Атомарные свопы

Что такое атомарные свопы

В криптовалютной отрасли атомарным свопом называется обмен криптовалют, который осуществляется без посредничества бирж или обменников, а следовательно без необходимости доверять кому-либо (в том числе и тому, с кем меняешься).

Когда впервые видишь словосочетание “атомарный своп”, может быть непонятно, при чём здесь своп и атомы.

Те, кто торгует на форексе, привыкли, что слово “своп” (swap) используется для обозначения разницы процентных ставок. Однако основное значение этого английского слова – обмен. И чаще всего на финансовых рынках оно употребляется именно в этом значении.

А слово “атомарный” означает единый, неделимый. Атомы здесь ни при чём. Точнее, атом назвали атомом именно потому, что ошибочно считали его неделимым. А атомарными операциями называют такие операции, которые либо выполняются целиком, либо не выполняются вовсе.

Так и при атомарном свопе: два участника обмена отправляют друг другу криптовалютные транзакции в двух разных блокчейнах, но ни одна из двух транзакций не будет считаться состоявшейся, если не состоялась другая. Данное условие прописывается в параметрах обеих транзакций. То есть невозможно отделить один компонент обмена от другого.

Либо каждый участник отдаёт ненужную ему криптовалюту и получает взамен нужную, либо каждый участник остаётся с тем активом, который у него был изначально.

В ходе атомарного свопа никто не может никого обмануть. Никто не может забрать одну криптовалюту, не отдав при этом другую. И для обеспечения добросовестности не нужны никакие гаранты и никакие доверенные лица.

Как это работает с технической точки зрения

Для проведения атомарного свопа необходим смарт-контракт. Принцип действия этого контракта несложен, поэтому его можно реализовывать и в блокчейнах, поддерживающих лишь ограниченный функционал смарт-контрактов: например, в блокчейне Биткоина, Лайткоина, Догикоина или Монеро.

Интересно, что именно в таких блокчейнах, а вовсе не в блокчейнах с продвинутыми смарт-контрактами, изначально и появились атомарные свопы.

В блокчейнах, работающих по принципу блокчейна Биткоина, есть команды CLTV и P2SH. Если добавить эти команды к двум транзакциям, то получится смарт-контракт, который создаёт что-то вроде кода протекции, не позволяющего провести одну транзакцию без проведения другой. Правильнее этот код протекции назвать дополнительными электронными подписями, которые необходимы для проведения следующей транзакции с монетами, задействованными в атомарном свопе.

Электронная подпись представляет собой пару ключей: открытый и закрытый. Закрытый ключ нужен для того, чтобы зашифровать сообщение, а открытый - чтобы расшифровать. Если открытым ключом из пары удалось расшифровать сообщение, то это означает, что сообщение было зашифровано закрытым ключом из той же пары (иными словами, “подписано” владельцем закрытого ключа).

Имея закрытый ключ, можно воссоздать открытый. Но обратная операция невозможна: получить закрытый ключ из открытого нельзя.

Чтобы смарт-контракт атомарного свопа мог проверить электронную подпись, созданную в сети другой криптовалюты, ему нужен доступ к блокчейну этой криптовалюты. Такой доступ появляется благодаря тому, что на компьютерах, инициирующих атомарный своп между двумя криптовалютами, запускается полная нода обеих криптовалют. Все транзакции, поступающие в обе криптовалютные сети, записываются на этих компьютерах в локальные файлы, которые доступны смарт-контрактам для проверки.

Технически процедура атомарного свопа выглядит следующим образом:

1. У Маши есть биткоины, у Вани есть лайткоины. Они хотят поменяться. Для этого и Маша, и Ваня запускают на своих компьютерах полные ноды обеих криптовалютных сетей: Биткоина и Лайткоина.
   

   

2. Маша отправляет на адрес Вани транзакцию и указывает в параметрах этой транзакции условия, при которых Ваня может распорядиться монетами. Тем самым Маша создаёт в блокчейне Биткоина смарт-контракт. Ваня создаёт аналогичную транзакцию в блокчейне Лайткоина. При создании этих транзакций генерируются дополнительные электронные подписи (пары ключей).
   

   

3. Увидев в блокчейне Лайткоина пришедшую от Вани транзакцию, Маша присылает Ване открытый ключ из сгенерированной ею дополнительной электронной подписи. Ваня, увидев, что на его адрес поступили биткоины, отправляет Маше открытый ключ из своей подписи.
   

   

4. Ваня пытается провести транзакцию с полученными биткоинами, то есть отправить их ещё куда-то. В параметры этой транзакции Ваня помещает сообщение, подписанное закрытым ключом из той дополнительной подписи, которую Ваня сгенерировал при переводе лайткоинов. То же самое делает и Маша, используя свой ключ.
   

   

   Кроме зашифрованного сообщения, в параметры своей транзакции Ваня добавляет (и тем самым передаёт смарт-контракту) открытый ключ, полученный от Маши. Маша делает то же самое в сети Лайткоина.
   

   

5. Смарт-контракт, управляющий биткоинами, проверяет, использовала ли Маша в сети Лайткоина открытый ключ, полученный от Вани.
   

   

   Для этого смарт-контракт ищет в параметрах неподтверждённых транзакций в сети Лайткоина такой открытый ключ, который позволит расшифровать сообщение, отправленное Ваней смарт-контракту.
   

   

   Смарт-контракт, управляющий лайткоинами, проводит аналогичные поиски в сети биткоина.
6. Обнаружив в сети Лайткоина транзакцию, в параметрах которой есть указанный Ваней открытый ключ, биткоиновый смарт-контракт проверяет, подписана ли эта транзакция Машей. Для этого он пытается расшифровать при помощи машинного открытого ключа сообщение, зашифрованное в найденной транзакции.
   

   

   Если расшифровать получается, то инициатором обнаруженой транзакции действительно является Маша, а это значит, что она получила от Вани и лайткоины, и открытый ключ. В таком случае смарт-контракт разблокирует биткоины и позволяет Ване распорядиться ими.
   

   

   Лайткоиновый смарт-контракт делает то же самое.
7. Если по прошествии определённого времени биткоиновый смарт-контракт так и не находит в сети Лайткоина нужную транзакцию, он отправляет биткоины обратно Маше. А лайткоиновый смарт-контракт, не найдя транзакцию в сети Биткоина, возвращает отправленные лайткоины Ване. Время, которое отводится на поиск, определяется в параметрах изначальных транзакций. Для этого используется команда HTLC.

Таким образом, и Маша, и Ваня смогут распорядиться полученными монетами, только когда они оба предъявят смарт-контрактам полученные друг от друга открытые ключи. Если кто-то из них этого не сделает, монеты в обоих блокчейнах будут отправлены обратно.

Зачем нужны атомарные свопы

Атомарный своп даёт возможность обмена без посредников. Таким образом он призван стать привлекательной альтернативой биржевому обмену.

Чем меньше посредников, тем меньше комиссий. При атомарном свопе мы платим комиссию только майнерам. Если же производить обмен через биржу, то нужно заплатить майнерам комиссию за ввод монет на биржу, комиссию бирже за обмен и комиссию за вывод.

На первый взгляд кажется, что на бирже обмен производится мгновенно, а атомарный своп занимает время. На самом деле, процедура обмена на бирже тоже не так быстра. Самое долгое в этой процедуре – это вывод с биржи полученного актива. Некоторые биржи совершают вывод лишь раз в сутки. И почти все биржи перед выводом проводят проверку. А если проверяющему сотруднику биржи что-то в ваших действиях покажется непонятным, то вывод может затянуться или вовсе не состояться.

К тому же, не всегда на биржах можно найти нужные монеты. Например, популярная криптовалюта монеро исключена из листинга многими обменными площадками. Чем больше регулирования будет в сфере криптовалютных обменов, тем больше монет могут попасть под запреты на биржах. А атомарные свопы по-прежнему будут доступны владельцам таких монет.

Как появились атомарные свопы

Идея кроссчейновых обменов, положенная в основу атомарных свопов, была впервые предложена в 2012 году исследователем в области кибербезопасности и будущим создателем блокчейна RSK Серхио Лернером. “Атомарным свопом” такой обмен назвал в 2013 году участник форума Bitcointalk под ником TierNolan, доработавший идею Лернера.

Первыми криптовалютами, внедрившими технологию атомарных свопов, стали лайткоин и малоизвестная сейчас криптовалюта Decred. Но первый обмен по этой технологии состоялся только в 2017 году. То есть более четырёх лет атомарные свопы существовали только как теоретическая концепция, которую никто не реализовывал на практике.

Причиной такой задержки были не столько технические сложности, сколько отсутствие востребованности таких обменов в криптовалютном сообществе. Даже сейчас, в декабре 2021 года, когда атомарные свопы признаны как надёжный способ обмена криптовалют, их используют очень немногие. Например, объёмы торгов на площадке Atomic DEX – децентрализованной бирже, на которой все сделки проводятся путём атомарных свопов, – не превышают нескольких тысяч долларов в день.

У атомарных свопов есть несколько недостатков, которые сдерживают рост этого способа обмена.

Риски атомарных свопов

Максимальный риск, на который идут обе стороны в атомарном свопе, – это риск того, что обмен не завершится по истечении заданного времени, и средства вернутся отправителям. Потерять при этом можно только комиссию, которая будет заплачена за транзакции в блокчейнах.

Время исполнения атомарого свопа прописывается в параметрах обеих транзакций. В сервисах наподобие Atomic DEX или Liquality время стандартизировано. В Liquality на своп между любыми блокчейнами даётся три часа, а в Atomic DEX для каждого блокчейна – своё время (в транзакции между двумя блокчейнами устанавливается время, используемое для более медленного блокчейна).

Самая простая причина, по которой обмен может не состояться, - это выход из сети. Обе ноды должны быть в сети в течение всего времени обмена. Иначе они не смогут выполнить все необходимые шаги.

Могут быть и другие причины. Например, высокая загруженность блокчейна, из-за которой транзакции попадают в новые блоки с большими задержками.

Риск полной потери активов практически отсутствует. Конечно, если вы допустите ошибку в адресе кошелька получателя, то ваши монеты от вас уйдут, а взамен вы ничего не получите. Но если вы прописываете все параметры транзакции чётко и внимательно, то украсть ваши монеты при атомарном свопе никто не сможет. И это серьёзное преимущество атомарных свопов перед обменом на бирже. Биржа может исчезнуть вместе с вашими активами, а при атомарном свопе ни у кого нет возможности для обмана.

Недостатки атомарных свопов

1. Чтобы самостоятельно провести атомарный своп, нужно хорошо разбираться в командах, задающих параметры транзакций в блокчейне. Если вы не знаете, как прописать команды CLTV, P2SH и HTLC, то создать транзакцию для атомарного свопа вы не сможете.
2. Для проведения атомарного свопа необходим запуск полной ноды двух обмениваемых криптовалют на одном устройстве. Это требует и вычислительных мощностей, и затрат времени. Например, установка и синхронизация полной ноды Биткоина даже при широкополосном соединении может растянуться на неделю.
3. Атомарный своп без дополнительных “костылей” можно провести только в блокчейнах, использующих один и тот же алгоритм шифрования. Иначе смарт-контракт в одном блокчейне не сможет обработать электронную подпись из другого блокчейна.
4. В атомарном свопе можно задействовать только те блокчейны, которые понимают команды CLTV, P2SH и HTLC. Иными словами, каждый участвующий блокчейн должен хотя бы частично базироваться на тех же принципах, что и блокчейн Биткоина. Инновационные блокчейны, которые получают всё более широкое распространение (Cardano, Polkadot, Cosmos и др.), требуют других решений для организации кроссчейнового обмена. Такие решения есть, и они называются мостами (cross-chain bridges).

Три из четырёх названных недостатков можно устранить. Есть сервисы, которые существенно облегчают проведение атомарных свопов:

• предоставляют для обмена собственные облачные сервера, на которых установлены полные ноды нужных криптовалют;
• разрабатывают удобные интерфейсы для создания транзакций без необходимости понимать принципы работы блокчейна;
• добавляют к процедуре атомарного свопа дополнительный слой, позволяющий распространить эту технологию на блокчейны с разными алгоритмами шифрования.

Ни один из таких сервисов не сможет провести атомарный своп с участием блокчейна, не поддерживающего необходимые команды. Но это не критично: из таких блокчейнов можно отправить токены в блокчейн Эфириума посредством моста, а токены ERC20 в блокчейне Эфириума подходят для атомарных свопов.

Наиболее известные сервисы, облегчающие проведение атомарных свопов, - это Blocknet, Liquality и уже упомянутый Atomic DEX. В приложении Atomic DEX проведение атомарного свопа для пользователя не будет отличаться от обмена на обычной бирже ничем, кроме скорости. А в кошельке Liquality кроссчейновые обмены осуществляются так же просто, как обмены токенов в популярном сервисе Uniswap. Правда, за простоту проведения атомарного свопа такие сервисы взимают дополнительные комиссии.

Как провести атомарный своп на бирже Atomic DEX

Для совершения обмена на бирже Atomic DEX необходимо установить приложение-кошелёк, предоставляющее доступ к этой бирже. Ссылки на загрузку кошельков для Android, iOS и Linux есть на главной странице сайта atomicdex.io.

Чтобы выставить лимитный ордер на бирже, нужно в кошельке перейти в раздел DEX (1), выбрать режим “Мульти” (2) и указать, какую криптовалюту (3) и в каком количестве (4) вы хотите отдать.

Мы попробовали обменять 235,9526 догикоинов.

Затем требуется указать, какую криптовалюту и в каком количестве вы хотите получить. Для выбора криптовалют служат ползунки-переключатели (1). Можно активировать сразу несколько, тогда лимитные ордера будут отправлены в несколько криптовалютных пар. Когда ползунок активирован, на экране появится курс (2), который взят оракулом с централизованных бирж. Ориентируясь на этот курс, можно рассчитать желаемый объём получаемой криптовалюты (3). После ввода этого количества можно нажать на кнопку “Создать ордер” (4).

Мы выбрали только одну криптовалюту - лайткоин. Курс, показанный оракулом, составлял 0,00102304 DOGE за 1 LTC. Решив не жадничать, мы ввели такое желаемое количество лайткоинов, которое примерно соответствует этому курсу: 0,241389.

Обратите внимание, что, в отличие от большинства торговых площадок, на Atomic DEX при выставлении лимитного ордера требуется указывать не курс обмена, а желаемое количество получаемой криптовалюты. Это непривычно и немного сбивает с толку.

Когда вы выставите лимитный ордер, атомарный своп еще не начнётся. Он стартует только тогда, когда кто-то согласится на условия вашего ордера. Торги на Atomic DEX идут вяло, поэтому ждать, возможно, придётся долго.

Чтобы не ждать, можно отправить на биржу рыночный ордер. Мы ждать не стали: установили на другое устройство ещё один экземпляр приложения и в нём выставили рыночный ордер на обмен лайткоинов на догикоины. Для выставления такого ордера нужно в разделе DEX (1) выбрать режим Simple (2), ввести объём сделки (3) и нажать на кнопку NEXT (4).

После этого можно ознакомиться с комиссиями. Они складываются из

• комиссии блокчейна за перевод отдаваемой криптовалюты в смарт-контракт,
• комиссии блокчейна за перевод получаемой криптовалюты из смарт-контракта,
• биржевой комиссии за сделку,
• комиссии блокчейна за транзакцию по уплате биржевой комиссии.

После нажатия на кнопку START SWAP! начинается сам атомарный своп. Он происходит в автоматическом режиме. Всё, что требуется от обоих участников, - обеспечить, чтобы их кошельки были запущены и доступны в сети. Желательно даже не переводить приложение в фоновый режим, чтобы оно случайно не выключилось. Закрывать его можно, только когда увидите на экране надпись “Обмен завершен”.

Атомарный своп между лайткоином и догикоином занял у нас 12 минут 28 секунд.

Как провести атомарный своп в кошельке Liquality

Кошелёк Liquality представляет собой расширение для браузера Chrome. Его можно загрузить с сайта liquality.io, если зайти туда через этот браузер.

После установки кошелька в панели расширений появится кнопка, которая активирует всплывающее окно Liquality Wallet.

Чтобы начать атомарный своп, нужно на главном экране кошелька (экране Overview) нажать на кнопку SWAP.

На следующем экране нужно выбрать криптовалюту, которую вы хотите отдать (1), и криптовалюту, которую вы хотите получить (2). Мы решили поменять эфир на токен Luna из блокчейна Terra.

Затем нужно ввести количество отдаваемой криптовалюты (3), и вы увидите количество криптовалюты, которую получите (4). Обмен пройдёт по курсу, установленному автоматическим маркетмейкером (5). Изменить этот курс нельзя.

Можно изменить только комиссии блокчейнов. Это повлияет на время получения подтверждений транзакций и тем самым на скорость проведения атомарного свопа. Для комиссий есть три предустановленные значения (6): slow (медленная), average (средняя) и fast (быстрая). Если вы понимаете, что делаете, можете указать произвольный размер комиссии. Для этого служит кнопка Custom (7).

Когда все параметры свопа определены, нужно нажать на кнопку Review (8).

На следующем экране вам предложат перепроверить введённые данные. Если всё вас устраивает, можно нажать на кнопку Initiate Swap, и кошелёк приступит к проведению атомарного свопа. Нужная вам криптовалюта будет взята из пула ликвидности, собранного другими пользователями Liquality.

Обратите внимание, что комиссия Liquality нигде не указана. Это не значит, что её нет. Она просто включена в курс.

За количество эфира, эквивалентное $164,57, мы получаем количество LUNA, эквивалентное $160,44. И это без учёта комиссии блокчейна.

Сразу после начала атомарного свопа можно выключать приложение. Транзакция отправляется в блокчейн мгновенно, а далее всё происходит в облаке, без участия клиентских кошельков.

Обмен эфиров на токены LUNA занял у нас 2 часа 12 минут.

Подведём итоги

• Атомарный своп - это обмен криптовалют из разных блокчейнов, не требующий привлечения посредников.
• При атомарном свопе транзакции в двух блокчейнах неразделимы. Одна сторона обмена не сможет воспользоваться монетами, полученными ею в одном блокчейне, до тех пор, пока вторая сторона не воспользуется монетами, полученными в другом блокчейне.
• Атомарные свопы более безопасны, чем обмены на биржах. Но, несмотря на это, на практике их применяют гораздо реже, чем биржевые сделки.
• Основной причиной небольшого распространения атомарных свопов являются присущие им технические сложности и ограничения. Однако активно развиваются проекты, облегчающие процедуру и устраняющие ограничения. Благодаря таким проектам можно ожидать увеличения роли атомарных свопов в криптовалютной экономике.