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原子交换（Atomic swaps）是一种支持两种运行在不同 区块链网络上的加密货币进行快速交换的技术。这种交易过程（也称为原子跨链交易）是基于 智能合约，支持用户从他们的 加密钱包中直接交换想要的代币。因此，原子交换本质上是跨链的点对点交易。

尽管该技术是一种创新，但多年来跨链交易的概念一直被人们所关注。2013年，Tier Nolan首次对原子交换协议进行了详细 描述。然而，Daniel Larimer在2012年时就提出了一种名为 P2PTradeX的去中心化交换协议，也有人认为该协议是原子交换的原型。

在接下来的几年中，许多开发人员不断尝试使用原子交换协议。有证据表明比特币、莱特币、Komodo和Decred社区在这一过程中都发挥了重要作用。

首笔点对点原子交换交易发生 在2014年。但直到2017年，该技术才被公众接受，其背后的推动原因是 LTC/BTC和 DCR/LTC这两个交易对之间的成功交换。

原子交换是如何工作的？

原子交换协议的设计方式可以有效防止交易对手间发生欺诈行为。为了更好理解它们是如何工作的，让我们假设Alice想要将她手中的莱特币（LTC）与Bob手中的比特币（BTC）进行交换。

首先，Alice将她的LTC存入合约地址，该地址类似于一个保险箱。通过该方式创建好安全防护后，Alice还会生成一个用于访问它的密钥。然后，她与Bob共享此密钥加密的哈希值。请注意，Bob这时候还无法获得Alice的LTC，因为他只拥有该密钥的哈希值，而并非密钥本身。

接下来，Bob使用Alice提供的哈希值创建出另一个安全合约地址，用于存入他的BTC。如果Alice要交换BTC，Alice需要使用与该地址相同的密钥，与此同时，她也需要将LTC的密钥展示给Bob（借助于hashlock的特殊功能）。这意味着，一旦Alice提出兑换BTC的要求，Bob就能同时获得Alice手中的LTC，该原子交换的交易流程也随之完成。

“原子”一词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过程中放弃或未能按照预期执行，合约将被取消，资金将自动返还给其原所有者。

原子交换可以通过两种不同的方式进行：链上和链下。链上原子交换发生在任一种加密货币的区块链在线网络中（在上述案例中，是发生在比特币和莱特币的区块链网络上）。另一方面，链下原子交换是发生在 链下的。这种原子交换通常基于双向支付渠道，类似于 闪电网络中所使用的渠道支付。

从技术上讲，大多数去中心化的交易系统都是基于 多重签名和 哈希时间锁定合约（HTLC）的智能合约完成的。

哈希时间锁定合约（HTLC）

哈希时间锁定合约（HTLC）是比特币 闪电网络的重要组成部分，它们同时也是原子交换的关键组成部分之一。顾名思义，它们基于两个关键功能：哈希锁定和时间锁定。

如果没有展示相关的密钥数据（上述案例中的Alice密钥），哈希锁定会冻结资金的使用。 时间锁定能够确保智能合约只在预定的时间范围内执行。因此，HTLC的使用消除了中心化的需求，它们创建了特定的规则，从而防止原子交换被部分执行。

优势

原子交换的最大优势与其去中心化有关。原子交换消除了中心化交换和任何其他类型中介的需求，跨链交换可以在两方或多方中间执行而不需要它们彼此信任。由于用户不需要将资金提供给中心化交易所或第三方，因此 安全级别也会随之提高。交易可以直接通过用户的个人钱包发起。

此外，这种形式的点对点交易，使用的交易费用非常低或不需要费用，因此具有较低的运营成本。最后一点优势是原子交换可使交易更快的进行，因此具有更高的互操作性。换句话说，可以使各类 山寨币直接进行交换，而无需使用 比特币或 以太坊作为中间币。

局限性

原子交换也需要满足其他一些必要性条件，这也可能会成为该技术推广的主要障碍。例如，为了执行原子交换，两种加密货币所在的区块链网络需要基于相同散列算法（例如，都使用比特币的SHA-256散列算法）。此外，它们还需要兼容HTLC和其他可编程功能。

除此之外，原子交换也带来了泄露用户隐私的安全隐患。这是因为通过区块链资源管理器，可以快速跟踪链上交易，因此可以轻松获取用户地址。针对该隐患的短期解决方案是使用隐私加密货币，从而减少暴露的发生。尽管如此，许多开发人员仍尝试在原子交换中使用数字签名作为更可靠的解决方案。

为什么原子交换如此重要？

原子交换具有改善加密货币领域的巨大潜力，但目前尚未大范围进行测试。跨链交易最终可以解决许多中心化交易所存在的问题。虽然这些交易所目前仍然维持着加密货币的运行，但是它们仍然存在一系列隐患。其中部分问题包括：

重大的威胁隐患：中心化交易所单方面持有高价值的资源，因此他们更容易受到黑客攻击，中心化交易所是数字货币劫持的主要目标。

不完善的资金管理以及人为错误：中心化交易所需要人为运营。如果那些担任重要角色的管理者发生失误，或决策者在交易所运营方面做出错误决策，那么交易所用户的资金就会受到损失。

运营成本较高：中心化交易所有较高的提现和交易手续费。

交易量剧增导致低效率：当市场活动过于活跃时，中心化交易所往往无法应对大量增加的交易需求，导致系统运行缓慢或服务不可用。

监管：在大多数国家，加密货币监管政策严格。政府的批准和管理仍然存在许多不确定因素。

总结

尽管原子交换仍然是较为新颖的技术，所以其必定存在局限性，但这项技术在推动区块链互操作性和跨链交易方面具有重大变革。因此，该技术具有很大的潜力，能够影响加密货币行业的发展，在去中心化和点对点货币交换方面开辟了全新途径。原子交换可能在不久的将来会越来越多地被使用，特别是在去中心化交易所内部。

什么是期货合约？

期货合约是一种在未来的特定时间，按预定价格买卖商品、货币或其他金融资产的协议。

与传统现货市场不同，合约市场中的交易不会立即结算。买卖双方交易的是规定在未来某一确定时间结算的合约。此外，用户在合约市场中无法直接买卖实物商品或数字资产。相反，他们交易的是代表这些资产的合约，而资产（或现金）的实际交易将在未来进行，即在合约执行之时开展。

我们以小麦、黄金等实体商品的期货合约为例。在某些传统合约市场，交割这些合约意味着交付实物商品。因此，黄金或小麦必须得到妥善储存和运输，继而产生额外的成本（称为“存置成本”）。不过许多合约市场现已支持现金结算，即只结算等值现金价值（不进行实物交换）。

此外，黄金或小麦在合约市场中的价格可能因合约结算日期的远近而有所不同。到期日越远，相应的存置成本越高，价格的不确定性也随之增加，期货市场和现货市场的潜在价差越大。

为什么交易期货合约？

对冲和风险管理：这是期货合约诞生的主要原因。

短期敞口：交易者即使并不持有某项资产，也可以对该资产的表现下注。

杠杆：交易者可以建立大于其帐户余额的头寸。

什么是永续期货合约？

永续合约是一种特殊的期货合约。与传统合约不同，永续合约没有到期日，用户可以选择一直持仓。另外，永续合约交易基于标的指数价格。它由资产的平均价格组成，受到主要现货市场及相对成交量的影响。

与传统合约不同，永续合约的交易价格通常与现货市场持平或者极为接近。然而，传统合约与永续合约最大的区别在于前者规定了“结算日期”。

什么是初始保证金？

初始保证金是建立杠杆头寸时所需的最低保证金。例如，如果初始保证金为100枚BNB，用户按10倍杠杆可以买入1,000枚BNB。因此，初始保证金为订单总金额的10%。初始保证金是杠杆头寸的有力支撑，发挥抵押金的作用。

什么是维持保证金？

维持保证金是维持相应交易头寸所需的最低抵押金。如果保证金余额低于维持保证金，用户将收到保证金追加通知（要求其向帐户注资）或直接遭到强制平仓。多数数字货币交易平台选择后一种做法。

换句话说，初始保证金是建仓时的承诺金额，而维持保证金是指维持仓位所需的最低余额。维持保证金呈现动态变化，取决于市场价格和帐户余额（抵押金）。

什么是强制平仓？

如果抵押金低于维持保证金，您的合约帐户将遭到强制平仓。币安根据每位用户的风险和杠杆率（抵押金和净风险敞口），按不同方式强制平仓。总头寸越大，所需保证金的比例越高。

这种机制因市场和交易平台而异，但币安对一级强制平仓（净风险敞口低于50万枚USDT）收取0.5%的名义费用。强制平仓并缴纳名义费用后，帐户中的剩余资金将返还给用户。如果余额不足0.5%，账户将直接归零。

请注意，强制平仓后，用户需要缴纳附加费用。为了避免这种情况，您可以在达到强制平仓价格前自行平仓，或者为抵押金余额注资，拉大强制平仓价格与当前市场价格的差距。

什么是资金费率？

资金由买方和卖方之间的定期付款组成，具体取决于当前资金费率。如果资金费率大于零（正值），多头（合约买方）向空头（合约卖方）支付资金费率。反之，空头向多头支付资金费率。

资金费率由两部分组成：利率和溢价。币安合约市场的利率固定在0.03%，而溢价指数会根据合约市场和现货市场的价差发生变化。资金费率转账在用户之间直接完成，币安不收取任何费用。

当永续期货合约溢价交易时（价格高于现货市场），资金费率为正，多头需要向空头支付资金费率。随着多头平仓，新的空头建仓，上述情况预计将推动价格下跌。

什么是标记价格？

标记价格是合约的真实价值（公允价格）与实际交易价格（最后价格）相比的估计值。计算标记价格可有效避免在市场剧烈波动时发生不公平清算。

因此，虽然指数价格与现货市场价格有关，但标记价格代表了永续期货合约的公允价值。对于币安而言，标记价格以指数价格和资金费率为基础，是计算“未实现盈亏”的一项重要因素。

如何计算盈亏(PnL)？

PnL代表盈利与亏损，可以分为已实现盈亏和未实现盈亏。如果您在永续合约市场持有未平仓头寸，则盈亏尚未实现并会随市场发展而变化。平仓后，未实现盈亏将转为已实现盈亏。

已实现盈亏是源于已平仓头寸的盈利或亏损，与标记价格不存在直接关联，仅与订单的执行价格有关。另一方面，未实现盈亏是不断变化的，也是强制平仓的主要推动力。因此，用标记价格来确保计算出的未实现盈亏准确可信并且公平公正。

什么是保障基金？

简而言之，保障基金可有效防止亏损交易者的余额跌至负值，同时确保盈利交易者获得收益。

举例来说，假设Alice的币安合约帐户中存有2,000美元。通过这笔资金，她按20美元的单价建立了一个10倍的BNB多头头寸。请注意，Alice购买的合约并非来源于币安，而是由另一位交易者提供。而作为交易对手的Bob也拥有同等规模的空头头寸。

在10倍杠杆的推动下，Alice现在头寸规模为100枚BNB（价值2万美元），抵押金为2,000美元。然而，如果BNB的价格从20美元降至18美元，Alice可能面临自动平仓。这意味着她的资产将遭到强制平仓，2,000美元的抵押金血本无归。

如果系统基于某种原因无法及时平仓，市场价格进一步下跌，此时保障基金会随之激活，以便弥补相关损失，直至平仓。Alice这里不会有太大改观，因为她的余额在强制平仓后归零，但这能够确保鲍勃获得相应收益。如果没有保障基金，Alice的2000美元不仅会血本无归，帐户余额甚至会变为负数。

然而，在实际交易中，她的维持保证金会低于最低要求，其多头头寸可能在此之前已经平仓。强制平仓费用直接由保障基金支付，剩余资金返还给用户。

因此，保障基金机制旨在有效利用被强制平仓的交易者缴纳的抵押金，来弥补归零帐户的损失。在正常的市场条件下，随着用户遭到强制平仓，保障基金预计将持续增长。

综上所述，当用户在头寸达到收支平衡或负值前遭到强制平仓时，保障基金便会增加。在更极端的情况下，系统可能无法将所有头寸平仓，此时保障基金将用于支付潜在损失。这种情况并不常见，但在市场剧烈波动或极度缺乏流动性时确实可能发生。

什么是自动减仓？

自动减仓是一种交易对手强制平仓的方式。只有在保障基金失效（出现特定情况）时，才会发生自动减仓。虽然发生概率极低，但此类事件要求盈利的交易者拿出部分收益来填补亏损交易者的损失。遗憾的是，数字货币市场波动剧烈，永续合约提供的杠杆率较高，自动减仓无法完全避免，但我们会尽一切努力降低这种概率。

换言之，交易对手强制平仓是在保障基金无法填补所有归零头寸时的最终方案。通常来说，利润（和杠杆率）最高的头寸在自动减仓中贡献的比例也最大。币安通过一项指标告知用户其在自动减仓队列中的位置。

币安的合约市场系统采取一切必要措施来避免自动减仓，并通过多种功能尽量减弱其影响。如果确实发生自动减仓，交易对手强制平仓将在零市场费用的情况下执行。受影响的用户将立即收到通知，并可以随时重新入市。

数字签名是用于验证数字和数据真实性和完整性的加密机制。我们可以将其视为传统手写签名方式的数字化版本，并且相比于签字具有更高的复杂性和安全性。

简而言之，我们可以将数字签名理解为附加到消息或文档中的代码。在生成数字签名之后，其可以作为证明消息从发送方到接收方的传输过程中没有被篡改的证据。

虽然使用密码学保护通信机密性的概念可以追溯到古代，但随着公钥密码学（PKC）的发展，数字签名方案在20世纪70年代才成为现实。因此，要了解数字签名的工作原理，我们首先需要了解散列函数和公钥加密的基础知识。

散列函数

哈希是数字签名中的核心要素之一。哈希值的运算过程是指将任意长度的数据转换为固定长度。这是通过称为散列函数的特殊运算实现的。经过散列函数运算而生成的值称为哈希值或消息摘要。

当哈希值与加密算法相结合，即使用加密散列函数的方法来生成散列值（摘要），该值可作为唯一的数字指纹。这意味着对于输入数据（消息）的任何更改都会导致有完全不同的输出值（散列值）。这就是加密散列函数被广泛用于验证数字和数据真实性的原因。

公钥加密（PKC）

公钥加密或PKC是指使用一对密钥的加密系统：公钥和私钥。这两个密钥在数学上是相关的，可用于数据加密和数字签名。

作为一种加密工具，PKC相比于对称加密具有更高的安全性。对称加密系统依赖于相同的密钥进行加密和解密信息，但PKC则使用公钥进行数据加密，并使用相应的私钥进行数据解密。

除此之外，PKC还可以应用于生成数字签名。本质上，该过程发送方使用自己的私钥对消息（数据）的哈希值进行加密。接下来，消息的接收者可以使用签名者提供的公钥来检查该数字签名是否有效。

在某些情况下，数字签名本身可能包括了加密的过程，但并非总是这样。例如，比特币区块链使用PKC和数字签名，而并不像大多数人所认为的，这个过程中并没有进行加密。从技术上讲，比特币又部署了所谓的椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）来验证交易。

数字签名的工作原理

在加密货币的背景下，数字签名系统通常包含三个基本流程：散列、签名和验证。

对数据进行散列

第一步是对消息或数据进行散列。通过散列算法对数据进行运算，生成哈希值（即消息摘要）来完成的。如上所述，消息的长度可能会有很大差异，但是当消息被散列后，它们的哈希值都具有相同的长度。这是散列函数的最基本属性。

但是，仅仅将消息进行散列并不是生成数字签名的必要条件，因为也可以使用私钥对没有进行过散列的消息进行加密。但对于加密货币，消息是需要经过散列函数处理的，因为处理固定长度的哈希值有助于加密货币的程序运行。

签名

对信息进行散列处理后，消息的发件人需要对其消息进行签名。这里就用到了公钥密码学。有几种类型的数字签名算法，每种算法都有自己独特的运行机制。本质上，都是使用私钥对经过散列的消息（哈希值）进行签名，然后消息的接收者可以使用相应的公钥（由签名者提供）来检查其有效性。

换句话说，如果在生成签名时不使用私钥，则消息的接收者将不能使用相应的公钥来验证其有效性。公钥和私钥都是由消息的发送者生成的，但仅将公钥共享给接收者。

需要注意的是，数字签名与每条消息的内容相关联。因此，与手写签名所不同，每条消息的数字签名都是不同的。

验证

让我们举一个例子说明下整个过程，包括从开始直到最后一步的验证。我们假设Alice向Bob发送一条消息、并将该消息进行散列得到哈希值，然后将哈希值与她的私钥结合起来生成数字签名。数字签名将作为该消息的唯一数字指纹。

当Bob收到消息时，他可以使用Alice提供的公钥来检查数字签名的有效性。这样，Bob可以确定签名是由Alice创建的，因为只有她拥有与该公钥所对应的私钥（至少这与我们所假设的一致）。

因此，Alice需要保管好私钥至关重要。如果另一个人拿到了Alice的私钥，他们就同样可以创建数字签名并伪装成Alice。在比特币的背景下，这意味着有人可以使用Alice的私钥，并可在未经她知晓的情况下转移或使用她的比特币。

为什么数字签名很重要？

数字签名通常用于实现以下三方面目标：数据完整性、身份验证和不可否认性。

数据完整性。Bob可以验证Alice的消息是否发生了篡改。消息中的任何变动都会产生完全不同的数字签名。

真实性。只要Alice将其私钥保管好，Bob就可以使用她的公钥来确认数字签名是由Alice本人所创建的，而非其他人所为。

不可否认性。生成签名后，Alice将来无法否认签名该签名，除非她的私钥以某种方式泄露出去。

案例

数字签名可以应用于各种数字文档和证书。因此，他们有几个应用程序。一些最常见的案例包括：

信息技术。增强互联网通信系统的安全性。

金融。数字签名可以应用于审计、财务报告、贷款协议等等。

法律。数字签名可以应用于各种商业合同和法律协议，包括政府文件。

卫生保健。数字签名可以防止处方和医疗记录的欺诈。

Blockchain。数字签名方案确保只有加密货币的合法所有者才能签署交易，并移动资金（只要他们的私钥不受侵害）。

局限性

数字签名方案面临的主要挑战主要局限于以下三方面因素：

算法。数字签名方案中使用的算法对质量要求很高。其中包括可靠的散列函数和加密系统的选择。

实施。如果算法很完备，但却没有一个良好的实施方案，数字签名系统也可能会出现隐患。

私钥。如果私钥丢失或以某种方式泄露，则真实性和不可否认性将得不到保证。对于加密货币用户而言，丢失私钥可能会导致重大的财产损失。

电子签名与数字签名

简而言之，数字签名可以理解为是一种特定类型的电子签名，特指使用电子化的方式签署文档和消息。因此，所有数字签名都可认为是电子签名，但反之并非如此。

它们之间的主要区别在于身份验证方式。数字签名需要部署加密系统，例如散列函数、公钥加密和加密技术。

总结

散列函数和公钥加密是数字签名系统的核心，现已在各种案例中使用。如果实施得当，数字签名可以提高安全性，确保完整性，便于对各类数据进行身份验证。

在区块链领域，数字签名用于签署和授权加密货币交易。它们对比特币尤为重要，因为数字签名能够确保代币只能由拥有相应私钥的人使用。

虽然我们多年来一直使用电子和数字签名，但仍有很大的发展空间。如今大部分的公文仍然还是基于纸质材料，但随着更多的系统迁移到数字化中，我们还会看到更多的数字签名方案。