Atomic Swaps sind ein Mechanismus, der einen echten P2P-Handel von Krypto-Assets direkt über die Blockchain ermöglicht. Wie funktionieren Atomaustausche und wie sieht die Zukunft dieser Technologie aus?

Atomic Swaps sind automatische Verträge zum Austausch von Krypto-Assets zwischen Blockchains. Der Smart-Contract-Mechanismus macht zentralisierte Drittorganisationen (Börsen oder Exchanger) bei der Durchführung von Transaktionen vollständig überflüssig und befreit sie vom Kontrahentenrisiko. Dies ist eine der wenigen wirklich dezentralen Methoden zur Durchführung von Krypto-Asset-Austauschtransaktionen.

Wie Atom-Swaps funktionieren

„Atomic“ (unteilbar) ist ein Begriff für Prozesse, die entweder vollständig oder gar nicht ausgeführt werden. Mit anderen Worten: Ein Atomic Swap verfügt über Funktionen, die sicherstellen, dass beide Parteien der Transaktion alle vorgegebenen Bedingungen erfüllen, um den Austausch abzuschließen. Die Einhaltung der Bedingungen wird durch Smart Contracts gewährleistet. Fällt eine der Parteien aus oder kommt es zu technischen Problemen, wird der gesamte Betrieb komplett abgebrochen.

Atomic Swaps verwenden Hash-Locked Time Locked Contracts (HTLC). Diese Verträge nutzen einen Mechanismus zum Erstellen und Vergleichen von Datenfingerabdrücken – eine Hash-Funktion. Darüber hinaus legt der Vertrag eine Frist fest – Transaktionen werden storniert, wenn mindestens eine der Parteien die Bedingungen der Transaktion nicht innerhalb einer vorgegebenen Frist erfüllt.

Beispielsweise könnten sich zwei Parteien darauf einigen, für einen Atomaustausch eine Frist von zwei Stunden festzulegen. In diesem Szenario gibt der Vertrag die eingezahlten Münzen an ihre ursprünglichen Besitzer zurück, wenn zwei Stunden vergangen sind und nicht alle Bedingungen der Transaktion erfüllt sind. Der HTLC-Smart-Vertrag erfordert zwei kryptografische Schlüssel:

  • Hashlock-Schlüssel. Dieser Schlüssel stellt sicher, dass die Transaktion nur dann abgeschlossen wird, wenn beide Parteien einen kryptografischen Nachweis erbringen, dass sie die Bedingungen der Transaktion erfüllt haben.

  • Zeitschlossschlüssel. Dabei handelt es sich um einen Sicherheitsmechanismus, der den Transaktionsteilnehmern hilft, eine Frist für den Abschluss eines Atomic Swaps festzulegen. Der Mechanismus stellt sicher, dass die eingezahlten Coins an die Transaktionsteilnehmer zurückgegeben werden, wenn der Swap aus irgendeinem Grund nicht vor Ablauf der Frist abgeschlossen wird.

Wie Atom-Swaps durchgeführt werden

Nehmen wir an, dass Benutzer A und Benutzer B einem Atomtausch für BTC und ETH zustimmen. Benutzer B möchte seine 1 BTC gegen die 15 ETH von Benutzer A eintauschen.

Zunächst muss Benutzer B eine Vertragsadresse erstellen, an die er 1 BTC senden wird. Nachdem er die Transaktion abgeschlossen hat, generiert der Vertrag automatisch einen speziellen Schlüssel, auf den nur Benutzer B Zugriff hat. Dieser Schlüssel entsperrt das Geld, das der Benutzer an den Smart Contract gesendet hat.

Der Vertrag verwendet diesen Schlüssel, um eine gehashte Darstellung oder verschlüsselte Form des Schlüssels zu erstellen. Benutzer B sendet dann einen Hash des Schlüssels an Benutzer A. Somit hat Benutzer A nur Zugriff auf die gehashte Form des Passcodes, der zum Sperren von 1 BTC von Benutzer B verwendet wird. Dieser Hash dient als Beweis dafür, dass Benutzer B das Geld im Vertrag gesperrt hat , aber Benutzer A kann noch nicht darauf zugreifen oder sie aus dem Vertrag entfernen.

Nach Erhalt des Hash-Schlüssels erstellt Benutzer A damit seine eigene Vertragsadresse, an der er seine 15 ETH hinterlegt. Sobald beide Parteien ihr Geld im Smart Contract gesperrt haben, kann Benutzer B 15 ETH beanspruchen, da er Zugriff auf das Passwort hat, das den Schlüssel verrät, mit dem Benutzer A die Coins im Smart Contract sperrt.

Im Zuge der Entsperrung der Vertragsadresse von Nutzer A gibt Nutzer B sein Passwort an den zweiten Transaktionspartner weiter. Benutzer A erhält damit 1 BTC und schließt die Transaktion ab. Im Wesentlichen hängt der gesamte atomare Swap-Prozess von der Fähigkeit beider Parteien ab, einen kryptografischen Beweis für ihre Aktionen zu erbringen.

Benutzer B musste zunächst den Schlüssel verschlüsseln und ihn dann an Benutzer A senden. Da er über den Originalschlüssel verfügte, kann er die Krypto-Assets beanspruchen, die Benutzer A mit dem verschlüsselten Schlüssel im Smart Contract gesperrt hat. Als Voraussetzung für die Entsperrung von Krypto-Assets muss Benutzer B jedoch Benutzer A den Originalschlüssel zur Verfügung stellen. Benutzer A kann dann auf den Schlüssel zugreifen und damit 1 BTC erhalten.

Warum sind Atom-Swaps nötig?

Atomic Swap ist ein wichtiger Mechanismus für die Blockchain-Interoperabilität, da beim Handel mit Krypto-Assets keine Zwischenhändler wie Kryptowährungsbörsen erforderlich sind. Dadurch können Händler kettenübergreifende Transaktionen durchführen, ohne auf zentralisierte Handelsplattforminfrastrukturen angewiesen zu sein.

Da an Atom-Swaps keine Vermittler beteiligt sind, sind Transaktionen schnell und leichter zugänglich und es entfallen die Sicherheitsvorfälle, die mit depotbasierten Börsen einhergehen. Benutzer behalten die Kontrolle über ihre Krypto-Assets, da alle Transaktionen über ihre persönlichen Wallets ausgeführt werden.

Darüber hinaus trägt der kettenübergreifende Handel durch Atom-Swaps zur Schaffung eines interoperablen Kryptowährungs-Ökosystems bei. Atomic Swaps erleichtern die Durchführung von Transaktionen über mehrere Blockchains hinweg. Darüber hinaus eliminieren Atomic Swaps das Kontrahentenrisiko – die Transaktion wird entweder vollständig oder gar nicht abgeschlossen.

Entwicklung von Atom-Swaps

Der Mechanismus des Atomaustauschs wurde erstmals 2012 vom Entwickler Sergio Lerner beschrieben. Die Community war an der Idee interessiert, einige Tauschprozesse wurden jedoch nicht konkretisiert. Ein Jahr später entwickelte Tier Nolan ein zuverlässigeres Verfahren zur Durchführung von Atomaustauschen. Doch erst vier Jahre später, als das Decred-Team einen Atomic Swap zwischen Decred und Litecoin durchführte, wurde der Mechanismus erstmals erfolgreich auf einer echten Blockchain getestet. Einige Tage später twitterte Litecoin-Gründer Charlie Lee, dass der Prozess erfolgreich für den LTC- und BTC-Swap repliziert worden sei.

Das ursprüngliche Design eines Atom-Swaps erforderte, dass beide Parteien der Transaktion die Vollversion der Blockchains der Kryptowährungen, die sie austauschen wollten, auf ihr Gerät herunterladen mussten. Einen Monat nachdem Decred und Litecoin die ersten Atom-Swaps durchgeführt hatten, führten die Entwickler des Komodo-Projekts eine „Lite-Version“ von Atom-Swaps ein, die lediglich die Eröffnung spezieller Zahlungskanäle erforderte. Gleichzeitig müssen Transaktionsteilnehmer keine Krypto-Asset-Blockchains herunterladen oder darauf warten, dass Validatoren Transaktionen bestätigen.

Im Jahr 2017 stellten Zcash-Entwickler eine funktionierende Version des XCAT-Tools (Cross-Chain Atomic Trades) vor, mit dem BTC in ZEC und umgekehrt getauscht werden kann. Einige Monate später wurde der erste Atom-Swap zwischen Bitcoin Cash und Decred durchgeführt.

Im Jahr 2019 startete die Qtum-Plattform Atom-Swaps im Bitcoin-Mainnet und Blockstream startete Atom-Swaps auf der Liquid-Sidechain. Es gab auch Versuche, Handelsplattformen zu schaffen, die Atomic Swaps unterstützen. Im Jahr 2019 wurde die dezentrale Bitcoin-Börse Sparkswap mit Unterstützung für Lightning und Atomic Swaps gestartet. Ein Jahr später wurde die Website jedoch aufgrund geringer Nutzerzahlen und geringer Liquidität geschlossen.

Es ist möglich, dass die Entwicklung der DeFi-Industrie, der allgemeine Kurs der Community in Richtung Dezentralisierung sowie die Unterstützung von Atom-Swaps durch die größten Blockchains der Entwicklung der Technologie in den kommenden Jahren Impulse verleihen werden. Atomic Swaps bleiben jedoch vorerst eine bequeme und sichere, aber seltene Form der Transaktion, da keine Gegenparteien erforderlich sind und Benutzer die Kontrolle über ihre Krypto-Assets behalten können.