哈希時間鎖定協議技術想法的提出，最早應源于2013年BitcoinTalk論壇里的一場討論 ；而技術的實際落地，又與比特幣的閃電網絡有關聯。在閃電網絡中，為實現兩個用戶之間的小額支付通道，用戶需提前鎖定自己的部分款項，兩用戶涉及該部分款項的交易在鏈下進行。一段時間后，款項的最終分配確定下來，該分配方案再上傳至主鏈（圖1）。這樣一來，即可使大量的小額交易在鏈下進行，提高了比特幣網絡的交易吞吐量。
圖1 閃電網絡示意圖
閃電網絡中用于鎖定用戶款項的哈希鎖合同（Hashed Timelock Contracts, HTLC）技術啟發了后來的開發者們。代幣與代幣之間的交易，需要經由中間人的轉換，這其中的關鍵在于取得各方的信任。而對代幣進行鎖定的過程，正是一個可以產生信任的質押過程。
以一筆虛構的交易為例。假如1個比特幣與10個以太幣的價值等同，發送者(Sender)手上擁有1.1個比特幣，希望購買接收者(Receiver)提供的價值10個以太幣的服務。則發送者可以聯系一個同時具有比特幣地址與以太坊地址的連接方(Connector)，并協商好代幣轉換的手續費為0.1個比特幣。那么交易的流程如下圖（方案一）：
圖2 代幣交易方案示意圖
在這一過程里，風險較高的是傳輸1.1比特幣的步驟：連接方有可能在收取1.1個比特幣后馬上退出交易，使得發送方利益受損。合理的方案是把比特幣的交付延后處理。當以太幣實現交付后，再進行比特幣交付，交易風險即轉移至連接方（方案二）。
為了同時保障連接方的利益，需解決的問題是確保接收方在獲得10個以太幣的同時，發送方的1.1個比特幣也送往連接方，兩個事件需要同時發生。這實際上是交易“原子性”的體現：要么款項完全實現轉移，要么款項完全未轉移，不存在中間的狀態。這一問題由預共享密鑰(Pre-Shared Key, PSK)技術解決。
如果把1.1比特幣看做一個交易包，10以太幣看做另一交易包，在PSK技術中，這兩個交易包都由同一個密鑰啟動，從而實現“兩者同時發生”。
發送方預先由加密算法得到一個密鑰，把密鑰發送給接收者，把相關信息發給連接方。同時，發送方將自己的1.1個比特幣鎖定在交易包1里，需要密鑰才能轉移款項。
連接方通過發送方給出的信息，制作一個包含10個以太幣的交易包2并發給接收者。當接收者用密鑰打開交易包2時，接收者獲得10個以太幣，同時密鑰也被發送給連接方，連接方即可以使用該密鑰獲得交易包1里的1.1個比特幣。這樣一來即實現了代幣之間的互換。
圖3 使用哈希時間鎖定協議的交易過程
為避免款項鎖定時間過長，交易包一、二均需約定限制時間，超出時間后款項即解鎖、返回原地址，這就是時間鎖(Timelock)功能。而上文提到的預共享密鑰則使用了哈希加密(Hashed)，因此該技術方案被稱為哈希時間鎖定協議(Hashed-Timelock Agreements)。
這一技術依然存在一定的局限性：
（1） 連接方需承擔一定風險。在PSK技術中，連接方需向交易包1注入密鑰才能獲得比特幣，也就是比特幣和以太幣的交付并非完全在同一時間發生。由于兩個幣種的交付均約定了限制時間，若交易包2的限制時間大于交易包1，有可能使得接收者獲取10個以太坊后，連接方無法收回應得的1.1個比特幣，蒙受損失。這一風險可通過設定交易包1的限制時間總大于交易包2來避免。
（2） 對于不支持哈希時間鎖技術的區塊鏈項目，只能通過另外的賬本平臺進行上述過程。額外的記賬平臺可保存代幣之間轉移的交易記錄。然而由于記賬平臺本身不發生代幣的轉移，本質上記錄的是賒賬、借賬的信息，需交易雙方之間相互具備充足的信任，交易才可進行。而通過賬本平臺，只要保證雙方具備信任基礎，非區塊鏈的資產亦可通過這一記賬方式進行交換。
本質上，不同資產之間的交易、流轉，只需提供信任基礎（產生聯系），保證交易的原子性（資產交割），即可進行。而在哈希時間鎖定協議中，代幣的鎖定實現了資產質押，為交易提供了信任基礎。而密鑰的傳遞，則保證了交易的原子性。同時時間鎖的引入，避免了交易時間過長而造成的糾紛或意外。除區塊鏈項目外，這一模式可應用到不同資產類別的流轉中。
哈希時間鎖定協議技術已由Ripple Interledger項目基本實現，在可運行智能合約的區塊鏈項目中，幣幣交易的落地或將逐漸變得普遍。這一技術提供了一種區塊鏈項目生態的可能性：如BTC等主流區塊鏈項目作為主結算系統，而其他應用項目針對性地解決用戶的不同需求。當用戶享受服務、進行結算時，使用代幣互換技術進行支付。這樣一來，主流項目傳遞價值；應用項目面向細分需求，同時為主流項目分攤服務壓力；用戶各取所需。最終將構建起一張全球共用的可信任的結算網絡，在此基礎上運行一切去中心化的應用，真正實現豐富的區塊鏈應用生態。
參考文獻：
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[6]Two-Phase Commit, [EB/OL], http://foldoc.org/two-phase%20commit
作者：陳致佳、蒙繹澤、江澤武
