Was sind Atomic Swaps und wie funktionieren sie?
Seit 2008, als Bitcoin, die erste Kryptowährung, entwickelt wurde, sind viele weitere Kryptowährungen entstanden.
Der Handel mit Kryptowährungen hat sich diversifiziert und erfordert häufig den Tausch zwischen verschiedenen Kryptowährungen.
Dies führte zur Entwicklung von Atomic Swaps, bei denen Händler zwei verschiedene Kryptowährungen direkt aus ihren Wallets ohne einen zwischengeschalteten Dritten, wie bei zentralisierten Börsen, tauschen können.
Dieser Artikel untersucht die Technologie hinter Atomic Swaps, ihre Funktionsweise, Vorteile, Einschränkungen und Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis.
Was sind Atomic Swaps
Atomic Swaps, auch als Cross-Chain-Swaps bekannt, ermöglichen den Peer-to-Peer-Austausch von Kryptowährungen auf verschiedenen Blockchains ohne einen zentralisierten Vermittler.
Atomic Swaps ermöglichen einen vertrauenswürdigen und nicht-verwahrenden Austausch von Krypto-Token, an dem nur die beiden Parteien mit den zu tauschenden Token beteiligt sind und keine andere Partei als Vermittler oder Verwahrer.
Abgeleitet vom Begriff „Atomicity“, einem Begriff aus der Informatik, der sich auf die Phasen eines Systems bezieht, in denen entweder alle Phasen abgeschlossen sind oder keine abgeschlossen ist, sind Atomic Swaps Transaktionen, die entweder vollständig ausgeführt werden oder gar nicht.
Die erste Diskussion darüber, was als „Atomic Swaps“ bezeichnet werden kann, fand durch Sergio Damien Lerner in einem Online-Beitrag statt, in dem er die Idee des Peer-to-Peer-Handels zwischen verschiedenen Coins ohne zentrale Stelle vorschlug. Er bezeichnete dies als den „heiligen Gral“ der Altcoins, bei dem Coins automatisch gegen Bitcoin gehandelt werden können.
Der Begriff „Atomic Swap“ wurde erstmals 2013 von Tier Nolan verwendet, der die zugrunde liegende Technologie eines Atomic Swaps erläuterte.
Eine praktische Anwendung von Atomic Swaps erfolgte erst 2017 durch Charlie Lee, den Gründer von Litecoin, der einen Tweet über seinen kettenübergreifenden Atomic Swap mit Litecoin (LTC) und Bitcoin (BTC) veröffentlichte, bei dem er 10 LTC gegen 0,1137 BTC tauschte.
Atomic Swaps wurden danach von dezentralen Börsen, Wallets und Plattformen übernommen.
Wie funktionieren Atomic Swaps?
A. Zugrunde liegende Technologie
Atomic Swaps nutzen die Hash Timelock Contract Technology (HTCL). HTCL ist ein Smart Contract, der eine Transaktion zwischen Parteien nur dann ausführt, wenn die vorab festgelegten kryptografischen Bedingungen innerhalb eines bestimmten Zeitraums erfüllt und überprüft wurden.
HTCL umfasst zwei Aspekte:
- Hash-Sperre: Die Hash-Sperrfunktion in der Hash Timelock Contract Technology (HTCL) stellt sicher, dass die hinterlegte Währung gesperrt bleibt, bis beide Parteien einen kryptografischen Nachweis vorlegen, der bestätigt, dass die vorab festgelegten Bedingungen des Swaps, wie z. B. die Hinterlegung der vereinbarten Token-Menge, erfüllt sind.
- Zeitsperre: Diese legt einen Zeitrahmen fest, innerhalb dessen die Transaktion abgeschlossen werden muss, in der Regel nach der Erstellung einer bestimmten Anzahl von Blöcken.
Wenn der vorgegebene Zeitrahmen vor Abschluss der Swap-Transaktion abläuft, wird die Transaktion automatisch storniert und die hinterlegten Gelder werden an ihre Eigentümer zurücküberwiesen.
Diese Aspekte der Hash Timelock Contract Technology (HTCL) dienen auch als vorbeugende Maßnahme gegen das Kontrahentenrisiko und gewährleisten die Sicherheit der hinterlegten Gelder.
B. Schritt-für-Schritt-Erklärung (am Beispiel von Bitcoin und Litecoin)
- Eine Person möchte einen Swap von 0,1 BTC mit einem Responder für einen entsprechenden Betrag in LTC initiieren.
- Zwischen dem Initiator und dem Responder wird ein HTCL-Vertrag erstellt, in dem die zu tauschende Token-Menge und der Zeitrahmen für die Transaktion festgelegt werden.
- Es wird eine Vertragsadresse erstellt, auf die der Initiator 0,1 BTC einzahlt und sperrt.
- Es wird ein Preimage generiert, das als spezieller Schlüssel zum Freigeben der Gelder dient und nur für den Initiator zugänglich ist.
- Der Initiator sendet einen Hash des Preimages an den Responder, um zu zeigen, dass die Gelder hinterlegt wurden.
- Der Responder überprüft anhand des Hash, dass 0,1 BTC hinterlegt wurden, kann jedoch nicht auf die Gelder zugreifen.
- Der Responder verwendet den Hash, um eine Adresse für die Hinterlegung der vereinbarten Menge an LTC-Token zu erstellen.
- Der Initiator kann die LTC-Token beanspruchen, da die Adresse mit dem Hash der generierten Präimage erstellt wurde.
- Der Initiator gibt die Präimage an den Responder weiter und der Responder beansprucht die BTC-Token.
- Wenn eine der Parteien den Erhalt der Gelder nicht innerhalb der vereinbarten Frist bestätigt oder die Token nicht beansprucht, wird der Vertrag am Ende der Frist automatisch beendet und die eingezahlten Gelder werden an die Eigentümer zurückgegeben.
- Ebenso kann der Initiator die Transaktion ablehnen und die Rückerstattungsfunktion nutzen, wenn eine der Parteien in Verzug gerät, z. B. wenn der Empfänger einen Betrag in LTC einzahlt, der unter dem vereinbarten Gegenwert von 0,1 BTC liegt. Die eingezahlten Beträge werden nach Ablauf der Frist zurückerstattet.
C. On-Chain- vs. Off-Chain-Atomic-Swaps
On-Chain-Atomic-Swaps werden direkt auf der Blockchain unter Verwendung von Hashed Timelock Contracts (HTCL) ausgeführt.
Die Transaktionen werden direkt in der Blockchain aufgezeichnet und erfordern, dass die beiden am Swap beteiligten Blockchains über kompatible Skriptfunktionen verfügen.
On-Chain-Atomic-Swaps können aufgrund der HTCL-Wartezeit länger dauern, bis sie vollständig ausgeführt sind. Dies kann durch eine Überlastung des Netzwerks auf der Blockchain noch weiter verschlimmert werden, wodurch höhere Transaktionsgebühren anfallen.
Off-Chain-Atomic-Swaps werden auf Second-Layer-Lösungen ausgeführt und aufgezeichnet, die auf der Blockchain aufbauen und nicht direkt auf der Blockchain.
Off-Chain-Atomic-Swaps machen die Verwendung von HTCL überflüssig. Stattdessen nutzen sie Second-Layer-Lösungen, um eine breitere Kompatibilität, schnellere Transaktionen und niedrigere Transaktionsgebühren zu ermöglichen.
Vorteile von Atomic Swaps
- Dezentralisierung: Atomic Swaps machen eine zentrale Autorität überflüssig und erleichtern Transaktionen zwischen Nutzern. Händler behalten die vollständige Kontrolle über ihre Vermögenswerte.
- Sicherheit: Atomic Swaps ermöglichen den nicht-verwahrenden Austausch von Token. Atomic Swaps sind daher nicht anfällig für Diebstahl, Hackerangriffe oder die Unterschlagung von Geldern, wie sie bei Verwahrungsbörsen häufig vorkommen.
Die zugrunde liegende Technologie hinter Atomic Swaps, HTCL, gewährleistet auch die Sicherheit der eingezahlten Gelder, indem sie diese erst freigibt, wenn die Vertragsbedingungen erfüllt sind und die vereinbarte Frist abgelaufen ist.
- Datenschutz: Im Gegensatz zu zentralisierten Börsen unterliegen Händler bei Atomic Swaps keinen Know-Your-Customer-Verfahren (KYC), bevor Swaps durchgeführt werden können.
Atomic Swaps tragen zum Schutz der Privatsphäre von Händlern bei, da vor der Durchführung von Transaktionen keine persönlichen Daten angegeben oder überprüft werden müssen.
- Kosteneffizienz: Atomic Swaps machen Zwischenhändler überflüssig und ersparen den anfänglichen Tausch in eine Stablecoin, bevor der gewünschte Token getauscht werden kann.
Dadurch entstehen dem Händler keine zusätzlichen Transaktionsgebühren. Die Kosten für eine Atomic Fee beschränken sich lediglich auf die Transaktionsgebühren in der Blockchain.
- Interoperabilität: Atomic Swaps erleichtern kettenübergreifende Transaktionen und Swaps innerhalb der Peers, ohne dass ein Dritter oder Zwischenhändler erforderlich ist.
Atomic Swaps beseitigen die Barrieren zwischen verschiedenen Blockchains und erleichtern die kettenübergreifende Interoperabilität.
Herausforderungen und Einschränkungen
- Begrenzte Blockchain-Unterstützung: Atomic Swaps können nur Swaps zwischen Blockchains mit ähnlicher Skriptkompatibilität und ähnlichen Hash-Algorithmen ermöglichen.
Dies hat die Verwendung von Atomic Swaps über verschiedene Blockchains hinweg eingeschränkt und ihre allgemeine Akzeptanz behindert.
- Benutzererfahrung: Atomic Swaps erfordern von Händlern einige grundlegende Programmierkenntnisse, die bei anderen dezentralen oder zentralisierten Börsen nicht erforderlich sind.
Außerdem sind Atomic Swaps auf bestimmte unterstützte Wallets beschränkt. Diese Komplexität wirkt sich negativ auf die Benutzererfahrung eines Händlers aus.
- Geschwindigkeit und Skalierbarkeit: Bei Atomic Swaps kann es zu gewissen Verzögerungen bei der Ausführung von Transaktionen kommen, insbesondere bei On-Chain-Atomic Swaps.
Daher sind Atomic Swaps möglicherweise nicht für den Handel mit hohen Volumina und Frequenzen geeignet.
- Fehler in Smart Contracts: Atomic Swaps verwenden einen Hash-Timelock-Smart-Contract, um Transaktionen auszuführen.
Wenn der Smart Contract nicht ordnungsgemäß implementiert ist, können Schwachstellen entstehen, die von böswilligen Akteuren ausgenutzt werden oder zu einer fehlerhaften Ausführung führen können.
- Bedrohungen für die Privatsphäre: Bei einem Atomic Swap sind die Transaktionsdetails, einschließlich der öffentlichen Adresse und der Transaktionsdetails, in der Blockchain verfügbar (bei On-Chain-Atomic Swaps).
Atomic Swaps benötigen je nach Zeitrahmen des HCTL viel Zeit für die vollständige Ausführung. Dies gibt Hackern ausreichend Zeit, Informationen über die Transaktion zu sammeln und den Transaktionsprozess zu unterbrechen.
Anwendungsfälle und praktische Umsetzung
- Dezentrale Börsen (DEX) und Wallets: Einige der häufigsten Anwendungsfälle für Atomic Swaps sind dezentrale Börsen und die Integration in Wallets.
Dezentrale Börsen erleichtern den Peer-to-Peer-Austausch von Kryptowährungstoken mithilfe von Smart Contracts.
Die meisten dezentralen Börsen ermöglichen jedoch nur den Austausch von Token auf derselben Blockchain.
Die Verwendung von Atomic Swaps in einer dezentralen Börse erweitert deren Anwendungsbereich auf kettenübergreifende Swaps.
Ein Beispiel für eine dezentrale Börse, die Atomic Swaps verwendet, ist AtomicDEX von Komodo.
AtomicDEX dient als Multi-Coin-Wallet und dezentrale Handelsplattform, die Bitcoin, Ethereum und ERC-20-Token unterstützt.
Ein weiteres Beispiel ist Liquality, eine Multi-Chain-Wallet ohne Verwahrung, die Atomic Swaps nutzt, um Cross-Chain-Swaps zu ermöglichen. Liquidity unterstützt BTC- und ETH-Token und hat weitere Token aus verschiedenen Blockchains integriert.
- Layer-2-Protokolle: Die Ausführung von Atomic Swaps auf Layer-1-Blockchains kann aufgrund von Überlastungen in der Blockchain lange dauern. Daher sind Layer-2-Plattformen eine bessere Alternative für die Durchführung von Atomic Swaps.
Infolgedessen werden zunehmend Layer-2-Protokolle mit Atomic-Swap-Funktionen entwickelt. Ein Beispiel hierfür ist das Lightning-Netzwerk.
Das Lightning-Netzwerk ist ein Zahlungsnetzwerk, das auf der Bitcoin-Blockchain aufbaut und schnellere und kostengünstigere Bitcoin-Transaktionen ermöglicht, indem die Transaktionen über einen Zahlungskanal außerhalb der Blockchain ausgeführt werden.
Genau wie Atomic Swaps basiert auch die Technologie hinter dem Zahlungsmechanismus des Lightning-Netzwerks auf der Hashed Timelock Contract Technology (HTCL).
Daher nutzt das Lightning-Netzwerk HTCL und seine Off-Chain-Ausführungsfunktion, um eine schnelle und nahtlose Ausführung von kettenübergreifenden Swap-Transaktionen zu ermöglichen.
Die Zukunft von Atomic Swaps
Das Interesse an der kettenübergreifenden Interoperabilität im Bereich der Kryptowährungen wächst.
Dezentrale Börsen und Protokolle beginnen mit der Einführung und Implementierung von Tools, die die Ausführung von Swap-Transaktionen über verschiedene Blockchains hinweg unterstützen können.
Die kettenübergreifende Interoperabilität spielt eine wichtige Rolle bei der Erhöhung der Liquidität im DeFi-Pool (Decentralized Finance), indem sie den Fluss von Vermögenswerten zwischen Blockchains ermöglicht.
Das Aufkommen von Atomic Swaps und kettenübergreifenden Plattformen beseitigt die Barrieren zwischen Blockchains und fördert die Einführung von Kryptowährungen und DeFi. Es bietet Händlern die Möglichkeit, einfach auf tiefe Liquidität und DeFi-Anwendungen zuzugreifen und gleichzeitig die Verwahrung ihrer Token über verschiedene Blockchains hinweg zu behalten.
Dennoch haben Atomic Swaps mit Skalierbarkeitsproblemen zu kämpfen, was ihre Einführung in größerem Maßstab einschränkt. Die Entwicklung von Layer-2-Protokollen mit Atomic-Swap-Fähigkeiten wie Lightning Networks könnte diese Probleme wirksam lösen.
Die Zukunft von Atomic Swaps und Cross-Chain-Interoperabilität liegt in der Weiterentwicklung und Verbesserung von Layer-2-Protokollen, um skalierbare Cross-Chain-Transaktionen zu ermöglichen.
Fazit
Derzeit gibt es über 17.000 Kryptowährungen, und der Bedarf an Atomic Swaps, die Peer-to-Peer-Cross-Chain-Transaktionen ermöglichen, könnte nicht größer sein.
Trotz Bedenken hinsichtlich der Skalierbarkeit gewährleisten Atomic Swaps die Sicherheit und Privatsphäre von Vermögenswerten, erweitern die Teilnahme und verbessern den Zugang zu Liquidität innerhalb des dezentralen Finanzmarktes (DeFi).
Atomic Swaps spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung einer dezentralen und vertrauenswürdigen Zukunft des Finanzwesens, in der Händler Zugang zu einer Vielzahl von Finanzaktivitäten und -instrumenten haben und gleichzeitig die vollständige Kontrolle über ihre Vermögenswerte behalten.
Bitte beachten Sie, dass dieser Artikel oder die Informationen auf dieser Website keine Anlageberatung darstellen. Sie handeln auf eigenes Risiko und sollten gegebenenfalls professionellen Rat einholen, bevor Sie Anlageentscheidungen treffen.
Roman Klochko