QUO:一文了解兩步原子交換協議LiquiDEX

注：原文作者是blockstream研究員Leonardo Comandini。

長話短說：LiquiDEX 是一個在 Liquid網絡上執行兩步原子交換（atomic swaps）的協議，它只需要交換方的單次交互，這極大地改善了用戶體驗。而使用該協議，我們可以構建出更復雜系統的構建塊，例如自動 OTC 交易柜臺、拍賣平臺甚至去中心化交易所 (DEX)。

注：LiquiDEX的產品還不可用。

Liquid網絡是一個具有發行資產和保密交易（CT）的比特幣側鏈。

Liquid 的原生資產是 L-BTC（Liquid bitcoin），它相當于比特幣的一個錨定幣。

和以太坊一樣，用戶也可以在Liquid 網絡上發行代表數字資產的token，一個例子就是Tether USD（USDT）。

和比特幣一樣，Liquid使用了一種UTXO模型，而它們的交易結構也相似。

下面是一筆簡化的比特幣交易，其中Alice 發送 1 BTC 給 Bob：

下面則是一筆簡化的Liquid 交易，Alice 向 Bob 發送 0.5  L-BTC以及1000 USDT：

然而，因為使用了保密交易（CT）技術，Liquid網絡的輸入和輸出是不可見的，因此外部觀察者無法看到實際金額和資產。

這對交易者來說特別有用，通常而言，交易者并不想透露他們的操作，因為這些信息可能會影響到市場價格。

在上面的例子中，所有的輸入都屬于Alice，但情況并非一定如此：一些輸入可能屬于Alice，而另一些輸入可能屬于 Bob。

假設 Alice 想用L-BTC交換一些USDT，而Bob 想做相反的事情，則Alice 和 Bob 可以合作構建這樣的交易：

交易完成后，Alice 發送了0.5 L-BTC 并收到了600 USDT， 而Bob 發送了 600 USDT，并收到了 0.5 L-BTC。

Crypto.com：并不像金融時報聲稱的那樣依賴自營交易作為收入來源:金色財經報道，Crypto.com稱，它并不像英國《金融時報》聲稱的那樣依賴自營交易作為收入來源。擁有內部做市商不是一種有爭議的做法。??雖然我們確實有一些做市活動，例如，我們在美國為我們受CFTC監管的產品Up/Downs擁有內部做市商。??這種做市活動是一種受監管的做法，只要有一個公平的競爭環境，即所有做市商都必須遵循相同的規則集，以確保市場公平和誠信。?

金色財經此前報道，英國《金融時報》周一報道稱，Crypto.com擁有自營交易和做市團隊，但聲稱不依賴自營交易作為收入來源。[2023/6/20 21:48:22]

交易要么發生，要么不發生（它不會部分發生），這使得交易是“原子”的，這就是一筆P2P 原子交換交易，Alice 和 Bob 交換了一些資產，他們之間彼此并不信任，也不需要信任一個第三方。

在 Liquid 上支持原子交換的第一個實現是Liquid Swap Tool，它使用了一個三步協議。

其中第一步是 Alice 提出一筆swap交易：

第二步是Bob 接受這個提議：

然而這筆交易還沒有準備好被廣播，我們需要第三步，其中Alice來最終確定這個提議：

這 3 個步驟是使swap交易與標準交易無法區分的必要步驟。但是，它也存在著一些缺點。

該協議分析起來會更復雜。由于不同的原因，它可能會在不同的步驟失敗，也許是提議格式不正確，交易不再有利可圖，那么一方可能會中止協議。

Alice 還需要在線才能完成協議。 如果 Alice 花費太多時間來完成，Bob 可能會進行另一次swap交易并使他接受的提議無效。

這使得用戶體驗變得繁瑣，并且很難將這些swap交易集成到其他服務中。

而一個兩步協議將解決大多數的問題，事實上，兩步協議的用戶體驗非常類似于“發送交易”：Alice詢問她想要交換什么，然后最終交換發生。

在過去的幾個月里，我們構建出了LiquiDEX這個想法。

LiquiDEX 是一個在 Liquid 網絡上執行原子交換的兩步協議。

美國財政部正在研究如何使用數字美元來保護隱私:金色財經報道，負責金融機構的助理部長Graham Steele表示，美國財政部一直在研究如何使潛在的數字美元的零售交易盡可能保持私密和匿名，盡管他說美國還沒有決定是否推進中央銀行數字貨幣（CBDC）的發展。

然而，Steele也指出了零售業CBDC可能存在的風險，特別是運行的危險。最近的美國銀行業動蕩表明，\"使存款流動的技術只會越來越快，\"這增加了高速、恐慌性的資金流動的危險。斯蒂爾說，一個由財政部領導的小組正在研究建立美國中央銀行數據中心的可能性，\"該小組正在評估與全球金融領導地位、國家安全、隱私、非法金融和金融包容性有關的政策目標。[2023/6/14 21:34:44]

該協議涉及到了兩方：Maker 和 Taker，其中Maker 想要發送一些資產并接收一些其他資產作為交換，它創建 LiquiDEX 提議并發送給 Taker。Taker 接受該提議，并在 Liquid網絡上結算swap交易。

版本：數字，可選的非負整數，默認為 0，

tx：字符串，十六進制編碼的簽名 Liquid 交易，

輸入：對象數組，交易輸入的非盲信息；item具有以下屬性：Asset：字符串，十六進制編碼的資產，聰：以聰為單位的整數數量，assetblinder:字符串，十六進制編碼的資產盲注，amountblinder: 字符串，十六進制編碼的數量盲注，

輸出：對象數組，交易輸出的非盲信息；item具有相同的輸入對象格式。

Asset、assetblinder 和 amountblinder 與 Elements Core 一致地進行十六進制序列化，這與它們的字節序列化相反。

LiquiDEX 提案格式定義了 Maker 和 Taker 必須達成一致的內容。其他一切都可以由雙方任意選擇以實現所需的行為。

讓我們分析一個他們可能選擇做什么的例子。

Maker 有一個UTXO U_xA持有x數量的A資產，而他想要將其資產交換成y數量的B資產。

Maker創建了一筆交易，花費單個UTXO U_xA并接收y數量的B資產。

Aavegotchi開發商2022財年收入增長200%:5月29日消息，Web3 游戲 Aavegotchi 開發商 PixelCraft Studios2022 財年收入增長 200% 至 1130 萬美元，但其費用飆升 609% 至 1080 萬美元，利潤同比下降 82% 至 57.4 萬美元。[2023/5/29 9:48:56]

Maker屏蔽（blinds）這個輸出。在實踐中，這有一些重要的挑戰，權衡和實現細節將在下一節中討論。

Maker 使用SIGHASH_SINGLE | SIGHASH_ANYONECANPAY 對（唯一）輸入進行簽名，這允許 Taker 添加更多的輸入和輸出，而不會使 Maker 簽名無效。

其他Maker按照上述規定創建 LiquiDEX 提議，并將提議發送給 Taker。

Taker 收到提議，并進行一些驗證，其中可能包括：

輸入和輸出數組的長度為 1；

tx 是有效的 Liquid 交易；

tx 有 1 個輸入和 1 個輸出；

tx 輸入未花費；

tx 已簽名，并且簽名與SIGHASH_SINGLE | SIGHASH_ANYONECANPAY有效；

輸出承諾（commitment）匹配輸出的非盲信息；

先前的輸出承諾匹配輸入的非盲信息；

Taker 添加一個輸出，該輸出接收x數量的A資產。

Taker為交易提供資金，即他為資產B和費用添加輸入，根據需要更改輸出，以及顯式費用輸出。

Taker使用提議中的非盲信息來屏蔽交易。

Taker用SIGHASH_ALL對新添加的輸入進行簽名。

Taker廣播交易，一旦這筆交易被納入一個區塊，這筆swap交換交易就被結算了。

LiquiDEX 有一些權衡，我們在這里總結一下。

優點：

更好的用戶體驗。

對swap交易參與者的要求較低，Maker 提出提議，然后可以離線，然后Taker接受提議，幾分鐘后完成結算；

Doodles聯創通過抵押49枚Doodles貸出近250枚ETH:金色財經報道，Moonbirds母公司Proof研究總監NFT statistics.eth發推稱，Doodles聯合創始人poopie目前通過NFTfi將共計49個Doodles作為抵押品，共獲得近250枚ETH的貸款，APR為29%-55%不等，到期日絕大部分在2月18日。此外在2月12日poopie以17.2973 ETH的價格購買Doodle 3552，該Doodle上次成交價為15 ETH。

poopie回復稱，“在過去的幾年里成功貸款1000多枚ETH，有一次我睡著的情況下從貸款人那里買回Doodles，盡管FP更低。”[2023/2/13 12:03:28]

協議更容易分析。

更容易集成到更復雜的系統中。

Maker 不會從 Taker 那里了解到破盲信息（unblinding information）。

缺點：

Maker 發送單個 UTXO，如果金額不是所需的，則需要進行額外的交易。

更少的匿名性，LiquiDEX交換是可識別的，因為SIGHASH_SINGLE | SIGHASH_ANYONECANPAY在交易中可見。

現在，我們來展示一些 LiquiDEX 支持的應用例子。

假設Maker想要把L-BTC賣掉換成USDT或L-CAD，他可以使用相同的 UTXO提出兩個提議，一個發送L-BTC 并接收 USDT，另一個發送L-BTC 并接收 L-CAD。由于 UTXO 只能使用一次，所以他要么是收到USDT，要么是收到L-CAD。

Taker可以使用多個提議構建其交易，例如：

我們還可以實現一項服務，它接受用戶的提議并負責匹配它們，這種服務既可以使用其他用戶的資金，也可以使用自己的流動性資金。

Alice 發行了一種新資產，我們稱之為 NFT。Alice 可以為此舉行拍賣會，她公布了自己想要發送的輸出的資產、數量和盲注（blinder），并將接受交換L-BTC（或她想要接收的任何其他資產）的提議。過了一段時間后，她會接受對她來說更有利可圖的提議。

今日恐慌與貪婪指數為11，等級仍為極度恐慌:金色財經消息。今日恐慌與貪婪指數為11（昨日為12），恐慌程度較昨日小幅上升，等級仍為極度恐慌。注：恐慌指數閾值為0-100，包含指標：波動性（25%）＋市場交易量（25%）＋社交媒體熱度（15%）＋市場調查（15%）＋比特幣在整個市場中的比例（10%）＋谷歌熱詞分析（10%）。[2022/5/25 3:39:44]

如果她想以一定的價格出售該NFT資產，那么她可以提出提議并希望有人接受它。

一組用戶可使用點對點的方式在彼此之間中繼提議，以維護一個去中心化的訂單簿，這將是一個去中心化的交易所（DEX）。

當我們確信這個想法實際上是可行的之后，我們就開始對越來越復雜的原型進行迭代。

第一次迭代的所有輸入和輸入都是非盲的。它需要一個 Elements Core 節點以及一個沒有額外依賴項的小型 Python 腳本來運行協議。

然后我們增加了對taker使用盲輸入和輸出的支持。

這需要一個額外的依賴項wally?來執行一些加密操作。

剩下的步驟是允許maker 也使用盲輸入，我們這樣做了，但不幸的是，實際的實現失敗了。

使用保密交易（CT），非盲信息在輸出字段之一（范圍證明——rangeproof）中加密。當收到交易時，這個非盲信息被解密并用于支出。然而，交易簽名不涵蓋此類字段。因此，Taker 可以替換其價值，而 Maker 將無法blind這筆交易。

解決這個問題的一個方法，是在本地保存每個提議的非盲信息，而不依賴于rangeproof數據。不幸的是，這與elements-cli 是不兼容的。 因此，我們不得不尋找新的想法來完成我們的實施。

我們需要一個讓我們能以最少的開銷進行實驗的錢包。我們選擇從使用 Electrum 服務器的Blockstream GDK Rust? 實現開始。這個想法是去除所有不需要的功能，以獲得一個非常簡單但有效的 Liquid Electrum 錢包。經過了數個月的努力之后，我們搞出了BEWallet。

然后我們添加了 LiquiDEX 支持，在這樣做的同時，我們試圖最大限度地減少用戶應該備份的數據量。Electrum 錢包（單簽名）備份通常包含一個BIP39助記詞，但LiquiDEX還需要其他的東西。瑣碎的辦法是堅持所有提出的提議，但我們可以做得更好。

首先，我們可以確定性地推導出資產blinder以及金額blinder 。此外，交易有一個 Maker 不使用的字段，即 nonce commitment。此字段已簽名，因此可用于存儲一些有用的數據。我們想為資產存儲 32 個字節，為數量存儲 8 個字節，但我們只有 32 個字節（和 1 個位）可用。

我們選擇使用 AES GCM IV 加密 nonce 字段中的金額，因為我們已經將其作為加密本地數據庫的依賴項。

相反，資產將被迫違背資產承諾。當提出提議時，錢包將保留它可能在本地收到的資產。在揭盲時，它會嘗試所有先前保留的資產，直到找到匹配項為止。

如果我們在另一臺設備上恢復錢包呢？我們可以導出上一個錢包中的資產列表，如果丟失了，我們可能會記住它，因為我們可能只交易最受歡迎的資產，或者我們甚至可找到在 Liquid 上發行過的所有資產并嘗試所有這些資產。

不管怎樣，這可能會在未來進行一些改進，我們只是想要一些現在有效的東西。BEWallet 在早期仍然是一個附帶項目，它可能會存在漏洞，因此要測試的話，請使用少量的資金。

安裝BEWallet錢包：

Maker 列出其代幣以選擇要交換的代幣：

然后制作提議：

并將該提議發送給接受它的Taker：

$ bewallet-cli --mainnet --electrum-url blockstream.info:995 --data-root $PWD --mnemonic "$MNEMONIC" liquidex-take --proposal '{"version":0,"tx":"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","inputs":[{"asset":"beebee1a548fbb20280e539b697de076d87859a25c2983ebc55f2d8bec40abc3","asset_blinder":"299999a36875bdb950a232de77f4d81fecf7fc073bb93e28940929e4b130edbc","amount_blinder":"c44f9bdb17a0754231305b36fcd046de567210689cc6de1eb11778a51b921d52","amount":5}],"outputs":[{"asset":"8026fa969633b7b6f504f99dde71335d633b43d18314c501055fcd88b9fcb8de","asset_blinder":"ee390be3dd1e53d1f723e1007234fa3074691a7d5f1cfdbd75e0255284ee40b1","amount_blinder":"70b0d48bc015e4930d4688ca67379e4a637a78c70f573fc009cf1cc1bfe32e3a","amount":5}]}' --broadcast

1980adeb659579e3d5fca673ab00e2f9a4fb933bfcabc0d52946ad3260552882

這導致了這筆交易?，它可以被maker 部分揭盲，而被taker完全揭盲。

請注意，可以使用 taker-cli.py 和一個Elements 節點執行 Taker 步驟。

BEWallet LiquiDEX 實現現在已經可以工作了，但它遠非完美，我們削減了一些內容，在不久的將來，我們還會實施很多可能的優化和界面改進。其中有幾個改進是我們很想去實現的，但我們必須要多等待一點時間。

我們想擺脫自定義JSON 格式以使用部分簽名Elements交易，但是這還沒有準備好。

那么我們寧愿降低 Maker 及其揭盲程序的復雜性，這可以使用 SIGHASH_RANGEPROOF? 來完成，這是一種新的sighash類型，其也涵蓋了范圍證明（rangeproof），但是，我們需要等待它的部署。

一旦我們同時擁有兩者，任何支持 PSET 的錢包都可以以最少的更改實現LiquiDEX。

Liquid網絡是具有原生資產的區塊鏈，它允許兩方或多方合作構建交易。這種交易可能包括雙方之間的資產交換，換言之即一筆P2P原子交換。

這個swap交換協議的初始實現分為3個步驟。然而，它有幾個問題，主要是用戶體驗會變糟。

LiquiDEX 是一種執行兩步 P2P 原子交換的協議。這通過要求 Maker 和 Taker 之間的單次交互來改進用戶體驗，并做出合理的妥協。

LiquiDEX 更容易集成到其他系統中，并且可以成為實施 OTC 交易柜臺、拍賣系統、DEX等的構建塊。

而BEWallet則是一個支持LiquiDEX的可用Liquid Electrum 錢包。

致謝

我要感謝 Riccardo Casatta，是他提出了最初的想法，Luca 和 Valerio Vaccaro 幫助我進行了測試，特別是 Valerio 建立了liquidex.it，這是一個上傳提案的網站，此外他還提出了拍賣系統的想法。

Tags：QUOUIDQUIDLIQQuontralSQUIDGROW幣PIXELSQUIDLiquid Staked ETH

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