)--  确认并创建 Tx 2 --- |     HTLC 2     | 
    +----------------+                                           +----------------+
            .                                                             .  
            .                                                             .  
            .                                                             .  
            .                                                             .  
            .                                                             .     

[David_n --- X USDT---> Bob]                                [Carol_m ---Y BTC---> Alice] 
    +----------------+                                           +----------------+
    |     HTLC 1     |                                           |     HTLC 2     |
    +----------------+

                                                                 +----------------+
         Alice        ----(3)----  发送 R 给 Bob 以获取 BTC -----> | Alice + Y BTC  |
                                                                 +----------------+
    +----------------+
    | Bob + X USDT   |&lt;---(4)----   使用 R 以获取 USDT    -------        Bob
    +----------------+ 

    +----------------+                                           +----------------+
    |                |----(5)----     或者超时，               |                |
    |                |         资金退还给双方       -----> |                | 
    +----------------+                                           +----------------+

哈希时间锁定互换合约

哈希时间锁定互换合约（HTLSC）定义了一个互换，它由两个独立的 HTLC 组成，具有额外的指定 token 汇率和时间锁。

简单来说，一个互换有 5 个步骤。

步骤 0：Alice 创建 HTLC 1 以向 Bob 支付 X USDT。HTLC 1 由 Hash(R) 和时间锁 t1 锁定。 步骤 1：Alice 将 HTLC 1 的详细信息通知 Bob。 步骤 2：Bob 要么确认并创建 HTLC 2 以向 Alice 支付 Y BTC，要么忽略该消息，在这种情况下，HTLC 1 将在时间范围 t1 后自动取消。HTLC 2 也由 Hash(R) 锁定。 步骤 3：在此步骤中，Alice 在她的 BTC 通道中应用 R 以获取她的 BTC 资金。她必须检查赎回脚本 HTLC 2，以查看 HTLC 2 是否由 Hash(R) 锁定。如果 Bob 作弊，他可以在赎回脚本中使用伪造的 Hash(R')。因此，当 Alice 应用 R 来解锁她在 BTC 通道中的资金时，她将一无所获，只会将秘密 R 暴露给 Bob。 步骤 4：在 Alice 将 R 暴露给 Bob 之后，Bob 可以使用 R 来获取他在 USDT 通道中的资金。 步骤 5：如果 Alice 改变主意，并拒绝应用 R 来获取她在 BTC 中的资金，那么在一段时间后，BTC 通道和 USDT 通道中的资金都将退还到原始账户。在此互换中，没有人会遭受损失。

任何参与者都不能作弊。在每个通道中输入 R 后，HTLC 1 和 2 转换为通用承诺交易，这与 HTLC 转换为承诺交易的过程相同。

在链 [Alice, USDT, David_1] --> ... --> [David_n, USDT, Bob] 中，Alice 创建 HTLC 1 及其在 Bob 侧的镜像交易，时间锁为 t1，在图中以 3 天为例。

同时，Bob 在链 [Bob, BTC, Carol_1] --> ... --> [Carol_n, BTC, Alice] 中创建 HTLC 2 及其在 Alice 侧的镜像交易，将约定数量的 BTC 发送给 Alice。时间锁 t2 设置为 2 天，小于 t1=3 天。

`swap`

swap 指定了一个节点需要转移的资产。

type: -80 (swap)
data:
- [channel_id:channel_id_from]: Alice 通过创建 HTLSC 发起互换流程。
- [channel_id:channel_id_to]: Alice 希望与之交易 token 的 Bob。
- [u64:property_sent]: Omni 资产（id），发送给 Bob。
- [u64:property_receieved]: 对方（Bob）需要的 Omni 资产（id）。
- [float64:exchange_rate]: = property_sent/property_receieved。例如，发送 X USDT 以换取 Y BTC，则汇率为 X/Y。
- [string:transaction_id]: HTLSC 交易 ID，即在 channel_id_from 中发送资产的交易 ID。
- [u64:time_locker]: 例如，3 天。

`swap_accepted`

swap_accepted 指定了一个节点需要转移的资产。

type: -81 (swap_accepted)
data:
- [channel_id:channel_id_from]: Alice 通过创建 HTLSC 发起互换流程。
- [channel_id:channel_id_to]: Alice 希望与之交易 token 的 Bob。
- [u64:property_sent]: Omni 资产（id），发送给 Bob。
- [u64:property_receieved]: 对方（Bob）需要的 Omni 资产（id）。
- u64:amount: 在 channel_id_to 中发送的 property_receieved 的数量。
- [float64:exchange_rate]: = property_sent/property_receieved。例如，发送 X USDT 以换取 1 BTC，则汇率为 X/1。
- [string:transaction_id]: HTLSC 交易 ID，即在 channel_id_to 中发送资产的交易 ID。
- [u64:time_locker]: 例如，2 天，必须小于消息 swap 中的 time_locker。

channel_id_to 中的 Bob 必须监控通道 channel_id_from 中的 transaction_id，以查看相应的交易（如 RD、HED、HTRD 等）是否已正确创建。在他验证交易后，他将根据通道 channel_id_to 中的参数 amount 创建 HTLSC，然后使用消息 swap_accepted 回复 Alice。

Alice 收到消息 swap_accepted。如果有任何错误，Alice 将不会发送 R 以获取她在 channel_id_to 中的资产，因此 Bob 无法在 channel_id_from 中获得此资产。一段时间后，这两个通道将恢复到之前的状态。

备注

原子互换是许多区块链应用的基础。下一章将介绍一些示例，这些示例直观，将帮助我们的读者为现实世界的企业构建更复杂的应用。

原文链接： github.com/omnilaborator...

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OmniBOLT 5：通道间原子互换协议

OmniBOLT #5: 通道间的原子互换协议

哈希时间锁定互换合约

`swap`

`swap_accepted`

备注

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