小白快速理解智能合約
當(dāng)小白學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈的時(shí)候，有一個(gè)叫“智能合約”的詞會反復(fù)出現(xiàn)。可什么是“智能合約”呢？今天樹哥嘗試用自己的語言說清楚啥叫“智能合約”。
一、什么是“智能合約”？
最初的概念：“智能合約”（smart contract）：是一套以數(shù)字形式定義的承諾（promises） ，包括合約參與方可以在上面執(zhí)行這些承諾的協(xié)議。—-1995年尼克·薩博（Nick Szabo）（跨領(lǐng)域法律學(xué)者）
請注意兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
1、這是1995年提出來的，那會兒還只是互聯(lián)網(wǎng)的早期階段，區(qū)塊鏈的概念遠(yuǎn)未誕生。
2、提出的人是一個(gè)跨領(lǐng)域法律學(xué)者，是想通過計(jì)算機(jī)解決法律問題。
可以看出，當(dāng)初“智能合約”的概念是通過計(jì)算機(jī)解決法律合約執(zhí)行的問題。
那么，當(dāng)前大家談的“智能合約”還是當(dāng)初的這些含義嗎？
當(dāng)區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缫肓?ldquo;智能合約”這個(gè)概念時(shí)，它的概念已經(jīng)發(fā)生了種種變化！
1、當(dāng)前談的**“智能合約”，都在區(qū)塊鏈范疇內(nèi)討論。
2、“智能合約”已經(jīng)不局限在“合約”本身了，其它類的應(yīng)用都可以稱之為“智能合約”！
談到第一點(diǎn)，我們現(xiàn)在“智能合約”因?yàn)槭遣渴鸬絽^(qū)塊鏈上，所以需要很具有“區(qū)塊鏈特色”。
談到第二點(diǎn)，“智能合約”可以是合約，當(dāng)然也可以不是合約。當(dāng)前很多描述“智能合約”的文章還把“智能合約”局限在“合約”上，是不準(zhǔn)確的。
當(dāng)前的定義是：
“智能合約”：是區(qū)塊鏈系統(tǒng)上的應(yīng)用，是可執(zhí)行的代碼。
二、區(qū)塊鏈上的“智能合約”
我們既然談到是區(qū)塊鏈上的智能合約，因此區(qū)塊鏈本身的特性也會決定智能合約的相應(yīng)特性。我們用一張圖，來進(jìn)行比較說明，部署在中心化的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)上與部署在分布式的區(qū)塊鏈上有何不同。見下圖：
互聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)智能合約
最直接顯著的區(qū)別有兩點(diǎn)：
1、 在中心化的互聯(lián)網(wǎng)上，智能合約（代碼）只需要部署在中心節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上就可以。
而區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上，由于沒有中心化的節(jié)點(diǎn)，所以智能合約必須部署在所有的節(jié)點(diǎn)上。
2、 在中心化互聯(lián)網(wǎng)上，智能合約（代碼）可以比較隨意、限制比較少的創(chuàng)建、執(zhí)行、升級或終止。
而在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上，由于體系是采用按時(shí)間出區(qū)塊，一個(gè)區(qū)塊鏈接一個(gè)區(qū)塊的方式，決定了智能合約必須打包入?yún)^(qū)塊之中，并且復(fù)制到全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)之中。決定了智能合約代碼會有一些要求，智能合約的創(chuàng)建、執(zhí)行、升級、終止也會復(fù)雜得多，必須符合區(qū)塊鏈本身的技術(shù)要求。
也是由于這兩點(diǎn)，決定了區(qū)塊鏈上的智能合約有如下的特色：
1、代碼即法律：不同于中心化節(jié)點(diǎn)，區(qū)塊鏈上的智能合約一經(jīng)部署便復(fù)制到全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，滿足條件會自動執(zhí)行，所有人都可以看到但無法修改，即使代碼的創(chuàng)始人也無法終止。
2、機(jī)器信任：不同于傳統(tǒng)信任中心或第三方（例如淘寶信任的是第三方支付寶），智能合約的履行完全靠機(jī)器代碼完成，不依賴任何第三方或權(quán)威中心機(jī)構(gòu)，因此變中心信任為機(jī)器信任。
3、升級困難：不同于中心化互聯(lián)網(wǎng)發(fā)現(xiàn)問題修改代碼非常容易，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的智能合約一經(jīng)部署，修改完善過程就比較復(fù)雜。這點(diǎn)也是區(qū)塊鏈本身的特色，區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)本身升級就很困難，容易導(dǎo)致分叉，比特幣現(xiàn)金就是比特幣網(wǎng)絡(luò)想把區(qū)塊從1M改成8M后導(dǎo)致硬分叉而來的。
3、 決策靠共識：不同于中心化服務(wù)器的任何決策都可以有權(quán)威中心直接負(fù)責(zé)，區(qū)塊鏈由于是布局到全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上的，沒有了權(quán)威中心，很多決策都是靠全網(wǎng)共識來達(dá)成，所以就有了社區(qū)、技術(shù)開發(fā)者、礦工、交易所等等多方利益的博弈過程。
4、 功能相對弱：不同于中心化服務(wù)器的軟件功能強(qiáng)大，在區(qū)塊鏈上的智能合約受限于區(qū)塊大小、出塊速度和區(qū)塊鏈本身的網(wǎng)絡(luò)帶寬等多種因素，在功能上遠(yuǎn)沒有中心化服務(wù)器的那么強(qiáng)大；當(dāng)然，由于每個(gè)區(qū)塊都需要全網(wǎng)同步，所以并發(fā)的交易速度也遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)中心化互聯(lián)網(wǎng)那么強(qiáng)大（雙十一淘寶的并發(fā)量是極其可怕的）。
5、 外部數(shù)據(jù)交互難度大：區(qū)塊鏈本身就是要保證在網(wǎng)的數(shù)據(jù)不可篡改、可以溯源；就會面對如何保證上鏈的數(shù)據(jù)是可信數(shù)據(jù)，如果源數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確那上鏈就沒有了意義。另外，數(shù)據(jù)上鏈的時(shí)間、花費(fèi)、儲存都是一些復(fù)雜的問題。所以相對來講，區(qū)塊鏈的智能合約和外部數(shù)據(jù)交互難度大一些，與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的方式不同。
小結(jié)：智能合約就是一段代碼，需要實(shí)現(xiàn)的一些應(yīng)用。由于部署在區(qū)塊鏈上，區(qū)塊鏈的多方存儲、多方計(jì)算、規(guī)則透明、不可篡改等特性，恰好為智能合約提供了安全可靠的記錄載體和執(zhí)行環(huán)境。智能合約變得不可篡改，陌生人都可以信任機(jī)器而不再關(guān)心合約的對方是誰，當(dāng)然同時(shí)也就存在了區(qū)塊鏈固有的一些問題，例如升級困難，功能目前還沒有那么強(qiáng)大等問題。
三、智能合約的創(chuàng)建和執(zhí)行
一個(gè)智能合約的生命周期包含合約創(chuàng)建、合約部署、合約執(zhí)行等過程。我們以以太坊為例，來說明區(qū)塊鏈上的“智能合約”是如何創(chuàng)建和執(zhí)行的。
案例：我們新建一個(gè)發(fā)工資的智能合約，樹哥是老板，是需要給兩個(gè)員工A和B發(fā)工資。先簡單構(gòu)建一下發(fā)工資的邏輯，如下：
1、合約創(chuàng)立
從上圖可以看出，在以太坊上是分為外部賬戶和合約賬戶的。樹哥的外部賬戶存著錢，合約賬戶存著相應(yīng)的代碼。代碼執(zhí)行的操作就是30號的時(shí)候，先檢查A和B的工作量，滿足要求后給A賬戶和B賬戶轉(zhuǎn)賬工資。那么，合約的創(chuàng)立就是要給三個(gè)用戶建立賬戶，通過要編寫合約賬戶內(nèi)的代碼。
1） 創(chuàng)建賬戶
需要先了解以太坊的賬戶體系
2）編譯，打包，數(shù)據(jù)上區(qū)塊鏈
根據(jù)要求創(chuàng)建完賬戶、編寫完代碼（以太坊的官方智能合約開發(fā)語言為：solidity），開始對編寫的代碼進(jìn)行編譯。
一旦完成了智能合約打包上鏈的過程，就意味著：全網(wǎng)的驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)都會接受到樹哥和員工A與B之間的智能合約，并進(jìn)行了保存。
需要注意的，在以太坊上部署和執(zhí)行智能合約都是要有花費(fèi)的，這樣的花費(fèi)是用GAS來表示的（挺像我們的汽車燒的燃?xì)猓?，這個(gè)GAS是可以是用以太坊來購買。設(shè)置GAS而沒有直接用以太坊的原因是，以太坊價(jià)格波動太大，不能今天執(zhí)行一段代碼要50塊明天就變成5塊錢吧？所以用GAS代表以太坊上執(zhí)行操作的代價(jià)相對不會波動太大。
2、合約的執(zhí)行
智能合約會定期檢查相關(guān)事件和觸發(fā)條件，滿足條件的事件會推送到待驗(yàn)證的隊(duì)列之中。例如每月30日，會觸發(fā)條件把樹哥賬戶里的錢轉(zhuǎn)給員工A和員工B的賬戶中。
區(qū)塊鏈的驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)會對這個(gè)事件進(jìn)行簽名驗(yàn)證，等大多數(shù)的驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)對此事件達(dá)成共識后，智能合約將被成功執(zhí)行，并通知用戶。
需要說明的是，智能合約是存儲在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的代碼，但區(qū)塊鏈本身是不執(zhí)行代碼的。真正執(zhí)行代碼的是以太坊虛擬機(jī)（EVM），準(zhǔn)確一點(diǎn)來說是每一臺本地的以太坊虛擬機(jī)來執(zhí)行代碼，再來相互驗(yàn)證，然后再將結(jié)果寫入到區(qū)塊鏈當(dāng)中。示意圖如下：
以太坊智能合約執(zhí)行示意
小結(jié)：通過樹哥給員工發(fā)工資的智能合約的創(chuàng)建、部署和執(zhí)行的過程，就可以了解到：資金是保存在外部賬戶中，代碼是保存在合約賬戶中；部署智能合約就是在把智能合約打包進(jìn)區(qū)塊中，然后分發(fā)到全網(wǎng)中；執(zhí)行智能合約就是在觸發(fā)條件達(dá)到后本地的以太坊虛擬機(jī)執(zhí)行智能合約，然后再將結(jié)果保存在區(qū)塊鏈中這樣的一個(gè)過程。
四、智能合約的安全性討論
最近出了很多起智能合約被黑客攻破而導(dǎo)致資產(chǎn)大量損失的事件，但發(fā)生的這些事件都不是因?yàn)橐蕴痪W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的問題，而是屬于開發(fā)者開發(fā)的智能合約存在漏洞的原因。那么，智能合約開發(fā)需要注意哪些問題呢？一般就是兩個(gè)問題，一是確保智能合約的確定性，二是確定智能合約的可以關(guān)閉性。
1、確定性：就是確保智能合約在不同的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的效果都是相同的。
在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上，是不同的計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)參與運(yùn)行智能合約，如果執(zhí)行的結(jié)果有差異那么無疑會導(dǎo)致不同節(jié)點(diǎn)達(dá)不成共識，相應(yīng)的區(qū)塊也會認(rèn)為是非法的。那么如何保證智能合約的確定性呢？
1）不進(jìn)行調(diào)用不確定性的函數(shù)，
2）不使用不確定性的數(shù)據(jù)源。
2、可以關(guān)閉性：就是確保智能合約在一定的情況下可以關(guān)閉。
如果一段有問題的智能合約在不斷地運(yùn)行，它會不斷的消耗區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)資源，也有可能會攻擊者利用來攻擊整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。是可以通過一些手段限制資源的使用來執(zhí)行智能合約關(guān)閉。
1）限制最大使用的資源。在以太坊上執(zhí)行智能合約或存儲都是需要有消耗（gas），智能合約有g(shù)as limit （最大消耗的gas值）來限制智能合約。當(dāng)智能合約消耗到規(guī)定的最大值時(shí)，會自動關(guān)閉。
2）限制執(zhí)行代碼行數(shù)或執(zhí)行時(shí)間。當(dāng)智能合約執(zhí)行代碼行數(shù)達(dá)到規(guī)定最大行或執(zhí)行時(shí)間，則認(rèn)為智能合約有可能進(jìn)入死循環(huán)或出現(xiàn)問題，強(qiáng)行關(guān)閉。
3）采用虛擬機(jī)方式，隔離資源。以太坊就是采用虛擬機(jī)EVM的方式，把執(zhí)行環(huán)境虛擬化，將資源進(jìn)行隔離，避免由于一個(gè)智能合約問題感染整個(gè)系統(tǒng)，也可以通過關(guān)閉智能合約的執(zhí)行虛擬機(jī)關(guān)閉智能合約。
小結(jié)：部署在區(qū)塊鏈上的智能合約，由于其具備的區(qū)塊鏈的復(fù)雜特性而會凸顯出安全性的重要性。如果要真正理解如何提升智能合約的安全性，那需要對區(qū)塊鏈底層邏輯和智能合約有一定了解。
總結(jié)：智能合約本質(zhì)是應(yīng)用，不局限于電子合約本身。在區(qū)塊鏈上的智能合約具備著區(qū)塊的規(guī)則透明、不可篡改、分布存儲等特征，它的創(chuàng)建、部署和執(zhí)行也是有一定的復(fù)雜度，在安全防護(hù)上也有了較高一些的要求。也正因?yàn)槿绱耍瑓^(qū)塊鏈上的智能合約可以完成傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)程序沒有辦法完成的任務(wù)，不僅可以在金融、拍賣、借貸、遺囑、注冊、眾籌、股權(quán)、投票、保險(xiǎn)等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，而且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，在其他方面也將展現(xiàn)出巨大的作用。
以上，為樹哥區(qū)塊鏈從小白到精通
作者介紹：樹哥，樹哥區(qū)塊鏈創(chuàng)始人、《區(qū)塊鏈從入門到精通》作者，U贊簽約作者，對話區(qū)塊鏈合伙人。立志用最通俗的語言讓小白透徹了解區(qū)塊鏈技術(shù)。公眾號\頭條號\新浪博客\百度百家：樹哥區(qū)塊鏈，星球:區(qū)塊鏈從小白到精通。
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