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中心缺陷:原子交换和分散交易平台的历史、现状和前景

7月30日,Liquid网络正式宣布Tether(USDt)落户Liquid侧链,意味着依赖Liquid USDt,场外交易平台和个人交易员可以在没有任何信任的第三方的情况下完成瞬时比特币-美元兑换。这可能被视为分散交易平台的重大进展——通过持续币USDt,分散的交易平台还将能够承担法币和数字资产之间更快的交易任务。

由于可以在缺乏信任的第三方(如集中交易平台)进行跨链交易,分散交易平台一诞生就引起了各方的关注。其技术基石是由Decred团队开发的原子交换(Atomic Swap)技术。根据原子交换项目的官方介绍,该项目现在支持比特币、莱特币、Zcoin区块链跨链交易对有十种。

安全资产交易的去中心化交易平台具有与区块链一致的愿景和性质,但其目标也意味着它需要比其集中竞争对手更新颖的设计概念和技术。从早期开始BitShare到目前为止,各大交易平台百花齐放,分散的交易平台已经走上了一条充满活力的道路,但到目前为止,它的发展状况还远离最初的想法。

一、集中交易平台风险

集中交易平台(如货币安全、火币)BitFinex等)为个人和机构交易员提供数字资产和法定货币交易,以及数字资产之间的交换。自数字资产出现以来,集中交易平台一直是整个区块链经济体系不可或缺的一部分,但其缺点也很明显。

在注册集中交易平台账户时,用户将获得交易平台分配的账户coin地址,但地址对应的私钥不会一起分发,但仍由交易平台掌握。因此,用户通过该地址进行的交易活动本身构成了资本托管,交易平台在其中扮演着值得信赖的第三方角色。虽然一般来说,集中交易平台的安全机制可以让交易员相信它是托管的第三方。随着数字资产的逐步发展,集中交易平台的风险仍在显现。主要体现在以下几个方面:

(一)职业道德风险

由于员工的道德问题,商业银行仍将发生恶性事件,集中交易平台将不可避免。2014年2月,世界上最大的集中交易平台Mt.Gox虽然负责人有65万枚比特币被盗Mark Karpeles被盗交易者的财产随后被捕,但被盗的65万枚比特币仍未归还。

此外,由于集中交易平台用户的账户和交易隐私完全向交易平台开放,交易平台也有可能窃取用户信息套利。一个典型的例子是期货市场“插针”操作:由于用户在期货市场上挂单的数据会暴露给交易平台,交易平台可能会让用户通过有针对性的反向交易爆仓,然后吃掉初始保证金。

(二)黑客攻击

集中托管数字资产将导致黑客攻击的巨大风险,这是对交易平台技术遗产和危机应对能力的严峻考验。Coindesk大量被黑客偷走NEM,经济损失高达5左右.3亿美元;而Youbit黑客攻击破产。

(三)政策风险

目前,大多数政府对数字资产的态度尚不清楚。一旦有强有力的政策控制,集中交易平台将首当其冲地面临被迫关闭的风险。

二、原子交换与哈希时间锁合同(HTLC)

加密资产之间的货币交易是数字资产交易中最基本的需求之一。第三方集中交易平台是最传统的解决方案之一:交易平台可以通过匹配感兴趣的用户来完成交易。然而,在日益严重的风险问题下,是否有更安全的方法来实现数字资产的跨链转移?

原子交换是现阶段对这个问题的技术回答,允许在没有信任第三方存在的情况下进行点对点数字资产交易,并确保双方资产在整个交易过程中的安全。该技术最早由Decred2017年9月19日,团队开发并完成了区块链历史上第一次链原子交换1.337枚LTC交换了2.4066枚DCR。今天,包括LTC、DCR和BTC十大主流数字资产提供交易对。

如何在两个不同区块链上完成资产交换,而不是值得信赖的第三方?我们可以想象两个人之间的交易渠道是一条滑轨,两个交易员,Alice和Bob,它位于滑轨的两端。

现在,他们决定交易——用Alice手中的一个BTC来交换Bob的10个ETH。但是Alice不能把她的BTC扔进滑轨,然后指望它BTC像流水素面一样漂浮Bob面前,因为Bob她的资产很可能会被直接拿走,但她拒绝支付10元ETH;对此类风险Bob也是对等的。他们需要一个机制来确保双方都能做这笔交易,或者完全相反——当一个人后悔时,另一个人可以安全地收回他的资产。

于是Alice我想用带锁的盒子来解决这个问题——她找到了一个带锁的铁盒子,锁挂在它的前后两端。Bob一端用密码锁定,除非Bob知道密码,否则他打不开盒子;假如她把时间锁加到她身边,Bob如果她不打开盒子,锁会在一段时间后自动解开,让她拿回盒子BTC。

这是哈希时间锁合同(Hashed-Timelock Contract)一个简单的类比。本合同由两个锁组成,一个需要密码才能解开的密码锁(哈希锁)和一个定期打开的时间锁,保证了交易的安全;后者确保他们的数字资产在交易失败或撤销时不会损失。

中心缺位:原子交换和去中心化交易平台的历史、现状和前景

引自原子交换过程的示意https://github.com/decred/atomicswap

一个完整的原子交换过程包括两个哈希时间锁合同,Alice会首先在BTC在公链上创建一笔交易,包括她的一笔BTC,用两把锁。Alice生成随机数(以下为随机数)a),并将随机数a和Bob私钥签名是哈希锁的秘密钥匙,并将此随机数作哈希操作(以下记录为hash(a))传输给Bob,时间锁48小时后自动打开。

在收到Alice随机数传来后,Bob会在ETH链上还有一笔交易,类似于以前,它还包括哈希锁和时间锁的秘密Alice随机数a以及她自己的私钥签名,24小时后自动打开时间锁。

在Bob因为Alice了解这个随机数a,因此,她可以通过自己的私钥签名打开它Bob把他放在盒子里的10个哈希锁拿走ETH。同时,这笔交易将是随机的a所以,B你可以知道这个作为秘密钥匙的随机数a,当他用自己的私钥签名时,他可以拿走他应得的BTC。到目前为止,整个原子交换过程已经结束,Alice和Bob他们都得到了他们想要的。

由于Bob在他的ETH被Alice拿走之前没有办法知道随机数a价值是多少,所以他不能在收回资产的前提下把对方的价值BTC据为己有。先发起交易的Alice由于时间锁的锁定时间比Bob更长意味着她不能提取Bob的ETH然后立即撤回自己的BTC。无论哪一方想在交易的任何时候后悔,结果是一样的——双方都收回了原来的数字资产。这也是原子交换“原子性”反映:在这种交易秩序下,交易行为要么完成,要么相当于没有发生。这样,新手就完成了安全的资产交易,而双方都不信任第三方。

三、分散交易协议和分散交易平台

原子交换确保了信任第三方缺席时的安全交易。分散的交易平台包括交易基金池和匹配交易的综合业务实现。分散的交易平台基于不同的区块链社区基础和分散的交易协议,具有更丰富的生态和更多样化的交易逻辑。但一般来说,分散的交易协议分为三种,即0x以和路印为代表的订单簿模式KyberNetwork以储备池模式和Swap为代表的P2P模式。

(一)0x

0x是运行在ETH链上,运行ERC二十对等交易开源协议。x最大的特点是引入了中继节点 (Relayer)。在0x协议中,relayer这是一个相对宽泛的概念,可以实现0x协议节点包括提供交易簿服务的交易平台DApp等等,可以玩Relayer的角色。

在0x在协议生态中,Relayer节点设置自己的服务费规则,并提供订单簿服务。所谓的订单簿可以看作是存储和处理订单的数据集maker当需要进行资产交易时,您可以访问订单簿并创建自己的挂单。完成的订单将移交给Relayer更新保存。这些保存好的订单会挂在订单簿上,taker您可以从订单簿中看到您最喜欢的订单,并选择一对一的交易。换句话说,0x链下撮合,链上结算。

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0x协议订单簿的示意图转移自https://www.jianshu.com/p/5aa5d2225b3e

尽管Relayer大量订单可能会整合在订单簿上,但它不掌握双方资产地址的私钥,因此对用户安全;此外,因为Relayer因此,整个生态会越来越宽泛Relayers同时,这些中继节点可以充分扩大整个交易系统的流动性,从而缓解非集中交易平台深度不足的问题。

0x因为taker需要在Relayer在线匹配订单,交易实时性差,匹配效率相对较低。x采用了“预授权”交易用户需要在交易前授权智能合同转账机制token,但是,如果用户从地址转移数字资产,则不会取消Relayer下单会带来交易失效的风险,也会导致Relayer很难立即管理和反馈订单的有效性。

此外,根据成都链安平台Eagle-Eye显示,0x协议有签名验证BUG,因此,黑客可以伪造恶意挂单的签名数据。幸运的是,这应该是BUG及时修复,不造成实际经济损失。

但是0x协议仍然是最成熟的分散交易系统之一。Rader Relay,Tokenlon,Star Bit世界上最大的去中心化钱包等平台imToken都支持协议,这意味着0x拥有深厚的社区,继续促进协议的不断完善。

(二)路印(Loopering)

路印继承了0x部分概念和架构x类似地,路印也有Relayers概念也采用了类似的链下匹配和链上交易模式。相比之下,0x,路印最大的创新是,它放弃了传统的交易相匹配的传统方式,而是了新的方式“环路撮合“小组交易。

与无向相比,环路匹配取消了付款和销售“资产交易单”概念Alice希望用BTC交换ETH,而Bob希望同时使用ETH交换LTC,这时候,Alice和Bob将订单提交到订单表。此时,如果订单表上有另一个名称Carol的人愿意用LTC交换BTC,然后,这三个人的订单将形成一个交易链接。如果三个人从交易中获得的收入能够满足预期,路印将自动匹配这三个订单。

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Loopring环路匹配示意图,转引自https://www.jianshu.com/p/5aa5d2225b3e

由于多笔交易可以同时包含在一个交易环节中,在路印协议下,不仅可以同时实现多货币交易,还可以立即提高交易速度和资产流动性。目前已包括在内Kriptomat、Polymath和Wanchain线印协议在大型平台上。路印拍卖协议作为一种新的交易模式和与路印交易匹配协议的互补性(Oedax)这种新的交易模式可能会放弃订单,而不是更新的荷兰拍卖来解决在线交易问题。

(三)KyberNetwork

KyberNetwork(以下简称Kyber)这是一种不依赖订单簿的尝试。该协议使用独立管理的储备库来确保流动性,并提供即时在线链接。储备库是分散的,类似于存储token在仓库中,仓库的贡献者可以设定仓库中资产的交易价格,并随着货币价格的趋势不断更新。

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x}KyberNetwork储备库示意图,引自https://developer.kyber.network/docs/Reserves-Intro/

当有交易者意图利用Kyber进行交易的时候,协议会自动遍历链上的全部储备库,自动匹配最优价格进行交易。因此,储备库与储备库之间构成了直接的竞争关系,这有利于保证整套系统上资产的流动性;除此之外,由于在Kyber协议中,taker直接与储备库而不是交易者进行交易互动,因此,利用链上的智能合约可以完成快速结算,这也是Kyber的最大优势所在。目前,有包括imToken、coinbase在内和钱包和以oasis为代表的的去中心化交易平台支持该协议。

Kyber的问题在于,相对于成熟的0x与路印,这套协议还相对还较为青涩,目前整套系统暂时还只能在ETH主链上运行。除此而外,这套在跨通证和跨链互操作性方面雄心勃勃的协议对一些尚处于开创阶段的项目——如Melonport、Polkadot和Cosmos——的成功较为依赖,而这无形之中为Kyber增加了风险。

(四) Swap

Swap是使用P2P机制进行交易撮合的协议代表,这是一个基于以太坊的封闭去中心化交易平台协议,支持ERC20通证。Airswap是目前支持该协议的代表。


Swap的P2P撮合机制示意,引自https://swap.tech/whitepaper/

Swap的P2P机制在于其允许用户迅速与已知对象进行私密交易,而不需要把交易订单提供到一个公共订单簿上等待撮合。Swap提供两个链下服务来帮助交易双方进行沟通:索引子(Indexer)根据交易意图撮合和匹配交易对象;神谕(Oracle)则负责向双方提供定价的咨询建议。当一个maker成功匹配到taker并且对交易价格达成共识之后,订单即可在智能合约中迅速成交。

该协议在白皮书中认为订单簿存在一些缺陷导致其“难以与现有的解决方案竞争”,而Swap则是一个“既可以去中心化又不受这些限制影响的方法”。根据白皮书的描述推测,Swap可能认为其对于订单簿的优势在于更快、更私密的撮合效率和更快的交易速度。考虑到该项目也是一个远较订单簿协议年轻的竞争者,在业务实操中的表现或许还需要更长的时间来观瞻与评判。

四、去中心化交易平台的瓶颈与未来

尽管去中心化交易平台近两年来一直是区块链业界最受关注的议题之一,但截至现在,经由中心化交易平台完成交易数字资产依然占总量的90%上述。从这层意义上来讲,去中心化交易平台仍然处于不断探索和演进的阶段,至今仍算是实验室中的雏形,尚未走入普罗大众的选择视线。就目前而言,其主要存在的问题有二:

1.交易体验。去中心化交易平台归根结底,是面向用户的产品,因此用户体验可谓举足轻重。由于通过去中心化交易平台完成的所有交易都需要上链,因此可能会受到区块链本身确认速度的制约。在数字资产这一价格波动频繁且剧烈的领域,对于交易速度的硬性要求客观存在。尽管部分头部交易平台针对这一弱势进行了大量技术改进,例如WhaleEx据称已经达到了秒级的交易,但随着Blockchain旗下交易平台PIT的毫秒级匹配引擎的上线,在交易速度和效率上,去中心化交易平台依然有很长的路要走。

交易深度和资产流动性。考虑到去中心化交易平台在处理高并发、大频率的数字资产实时交易上尚且有技术困难,因此,其交易深度和资产流动性都会受到影响。这也是目前去中心化交易平台所面临的核心问题之一,但随着技术的更新迭代,这一困境也许会在近期得到缓解。

2.用户使用门槛。另外,由于去中心化交易平台需要客户自行管理钱包的私钥,因此用户入门门槛实质上高于托管性质的中心化交易平台。而且,若钱包私钥遗失或泄露,由于链上交易一旦完成不可撤销的特质,则用户将可能再也无法追回钱包中的资产。如何降低交易难度、平滑学习曲线,并对小编用户进行必要的风险提示,对于去中心化交易平台而言,将是一个需要技术端和产品端共同协力解决的问题。

无疑地,去中心化交易平台随着未来协议和技术的不断完善,将能够打破目前中心化交易平台在市场中一家独大的格局。但这并不意味着去中心化交易平台能够彻底地取代中心化交易平台,主要理由在于:

1.用户分层。数字资产在未来,应该是走出密码学极客的实验场,面向普罗大众的新金融领域。由于中心化交易平台集中托管的形式,方便、快捷的一条龙服务更容易在中心化交易平台上展开。而这些简单、便捷的服务,面对对于区块链不甚了解的大众而言,更容易理解与入门。

2.安全技术的发展。中心化交易平台始终面临着强大的网络安全挑战,而这也将成为倒逼其网络安全技术不断发展的契机。虽然中心化的本质决定了其永远无法像它的去中心化对手一样杜绝来自黑客或监守自盗的风险,但如果技术能够将其风险降低到一个特定阈值之下,综合其更便利、快捷的优势,中心化交易平台仍然会在未来的数字资产市场中占据一席之地。

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