Смарт-контракты: как они работают и какие проблемы решают в мире blockchain

Что такое смарт-контракты? Какие проблемы они решают?

Смарт-контракты позволяют защищённые, автоматизированные транзакции через самоисполняющийся код на блокчейн-сетях. Они упрощают соглашения и устраняют необходимость в посредниках или человеческом вмешательстве. Этот текст объяснит, как работают эти контракты, их практические применения и уникальные проблемы, с которыми они сталкиваются в традиционных системах.

Что такое смарт-контракты?

Смарт-контракты работают на децентрализованных блокчейн-сетях, а не на централизованных серверах. Это означает, что они позволяют нескольким сторонам безопасно, точно и без вмешательства достигать общего результата.

Децентрализованный дизайн смарт-контрактов также делает их идеальными для автоматизации. Поскольку они функционируют без центрального органа, такие контракты обычно не подвержены единичным точкам отказа или злонамеренным атакам.

На самом деле, автоматизация является центральной в их функциональности, поскольку она снижает человеческую ошибку и обеспечивает своевременное исполнение без посредников.

Как работают смарт-контракты?

Смарт-контракты работают на децентрализованных блокчейн-платформах, таких как Ethereum. Они кодируют бизнес-правила и функционируют на блокчейне или распределённом реестре, используя специализированную виртуальную машину.

В общем случае создание смарт-контракта начинается с того, что бизнес или другие соответствующие группы сотрудничают с разработчиками. Разработчики получают схему предполагаемого поведения контракта в ответ на конкретные события.

Затем разработчики используют платформу разработки смарт-контрактов для кодирования и тестирования контракта, чтобы обеспечить его соответствие ожиданиям.

Завершённый контракт обычно проходит проверку безопасности, которую часто выполняет внутренний ekspert или сторонняя компания, специализирующаяся на безопасности смарт-контрактов. После одобрения контракт развертывается на выбранном блокчейне или распределённом реестре.

После развертывания смарт-контракт подключается к «оракулу», криптографически защищённому источнику данных, который предоставляет обновления событий и данные в реальном времени. Контракт выполняет свои запланированные действия, когда получает проверенные данные от одного или нескольких оракулов, тем самым обеспечивая выполнение всех специфицированных условий.

Технология блокчейн и смарт-контракты

Децентрализованная и устойчивая к подделке сеть блокчейна поддерживает смарт-контракты, храня каждую транзакцию по сети узлов. Эта децентрализация гарантирует, что участники взаимодействуют без зависимости от центрального органа и предоставляет безопасную и надёжную среду для автономной работы смарт-контрактов.

Технология распределённого реестра (DLT) лежит в основе функциональности блокчейна, позволяя смарт-контрактам безопасно записывать данные по сети. Каждое действие в смарт-контракте фиксируется на нескольких узлах — это обеспечивает прозрачность и постоянную запись.

Эта структура усиливает надёжность данных и обеспечивает защиту от подделки, добавляя ещё один уровень безопасности.

Роль оракулов

Оракулы соединяют блокчейн-сети с внешними источниками данных, позволяя смарт-контрактам взаимодействовать с реальной информацией.

Кросс-цепочные смарт-контракты

Кросс-цепочная совместимость позволяет смарт-контрактам на различных блокчейнах общаться и проводить транзакции друг с другом, расширяя диапазон применений.

Какие языки программирования лучше всего подходят для смарт-контрактов?

Разработчики используют различные языки программирования для создания смарт-контрактов — каждый из них предназначен для конкретных блокчейн-платформ.

Solidity остаётся основным языком для Ethereum и других блокчейнов, совместимых с EVM. Он предлагает высокоуровневый синтаксис, ориентированный на контракты.

Vyper — ещё один популярный выбор для написания смарт-контрактов на сети Ethereum. Он предлагает более простую и безопасную альтернативу с синтаксисом, похожим на Python.

Аналогично разработчики предпочитают Rust для не-EVM блокчейнов, таких как Solana и Polkadot, из-за его производительности и безопасных особенностей.

Aptos и Sui теперь используют Move, язык, разработанный Facebook (ныне Meta) для проекта Diem, с акцентом на безопасность и гибкость.

Дополнительно WebAssembly (WASM) позволяет кросс-платформенную совместимость, позволяя разработку смарт-контрактов на языках, таких как C, JavaScript, TypeScript и Rust.

Эволюция смарт-контрактов

Самая ранняя узнаваемая концепция смарт-контрактов появилась в 1990-х годах, когда компьютерный учёный Ник Сэбо предложил использовать цифровые протоколы для автоматизации и обеспечения выполнения соглашений. Его аналогия с торговым автоматом помогла проиллюстрировать, как смарт-контракты могут автоматизировать транзакции, следуя заранее установленным условиям.

Работа Сэбо была самой ранней узнаваемой концепцией автоматизации соглашений, которая в конечном итоге проложила путь для смарт-контрактов на базе блокчейна.

“[...] мы можем расширить концепцию смарт-контрактов на собственность. Умная собственность может быть создана путём внедрения смарт-контрактов в физические объекты. Эти встроенные протоколы будут автоматически передавать контроль над ключами, управляющими собственностью, агенту, который на законных основаниях владеет этой собственностью, в зависимости от условий контракта.”

“Например, автомобиль может стать непригодным для работы, если соответствующий протокол проверки-ответа не выполнен с его законным владельцем, предотвращая кражу. Если кредит был взят для покупки этого автомобиля и владелец не выполнял платежи, смарт-контракт может автоматически инициировать залог, который возвращает контроль над ключами автомобиля банку.” — Ник Сэбо в своём основополагающем произведении.

Роль Биткойна

Блокчейн Биткойна, запущенный в 2009 году, представил один из самых ранних форм протокола смарт-контрактов. Он продемонстрировал, как применять условия, которые пользователи должны выполнить для осуществления транзакций.

В 2012 году Биткойн добавил ещё один значительный тип смарт-контракта: транзакции с несколькими подписями. Эта функция требует, чтобы указанное количество сторон (каждая с их публичными и приватными ключами) подписало транзакцию перед её одобрением.

Транзакции с несколькими подписями значительно улучшили безопасность, требуя множественных одобрений. Они снизили риски, связанные с потерей или компрометацией одного приватного ключа.

В последующие годы Биткойн и другие блокчейны начали экспериментировать с дополнительными программируемыми условиями, известными как оп-коды. Однако значительный прорыв в функциональности смарт-контрактов произошёл с публикацией белой книги Ethereum Виталика Бутерина в 2013 году.

Когда Ethereum был запущен в 2015 году, он значительно расширил функциональность Биткойна.

Он представил универсальный блокчейн, способный одновременно выполнять несколько независимых смарт-контрактов на «мировом компьютере». Таким образом, мы получили первые современные смарт-контракты, как они известны и используются сегодня.

Платформы, поддерживающие смарт-контракты

Ethereum остаётся самой широко используемой платформой для развертывания смарт-контрактов, преимущественно благодаря своей гибкой инфраструктуре и родному языку программирования Solidity.

Сеть Ethereum поддерживает децентрализованные финансы (DeFi), незаменимые токены (NFT) и различные децентрализованные приложения (DApps). Платформа является ведущим выбором для сложных приложений смарт-контрактов в 2024 году.

Другие блокчейн-платформы:

• EOS: предоставляет высокопроизводительную платформу для смарт-контрактов, которая придаёт приоритет масштабируемости и низким транзакционным издержкам. Она разработана для поддержки крупных приложений с быстрыми транзакциями.
• Hyperledger Fabric: разработанный Linux Foundation, Hyperledger является разрешённым блокчейном, широко принятом для корпоративных приложений. Он позволяет предприятиям разрабатывать частные блокчейн-решения, адаптированные к внутренним процессам и правилам.
• Cardano: блокчейн Cardano использует язык программирования Plutus для своих смарт-контрактов с акцентом на формальную проверку для повышения безопасности. Это делает его подходящим выбором для приложений, где надёжность имеет важное значение, таких как управление финансовыми и медицинскими записями.

Ключевые особенности смарт-контрактов

• Автоматизация: смарт-контракты автоматически исполняют условия, как только определённые условия выполнены, оптимизируя рабочие процессы и минимизируя необходимость в ручном вмешательстве.
• Безопасность: криптография блокчейна защищает смарт-контракты от несанкционированного доступа или подделки. Децентрализованная сеть проверяет каждое выполнение контракта, обеспечивая защиту от мошенничества и несанкционированных изменений.
• Прозрачность: публичный реестр фиксирует каждое действие, выполненное смарт-контрактом, позволяя всем участникам видеть условия и историю контракта. Эта прозрачность способствует доверию среди участников, обеспечивая проверяемость каждого действия.
• Транзакции без доверия: смарт-контракты позволяют взаимодействия без зависимости от доверия к третьим сторонам. Код контракта исполняет условия, устраняя необходимость в посреднике и позволяя транзакциям осуществляться, основываясь исключительно на заранее установленными условиях.

Случаи использования смарт-контрактов

Если что-то количественно измеримо, как в обычном контракте, это может быть закодировано в смарт-контракт и храниться на блокчейне.

Наиболее распространённые случаи использования смарт-контрактов в 2024 году включают (но не ограничиваются):

• Финансовые услуги: смарт-контракты упрощают кредитование, платежи и передачу активов в децентрализованных финансах (DeFi). Например, кредитный контракт может высвобождать средства для заемщика, когда заранее определённые условия выполнены, с автоматическим обеспечением выполнения условий возврата по контракту.
• Управление цепочками поставок: смарт-контракты повышают прозрачность и ответственность в цепочках поставок, отслеживая продукты от места происхождения до доставки. Контракт может автоматически обновлять статус товаров по мере их перемещения через каждый этап, сокращая оформление документов и улучшая прослеживаемость.
• Недвижимость: смарт-контракты упрощают сделки с недвижимостью, автоматизируя такие задачи, как передача прав собственности, эскроу и процессы оплаты. Это минимизирует необходимость в посредниках, сокращает время транзакций и вероятность ошибок.
• Юридические соглашения: смарт-контракты позволяют автоматизировать юридические соглашения, такие как договоры аренды, которые автоматически инициируют доступ и платежи. Это снижает споры и надёжно обеспечивает выполнение условий, повышая эффективность юридических транзакций.
• Децентрализованные приложения (DApps): DApps используют смарт-контракты для предоставления ряда услуг, включая игры, финансы и социальные сети, без зависимости от централизованного контроля. Взаимодействуя через смарт-контракты, пользователи получают более прозрачный и автономный опыт.

Преимущества смарт-контрактов

Проблемы и ограничения

Будущее смарт-контрактов

Смарт-контракты обладают значительным потенциалом для преобразования различных секторов, предоставляя бездоверительные, автоматизированные решения. С advancements в блокчейне, оракулах и кросс-цепочных возможностях, смарт-контракты располагаются на пути инноваций, обеспечивая эффективные, децентрализованные взаимодействия в различных отраслях.

Будущее смарт-контрактов может включать более совершенные возможности, такие как интеграция с ИИ. Разработчики также исследуют сложные случаи использования, такие как автономные организации, полностью управляемые смарт-контрактами, что может ещё больше децентрализовать и автоматизировать организационные структуры. С развитием этих технологий смарт-контракты, вероятно, станут неотъемлемой частью традиционного бизнеса.