Atomic Swaps: Intercambio P2P, descentralizado y seguro entre Blockchains

Los atomic swaps o intercambios atómicos, se presentan como una solución descentralizada y sin requerir confianza para el intercambio de criptomonedas entre distintas blockchains. Este mecanismo elimina la necesidad de depender de intermediarios o custodios, utilizando contratos inteligentes llamados Hash Time-Locked Contracts (HTLC) para facilitar transferencias automáticas y seguras.

En este artículo, exploramos en profundidad los aspectos técnicos detrás de esta tecnología, explicando el funcionamiento de los contratos HTLC y su impacto en los intercambios.

¿Qué son los atomic swaps o intercambios atómicos?

En esencia, los atomic swaps permiten intercambiar criptomonedas entre distintas blockchains sin la necesidad de intermediarios. Para lograr esto, emplean contratos inteligentes que aseguran la atomicidad de las transferencias. En términos tecnológicos, la atomicidad garantiza que un proceso se complete en su totalidad o no se ejecute en absoluto, evitando así cualquier posibilidad de transacción incompleta o fallida.

La descentralización inherente a los atomic swaps asegura que los usuarios no tengan que ceder el control de sus claves privadas a plataformas centralizadas, como los exchanges, lo que incrementa considerablemente la seguridad. A diferencia de estas plataformas centralizadas que custodian los activos de los usuarios, los atomic swaps se ejecutan directamente entre los usuarios, sin necesidad de confiar en un tercero para completar la transferencia. De esta manera, se eliminan riesgos como el hackeo de exchanges o la insolvencia de plataformas.

Inicios de esta tecnología

Aunque el concepto de los atomic swaps surgió años atrás, su implementación práctica ha sido relativamente reciente. En 2013, Tier Nolan fue pionero en describir un protocolo completo para este tipo de intercambios, pero los primeros intentos de intercambio descentralizado se remontan a 2012, cuando Daniel Larimer con el protocolo P2PTradeX sentó las bases para el desarrollo de los atomic swaps.

Desde ese momento, tuvieron que pasar varios años hasta poder presenciar uno de los primeros hitos importantes en la implementación de atomic swaps, por lo que no fue hasta 2017 cuando Decred y Litecoin realizaron un intercambio exitoso sin la intervención de un tercero ni el uso de monedas fiduciarias. Posteriormente, se realizaron swaps entre Litecoin y Bitcoin, consolidando esta tecnología como un pilar del intercambio entre blockchains.

Compatibilidad entre blockchains

Para que una blockchain pueda soportar atomic swaps, debe cumplir con una serie de rigurosos requisitos técnicos, siendo los siguientes los más importantes a destacar:

• Compatibilidad con contratos HTLC: Las blockchains involucradas deben ser capaces de ejecutar contratos HTLC, que utilizan funciones hash y límites temporales para bloquear y liberar fondos bajo condiciones específicas.
• Función hash compartida: Es imprescindible que ambas redes blockchain utilicen el mismo algoritmo de hash (por ejemplo, SHA-256) para garantizar que el mismo valor hash pueda ser verificado en ambas cadenas.
• Programabilidad de contratos inteligentes: Los atomic swaps dependen de la capacidad de las blockchains para ejecutar contratos inteligentes complejos que regulen los términos del intercambio.
• Soporte para transferencias multifirma: Esto asegura que los fondos se liberen solo cuando todas las partes involucradas cumplan con las condiciones del contrato. De esta manera, se proporciona una capa adicional de seguridad al proceso de intercambio.
• Timelocks y finalización rápida: Los timelocks aseguran que las transferencias se completen en un plazo establecido o se reviertan, mientras que las blockchains con tiempos de finalización rápidos son preferibles para ejecutar swaps de manera eficiente.

¿Cómo funcionan los atomic swaps?

Como se ha observado hasta ahora, el funcionamiento de los atomic swaps es un proceso altamente técnico, que se basa en contratos inteligentes HTLC y en la interacción entre distintas blockchains. A continuación, describimos el proceso:

Paso 1 – Bloqueo de activos: En primer lugar, cada participante bloquea sus criptomonedas en una dirección multifirma controlada por un contrato HTLC en las respectivas blockchains. Esto significa que los fondos no pueden moverse sin el consentimiento de ambas partes involucradas. El contrato HTLC se asegura de que ambas partes estén comprometidas a intercambiar, sin que una de ellas pueda desviar los fondos.

Paso 2 – Creación de los contratos Hash Time-Locked (HTLC): Los HTLCs son contratos inteligentes que utilizan tanto hashlocks como timelocks para asegurar que las condiciones del intercambio se cumplan. Este mecanismo asegura que las criptomonedas solo se liberen si ambas partes presentan la preimagen del hash correcto dentro de un tiempo determinado. Los dos componentes clave del HTLC son:

• Hashlock: Bloquea los fondos hasta que se revele una clave secreta que corresponde al hash almacenado en el contrato.
• Timelock: Establece un período de tiempo dentro del cual se debe presentar la clave secreta. Si no se cumple el plazo, los fondos son automáticamente devueltos a sus propietarios.

Paso 3 – Verificación del bloqueo: Cada participante verifica que los fondos de la contraparte están correctamente bloqueados en sus respectivas blockchains mediante la revisión de los bloques. Este paso es esencial, ya que garantiza que las criptomonedas están aseguradas y no puedan moverse sin la presentación del secreto necesario.

Paso 4 – Intercambio de secretos: Cada parte intercambia su clave criptográfica, lo que les permite liberar los fondos bloqueados en los contratos HTLC. Este intercambio asegura que los fondos solo puedan ser transferidos cuando ambas partes cumplen con las condiciones del contrato.

Paso 5 – Ejecución del atomic swap: Cuando ambas partes revelan sus claves secretas, los HTLCs se desbloquean en ambas blockchains simultáneamente. Si alguna de las partes incumple, el contrato HTLC revierte automáticamente la transacción, devolviendo los fondos a sus propietarios originales. Este mecanismo protege a ambas partes, asegurando que ninguna pueda quedarse con los fondos de la otra sin cumplir las condiciones acordadas.

Este proceso garantiza que los intercambios sean seguros y confiables, al eliminar la necesidad de intermediarios y reducir el riesgo de contraparte. Cada etapa está diseñada para asegurar que ambas partes cumplan con las condiciones del swap y que la transferencia se realice de manera eficiente y efectiva.

Componentes técnicos necesarios en los atomic swaps

El éxito y la seguridad de los atomic swaps dependen de varios componentes técnicos clave que garantizan su correcto funcionamiento. Estos elementos permiten que las transferencias sean atómicas, seguras y eficientes:

• Hash Time-Locked Contracts (HTLC): Los HTLC son la pieza clave de los atomic swaps, ya que permiten garantizar que ambas partes proporcionen una clave secreta antes de que se liberen los fondos, dentro de un plazo específico. Si no se cumple esta condición, la tranferencia se revierte, por lo que los HTLC protegen contra la posibilidad de que una de las partes no cumpla su parte del trato, evitando así el riesgo de fraude.
• Check-Lock-Time-Verify (CLTV): Introducido en Bitcoin a través del BIP-65 en 2015, el CLTV es un mecanismo que impone límites de tiempo a las transferencias. En el contexto de los atomic swaps, el CLTV asegura que los fondos sean devueltos a su propietario si una de las partes no cumple con su parte del intercambio dentro del plazo acordado. Esto evita que los fondos queden bloqueados indefinidamente.
• Check-Sequence-Verify (CSV): Similar al CLTV, el CSV permite que las transferencias sean válidas sólo después de un cierto número de bloques o tiempo transcurrido. En los atomic swaps, este mecanismo actúa como un temporizador adicional para asegurar que las transferencias se ejecuten o se revierten automáticamente dentro del tiempo estipulado.
• Pay-to-Script-Hash (P2SH): Esta técnica permite que los fondos sean enviados a una dirección generada por un script en lugar de una dirección estándar. En los atomic swaps, P2SH permite crear contratos multifirma o complejos donde los fondos sólo pueden ser liberados cuando se cumplen las condiciones del HTLC. 
• Hashlocks: Los hashlocks son mecanismos criptográficos que bloquean los fondos hasta que se revele una clave secreta o “preimagen” que corresponde al hash almacenado. 
• Timelocks: Los timelocks definen un período específico en el cual debe realizarse la transferencia. Si no se cumplen las condiciones dentro de ese plazo, los fondos se devuelven automáticamente a sus propietarios.
• Transferencias multifirma: Las transferencias multifirma requieren que más de una parte firme la transacción para autorizar la liberación de fondos. En los atomic swaps, las direcciones multisig aseguran que ambas partes deban cumplir con los términos del contrato antes de que los fondos puedan moverse.
• Algoritmos hash compatibles: Para que los atomic swaps sean efectivos, las blockchains involucradas deben ser compatibles con el mismo algoritmo hash. Esta compatibilidad es esencial para que ambas blockchains puedan verificar los hashlocks y garantizar la interoperabilidad.

Tipos de atomic swaps

Los atomic swaps se pueden clasificar en dos categorías principales según la capa en la que se ejecutan las transferencias: on-chain y off-chain. Cada tipo tiene características, ventajas y desventajas particulares.

Swaps on-chain

Los swaps on-chain se realizan directamente dentro de las blockchains de las criptomonedas involucradas. En este tipo de intercambio, las tranferencias se registran y verifican en la blockchain principal, garantizando alta seguridad y transparencia. Sin embargo, debido a la naturaleza de las blockchains, estos swaps pueden ser más lentos y costosos, especialmente en redes congestionadas como Bitcoin o Ethereum.

A continuación, mencionamos las wallets más relevantes que permiten swaps on-chain completamente descentralizados:

• AtomicDEX (new Komodo Wallet): AtomicDEX es una plataforma descentralizada desarrollada por Komodo que facilita atomic swaps sin necesidad de intermediarios. La plataforma permite swaps directos entre múltiples blockchains a través de contratos HTLC integrados.
• Liquality Wallet: Esta wallet soporta atomic swaps entre criptomonedas como Bitcoin, Ethereum y Polygon. Liquality permite la ejecución de swaps directamente entre criptomonedas utilizando contratos HTLC sin requerir plataformas adicionales.
• Decred Wallet: Aunque está orientada principalmente a intercambios entre Decred y otras criptomonedas, también permite atomic swaps con otras monedas. Sin embargo, para intercambios entre activos como Bitcoin y Litecoin, wallets especializadas como AtomicDEX y Liquality pueden ser más adecuadas.

Swaps off-chain

Los swaps off-chain se realizan fuera de la blockchain principal, generalmente utilizando soluciones de segunda capa. Estos intercambios permiten transferencias más rápidas y económicas al evitar el registro de cada transacción en la blockchain principal. Un ejemplo de un swap off-chain sería el uso de un canal de Lightning Network entre dos usuarios, donde los activos se intercambian fuera de la cadena y se registran sólo cuando se cierra el canal.

Por otra parte, la Atomic Wallet es una cartera que se enfoca principalmente en intercambios off-chain y en facilitar el acceso a diversas criptomonedas a través de una interfaz única.

Cada tipo de atomic swap ofrece beneficios según el contexto de uso, y la elección entre on-chain y off-chain dependerá de factores como la necesidad de velocidad, seguridad, y las características de las blockchains involucradas.

Conclusión

Los atomic swaps representan un avance en el ámbito de las criptomonedas, ofreciendo una metodología segura, confiable y descentralizada para el intercambio de activos digitales. Al eliminar la dependencia de exchanges centralizados, permiten a los usuarios mantener un control total sobre sus fondos, alineándose con los principios fundamentales de la tecnología blockchain.

Aunque aún es una tecnología infrautilizada, su potencial está comenzando a ser reconocido con el creciente desarrollo de exchanges descentralizados. Estas plataformas prescinden de fondos de liquidez y utilizan libros de órdenes descentralizados para facilitar las operaciones, lo que resalta la relevancia y el valor de esta tecnología en la actualidad.

La próxima semana, publicaremos la segunda parte de este artículo, en la que compararemos los atomic swaps con los cross-chain bridges para finalizar nuestra exploración de esta fascinante tecnología.

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