Что такое атомарные (атомные) свопы? Подробное описание

Атомные свопы: что это такое?

Прорыв в исследованиях атомарных свопов произошел примерно в мае 2013 года, когда Тир Нолан подробно расписал процедуру атомных свопов. Тир Нолан, собственно, считается изобретателем этих атомных свопов.
В этом гиде мы подробно разберем, как работают атомарные свопы и какие преимущества сулит их внедрение экосистеме.

Проблемы централизованных бирж и обменников

Предположим, у Алисы есть биткоин и она хочет продать его за лайткоины. Точно так же у нас есть Боб, у которого есть лайткоин, но который хочет получить немного биткоинов взамен. Обычно, чтобы осуществить такой обмен, они ходят на централизованную биржу, продают свою крипту и покупают новую крипту. Но у таких бирж есть куча проблем.

#1. Уязвимости для взломщиков
Централизованные обменники зачастую имеют уязвимости, которые можно использовать для взлома. Наверное, самый печально известный пример из таких случаев, это взлом Coincheck, которую взломали на 550 миллионов NEM. Худшее во всем этом то, что взлом существенно снизил любовь к криптовалютам в Японии, а Япония традиционно славится своим хорошим отношением к крипте.

#2. Неправильное управление
Печально известный взлом Mt. Gox, с которой унесли биткоинов на 500 миллионов долларов, произошел в результате плохого управления CEO биржи Макса Карпелеса. Как об этом высказался Андреас Антонополус:
«Биржа Mt. Gox это системный риск для биткоина, смертельная ловушка для трейдеров и бизнес под управлением того, кто в нем ничего не смыслит».

#3. Необходимость в объемах
Биржи не могут совладать с изменениями спроса, особенно когда происходит резкое увеличение спроса. Знаете, почему цена BCH упала почти вдвое 12 ноября? Оказалось, был рост спроса, на который биржи не смогли отреагировать. Bithumb, в частности, закрылась на 90 минут и потеряла 60 000 BTC в объеме.
#4. Необходимость правительственных регулировок

Поскольку централизованные биржи зарегистрированы в отдельных странах, они подчиняются прихотям правительства. По этим и другим причинам централизованные биржи — не лучший путь к всеобщему принятию.

Что такое атомные свопы?

Атомные свопы — это одноранговый обмен криптовалют между двумя сторонами, без необходимости привлекать третье лицо вроде криптобиржи. В течение всего этого процесса пользователи имеют полный контроль над собственными приватными ключами.

20 сентября 2017 года Decred и Litecoin осуществили первую известную успешную имплементацию атомных свопов.

Другие интересные факты об атомных свопах:

Их можно напрямую осуществлять между отдельными блокчейнами с различными родными монетами
Или же их также можно осуществлять по каналам вне цепи и затем передавать в основной блокчейн
Атомные свопы также известны как кроссчейновая торговля

Как работают атомные свопы?

Давайте представим попроще. Две стороны, которые собираются участвовать в атомных свопах, принимают решение об общем секрете. Обе стороны будут обмениваться криптой только и только тогда, когда их секреты совпадают. Итак, если кто-то еще вмешается в этот обмен, он не сможет получить доступ к монетам, потому что не будет знать их секрет.
Хорошо, концепция вам понятна. Но как она работает на самом деле?

Для осуществления атомных свопов используются так называемые «хэшированные контракты с блокировкой по времени» (Hashed Timelock Contract, или HTLC). Если вы знакомы с lightning network, вы должны знать, как работают такие контракты. Сейчас мы коротко расскажем о них.

Что такое хэшированные контракты с блокировкой по времени?

HTLC — это особая форма платежных каналов. Платежные каналы — это, по сути, каналы вне основной цепи, которые работают с платежами.

Такой канал представляет собой двусторонний канал связи между участниками и позволяет им осуществлять вне блокчейна те взаимодействия, которые обычно проходят на блокчейне. Это позволит сократить время проведения транзакции, потому что вы больше не будете зависеть от третьей стороны вроде майнера, которая подтвердит вашу транзакцию.
Что нужно, чтобы создать такой канал?

Сегмент блокчейна блокируется мультисигом (multi-signature) или смарт-контрактом, который одобрен набором участников.
Участники взаимодействуют между собой, подписывая транзакции, не обращаясь к майнерам.
Весь набор транзакций затем добавляется на блокчейн.

Каналы можно закрыть в любой момент, определенный участниками. Закрытие может произойти по одной из следующих причин:

Истекло время. То есть, участники могут договориться держать канал открытым и закрыть его через два часа.
Превышен объем транзакций. То есть, можно договориться, что после оборота 100 долларов в эквиваленте открывается новый канал.

HTLC — одно из самых удобных применений платежных каналов.

Первые итерации платежных каналов использовали «блокировку по времени». HTLC добавляет также блокировку по хэшу, наряду с временем.

HTLC позволяет открывать платежные каналы, по которым средства могут быть переданы между сторонами до заранее согласованного срока. Эти платежи подтверждаются предоставлением криптографических доказательств. Наряду с этим, еще одна блестящая способность HTLC в том, что она позволяет сторонам отказаться от проведенного платежа и вернуть его плательщику. Идея в том, чтобы использовать систему транзакций с несколькими подписями, которые необходимо поставить для обмена.

Взгляните на изображение выше, взятое у Coin Central. Давайте посмотрим, что тут происходит.

У Алисы есть немного BTC, а у Боба есть немного LTC. Они хотят обменяться монетами.
Вдвоем они открывают платежный канал. Инициатор обмена (допустим, Алиса) затем создает адрес контракта.
Адрес контракта — это сейф с несколькими замками, который хранит средства и одного, и второго участника.
Создавая адрес, Алиса складывает в него свои биткоины и производит определенное значение.
Это значение выступает в роли ключа, поскольку произведенный им хэш выступает в роли замка на сейфе.
Сделав это, Алиса передает хэш Бобу.
Боб создает адрес контракта, используя хэш, который ему передала Алиса.
Затем Боб передает свои LTC на адрес контракта.
Только Алиса получает возможность разблокировать лайткоины на этом адресе, потому что у нее есть значение, сгенерированное конкретным хэшем.
Алиса может получить свои LTC, подписав транзакцию на контрактный адрес Боба, и Боб может получить свои BTC, подписав транзакцию на контрактный адрес Алисы.
Но до сих пор Боб не знает значение, которое генерирует хэш. Как же конкретно он разблокирует адрес?
Когда Алиса подписывает контрактный адрес Боба этим значением, она разблокирует адрес и раскрывает значение Бобу.
Боб, теперь зная значение, подписывает транзакцию для адреса Алисы и получает свои BTC.

Подведём итоги процесса.
Алиса создает числовое значение и генерирует хэш, который используется для создания контрактного адреса и откладывает на него BTC. Затем она отправляет хэш Бобу. Боб генерирует контрактный адрес при помощи этого хэша и откладывает свои LTC на него. Чтобы получить LTC, Алиса должна разблокировать адрес, используя свое значение. После получение своих монет, значение ключа передается Бобу. Затем он использует его, чтобы получить свои монеты.

Атомные свопы на блокчейне и вне блокчейна

Атомные свопы, как мы уже сказали ранее, могут проводиться как на блокчейне, так и вне блокчейна.
Атомные свопы на блокчейне (on-chain atomic swaps)
Decred и Litecoin удалось осуществить атомный своп на блокчейне. Такой своп осуществляется непосредственно на блокчейне криптовалюты. Для этого обе криптовалюты должны:

Поддерживать HTLC
Иметь один алгоритм хэширования

Атомные свопы вне блокчейна

Внеблокчейновые свопы, с другой стороны, проводятся на так называемом «слое 2». Первый атомный своп вне блокчейна был осуществлен между Bitcoin и Litecoin в ноябре 2017 года с использованием Bitcoin Lightning Network.

Как разные биржи осуществляют атомные свопы

Разные компании имеют разные способы осуществления атомных свопов.

#1. Komodo

Komodo — это децентрализованная биржа, и ее вклад в исследование атомных свопов почти невозможно переоценить. Давайте отправимся в прошлое. Всего через год после того, как Нолан представил идею протоколов атомных свопов, ведущий разработчик Komodo jl777 написал код, который позволил осуществить самые первые свопы.
Сперва этот код допускал только атомные свопы между активами NXT. Затем jl777 обновил код, чтобы можно было обменивать активы NXT с любыми монетами биткоин-протокола.
Летом 2017 года Komodo предприняла следующий шаг в направлении широкого распространения атомных свопов. Был разработан BarterDEX, первый пользовательский интерфейс для полностью функционирующего на атомных свопах криптотрейдинга. Komodo вскоре начала интегрировать десятки монет с протоколом биткоина и публично осуществлять тысячи атомных свопов на BarterDEX.
Через месяц после атомного свопа Litecoin-Decred, Komodo придумала метод осуществления атомных свопов с серверами Electrum.
Затем, в феврале 2018, Komodo удалось совместить Ethereum с монетами биткоин-протокола и осуществить своп между ETH и DOGE. Таким образом, Komodo был первым блокчейн-проектом, которому удалось осуществить этот подвиг.
К марту 2018 года технологии атомного свопа Komodo поддерживали сделки 95% всех монет и токенов. На момент написания этой статьи на BarterDEX, децентрализованной бирже Komodo, было проведено более 110 000 атомных свопов.
Как работает Komodo
Предположим, у Боба есть BTC и несколько KMD (токенов Komodo) на бирже. У Алисы тоже есть KMD и она хочет BTC. Как будет проходить атомный своп?
Сначала Боб размещает ордер на трейд на платформе Komodo.
Алиса видит предложение и принимает его.
Затем Алиса оплачивает комиссию в размере 0,15% от общей суммы сделки. Боб ничего пока не платит.
Как только она оплачивает комиссию, начинается атомный своп.
Затем Боб отправляет свой депозит, чтобы обеспечить адрес. Ни у кого нет доступа к этим средствам, пока не истечет время, отведенное на сделку, либо сделка не пройдет. Депозит должен быть в размере 112% от суммы изначально поставленного ордера.

Алиса отправляет свои токены KND на другой безопасный адрес. Как и у Боба, ни у кого нет к нему доступа.
Если сделка не пройдет, своп будет отменен. В таком случае Боб получит свои BTC обратно и Алиса получит свои KMD.
Если пройдет, Боб отправит BTC Алисе и завершит свою часть сделки.
После того, как Алиса примет платеж Боба, Боб получит возможность получить платеж Алисы в KMD.
Теперь процесс завершен.

#2. Blockchain.io

Blockchain.io внедряет атомные свопы, совмещая централизованные и децентрализованные компоненты. Их модель призвана поощрять торговлю на доверии.
Список ордеров централизован, чтобы обеспечить высокую ликвидность и также предлагает пользователю выбор — использовать ли атомные свопы для децентрализованного трейда.
Монеты, которые должны торговаться, блокируются в специальном договоре условного депонирования (эскроу) по смарт-контракту, после чего могут свободно торговаться. Торги протекают на платформе биржи. Когда сделка осуществлена, монеты можно выводить.

Преимущества атомных свопов

Взаимодействие между различными активами — огромная проблема криптовалют на сегодняшний день. Атомные свопы должны будут объединить пользователей всех этих разных монет, помочь им взаимодействовать друг с другом. Атомный своп делает систему «агностической к валютам». Поскольку люди с разными криптонакоплениями смогут взаимодействовать друг с другом, вполне вероятно, что люди будут более открыты для диверсификации своих накоплений, а не просто зависимы от нескольких монет.
Атомные свопы открывают двери для доверительных и бескомиссионных децентрализованных бирж.
Центральные биржи централизованы и подвержены атакам. Атомные свопы устраняют необходимость иметь третью сторону и делают торговлю максимально прямой.
Отложим атаки извне, централизованные биржи также уязвимы для внутренних проблем с обслуживанием и коррупции. Обслуживание кошельков или отключение вывода и ввода — особенные проблемы.
Атомные свопы дадут вам полный контроль над вашими деньгами.
Прямая торговля от кошелька к кошельку представляет децентрализацию в чистой форме. Биржи постоянно поддаются регулированиям извне, что делает весь процесс торговли все более централизованным.
Поскольку атомный своп напрямую соединяет два кошелька между собой, он удаляет все шаги и подтверждения, необходимые для централизованных бирж. Это более быстрый вариант.
Одна из лучших особенностей кросс-свопа — это удаление промежуточных токенов. То есть, если у вас есть LTC и вы хотите купить Decred на обычной бирже, вам придется продавать LTC за BTC, а затем покупать токены Decred. Атомные свопы позволят осуществить такую сделку одномоментно.
Биржи обычно берут большую комиссию, особенно когда вы пытаетесь перевести монеты на кошелек.

Ограничения атомных свопов

#1. Принятие
Первое ограничение атомных свопов, с которым они сталкиваются в своей нынешней итерации, состоит в том, что для осуществления атомных свопов две криптовалюты должны удовлетворять трем условиям.

Криптовалюты должны иметь один алгоритм хэширования
Обе криптовалюты должны иметь возможность активировать хэшированные контракты с блокировкой по времени
Необходима специальная программная функциональность

Сейчас эти характеристики существенно ограничивают количество криптовалют, которые на самом деле могут принимать участие в таких свопах. Но это не самое худшее.

Это, к сожалению, также ограничивает число компаний и пользователей, которые могут экспериментировать с ними уже сейчас. Потребуется некоторое время, прежде чем общие массы перейдут к использованию этих замечательных технологий.
#2. Скорость

Да, мы действительно отметили «скорость» как одно из преимуществ. Но.
В своей нынешней итерации атомные свопы требуют множества уточнений и улучшений, прежде чем станут достаточно быстрыми, чтобы справляться с огромными объемами данных. В этой области lightning network может существенно улучшить атомные свопы.

#3. Нехватка совместимости

И да, все больше кошельков приветствуют технологию атомных свопов. Но факт остается фактом: общее число совместимых кошельков и бирж относительно небольшое. Большая поддержка от большего числа обменников неизбежно приведет к более широкомасштабному использованию и исследованиям.

Заключение

Отсутствие масштабируемости и интероперабельности — две из самых больших проблем криптомира на текущий момент. С атомными свопами у нас появляется решение, которое может убить двух зайцев одним выстрелом. Это технология, которая имеет серьезный потенциал вывести нас на новый уровень криптотрейдинга. Будем надеяться, о ней не забудут.

Вы поняли, что такое атомные свопы? Подписывайтесь на наш канал в Телеграме.