Что такое атомарные свопы и как они применяются

Атомарные свопы — это автоматические контракты для обмена криптоактивов между блокчейнами. Механизм смарт-контрактов полностью устраняет необходимость в централизованных сторонних организациях (биржах или обменниках) при совершении сделок и освобождают от риска контрагента. Это один из немногих по-настоящему децентрализованных методов проведения сделок по обмену криптоактивов.

Как работают атомарные свопы

«Атомарный» (неделимый) — это термин для обозначения процессов, которые либо выполняются целиком, либо не выполняются вовсе. Другими словами, атомарный своп имеет функции, которые гарантируют, что обе стороны сделки выполнят все заранее заданные условия для завершения обмена. Выполнение условий гарантируется смарт-контрактами. При отказе одной из сторон или технических проблемах вся операция полностью отменяется.

В атомарных свопах используются смарт-контракты с блокировкой хэша и временной привязкой (HTLC). В этих контрактах применяется механизм создания и сравнения отпечатков данных — хэш-функция. Кроме того, контракт устанавливает ограничение по времени — транзакции отменяются, если хотя бы одна из сторон не выполнила условия сделки в течение заранее определенного периода.

Например, две стороны могут договориться об установке двухчасового ограничения по времени для атомарного свопа. В этом сценарии контракт вернет депонированные монеты их первоначальным владельцам, когда пройдет два часа и не все условия сделки будут выполнены. Смарт-контракт HTLC требует два криптографических ключа:

• Ключ блокировки хэша (Hashlock key). Этот ключ гарантирует, что сделка будет завершена только тогда, когда обе стороны представят криптографические доказательства того, что они выполнили условия транзакции.

• Ключ временной привязки (Timelock key). Это механизм безопасности, который помогает участникам сделки устанавливать крайний срок для совершения атомарного свопа. Механизм гарантирует, что депонированные монеты вернутся участникам сделки, если своп не завершен по той или иной причине до истечения крайнего срока.

Как исполняются атомарные свопы

Предположим, что Пользователь А и Пользователь Б согласились совершить атомарный своп для BTC и ETH. Пользователь Б хочет обменять свой 1 BTC на 15 ETH Пользователя А.

Сначала Пользователю Б нужно создать адрес контракта, на который он отправит 1 BTC. После того, как он совершил транзакцию, контракт автоматически генерирует специальный ключ, доступ к которому имеет только Пользователь Б. Этот ключ разблокирует деньги, которые пользователь отправил на смарт-контракт.

Контракт использует этот ключ для создания хешированного представления или зашифрованной формы ключа. Затем Пользователь Б отправляет хэш ключа Пользователю А. Таким образом, Пользователь А имеет доступ только к хэшированной форме кода доступа, используемого для блокировки 1 BTC Пользователя Б. Этот хэш служит подтверждением того, что он пользователь Б заблокировал деньги в контракте, но Пользователь А пока не может получить к ним доступ или вывести их из контракта.

После получения хэшированного ключа Пользователь А использует его для создания собственного адреса контракта, на который он вносит свои 15 ETH. После того, как обе стороны заблокировали свои деньги в смарт-контракте, Пользователь Б может потребовать получение 15 ETH, поскольку у него есть доступ к паролю, который раскрывает ключ, используемый Пользователем А для блокировки монет в смарт-контракте.

В процессе разблокировки адреса контракта Пользователя А, Пользователь Б раскрывает второму участнику сделки свой пароль. Пользователь А использует его для получения 1 BTC и завершения сделки. По сути весь процесс атомарного свопа сводится к способности обеих сторон предоставить криптографические доказательства своих действий.

Пользователь Б должен был сначала зашифровать ключ, а затем отправить его Пользователю А. Поскольку у него был оригинальный ключ, он может потребовать криптоактивы, которые Пользователь А заблокировал в смарт-контракте с помощью зашифрованного ключа. Однако в качестве одного из условий разблокировки криптоактивов Пользователь Б должен предоставить Пользователю А исходный ключ. После этого Пользователь А может получить доступ к ключу и использовать его для получения 1 BTC.

Зачем нужны атомарные свопы

Атомарный своп — важный механизм взаимодействия блокчейнов, поскольку он устраняет необходимость в посредниках, например, биржах криптовалют, при сделках с криптоактивами,  Благодаря этому трейдеры могут совершать межсетевые транзакции, не полагаясь на инфраструктуры централизованных торговых платформ.

Поскольку посредники не участвуют в атомарных свопах, транзакции проходят быстро, более доступны и исключают инциденты безопасности, связанные с биржами на основе кастодиальных операций. Пользователи сохраняют контроль над своими криптоактивами, так как все транзакции выполняются из их личных кошельков.

Кроме того, межсетевая торговля через атомарные свопы способствует созданию функционально совместимой криптовалютной экосистемы. Благодаря атомарным свопам проще проводить транзакции в нескольких блокчейнах. Кроме того, атомарные свопы устраняют риск контрагента – сделка совершается либо в полном объеме, либо не совершается вообще.

Развитие атомарных свопов

Механизм атомарных свопов был впервые описан разработчиком Серхио Лернером (Sergio Lerner) в 2012 году. Идея заинтересовала сообщество, но некоторые процессы свопов не были конкретизированы. Год спустя Тир Нолан (Tier Nolan) разработал более надежную процедуру проведения атомарных свопов. Но только четыре года спустя, когда команда Decred совершила атомарный своп между Decred и Litecoin, механизм был впервые успешно проверен в реальном блокчейне. Несколько дней спустя основатель Litecoin Чарли Ли (Charlie Lee) написал в Твиттере, что процесс был успешно воспроизведен для свопа LTC и BTC.

Первоначальный дизайн атомарного свопа требовал, чтобы обе стороны транзакции загружали на свое устройство полную версию блокчейнов криптовалют, которые они планировали обменивать. Через месяц после того, как Decred и Litecoin провели первые атомарные свопы, разработчики проекта Komodo представили «облегченную версию» атомарных свопов, требующую только открытия специальных платежных каналов. При этом участникам сделки не нужно загружать блокчейны криптоактивов или ждать, пока валидаторы подтвердят транзакции.

В 2017 году разработчики Zcash продемонстрировали рабочую версию инструмента XCAT (cross-chain atomic trades – атомарные сделки между блокчейнами), при помощи которого можно провести своп BTC на ZEC и обратно. Спустя несколько месяцев был проведен первый атомарный своп между Bitcoin Cash и Decred.

В 2019 году платформа Qtum провела атомарные свопы в основной сети Биткоина, а Blockstream запустила атомарные свопы на сайдчейне Liquid. Были и попытки создать торговые площадки с поддержкой атомарных свопов. В 2019 году была запущена децентрализованная биржа Sparkswap для биткоина с поддержкой Lightning и атомарных свопов. Однако спустя год площадка закрылась из-за малого количества пользователей и низкой ликвидности.

Возможно развитие индустрии DeFi, общий курс сообщества на децентрализацию, а также поддержка атомарных свопов крупнейшими блокчейнами дадут толчок развитию технологии в ближайшие годы. Однако, по состоянию на 2021 год, атомарные свопы по-прежнему остаются удобной и безопасной, но редкой формой сделки, устраняющей необходимость в контрагентах и позволяющей пользователям сохранять контроль над своими криптоактивами.