Что такое смарт-контракты?

Смарт-контракты — это следующий шаг в эволюции технологии блокчейн. Они сочетают в себе лучшие аспекты классического контракта и компьютерной программы, позволяя пользователям создавать полностью автономные соглашения, которые могут выполняться без необходимости взаимодействия с человеком. Цель смарт-контрактов — реализовать условия сделки, не прибегая к услугам стороннего посредника. 

Смарт-контракты работают с помощью комбинации кода и блокчейн, что позволяет всем участникам сети получить доступ к информации в любое время и из любой точки мира. Смарт-контракт содержит все условия соглашения на программируемом языке, что позволяет ему автоматически обеспечивать выполнение обязательств обеими сторонами, как только выполняются определенные заранее установленные условия.

Смарт-контракты в настоящее время являются одними из самых интересных и перспективных разработок в мире технологии блокчейн, поскольку они способны оптимизировать и обезопасить многие аспекты бизнес-процессов. Они имеют широкий спектр применения — от предоставления финансовых услуг до создания децентрализованных цифровых идентификаторов. 

История появления смарт-контрактов

Смарт-контракты были впервые предложены Ником Сабо в 1994 году как механизм оцифровки и кодификации простых договорных положений. В 1996 году исследователи Хабер и Сторнетта представили концепцию «цветных монет», которая позволила цифровым активам обладать дополнительными свойствами. Эта инновация была усовершенствована Кенигсбергом в 1997 году, который предложил полностью децентрализованную платформу смарт-контрактов, построенную на базе безопасного оборудования.

Проблема этих ранних идей заключалась в том, что они не решали проблему необходимости безопасной, но децентрализованной платформы для развертывания и исполнения смарт-контрактов. Это привело к разработке Ethereum Виталиком Бутериным, который решил эту проблему, используя блокчейн в качестве уровня хранения кода смарт-контрактов и активов. Это означало, что развертывание смарт-контрактов стало более безопасным. Это также означало, что Ethereum мог выполнять более сложные программы, чем его предшественники, что позволило ему стать вычислительной платформой общего назначения. Именно поэтому многие считают Ethereum первой платформой для смарт-контрактов на основе блокчейна.

Cмарт-контракты обладают следующими свойствами:

• Самоисполняемость: смарт-контракты хранятся в распределенной системе блокчейн и автоматически выполняются при соблюдении определенных условий.
• Прозрачность: все стороны имеют доступ к одной и той же информации, и ни одна сторона не может изменить данные без консенсуса с другими.
• Неизменяемость: смарт-контракты не могут быть изменены или удалены после развертывания в блокчейне, их можно только заменить новыми версиями.
• Децентрализованность: смарт-контракты хранятся в блокчейне и выполняются сетью компьютеров, не контролируемых каким-либо одним субъектом.

Объекты смарт-контрактов

• Актив: то,что имеет ценность, может быть продано и может быть легко доступно через смарт-контракт без вмешательства человека. 
• Набор правил, определяющих отношения между двумя или более сторонами, участвующими в соглашении: эти правила должны поддаваться математическому описанию и, следовательно, быть программируемыми. Это важный пункт, поскольку именно условия смарт-контракта описывают логику его исполнения. Триггером транзакции является событие, инициирующее выполнение контракта. Например, момент, когда пользователь вносит средства на криптовалютный кошелек.
• Стороны сделки: участник, владеющий активом, подлежащим обмену и участник, который получит этот актив.
• Децентрализованная платформа: платформа, на которой будет создан и исполнен смарт-контракт.

Принцип работы смарт-контракта

Смарт-контракты часто сравнивают с торговыми автоматами, которые имеют аналогичный принцип действия: оба предоставляют доступ к активу (кофе или деньгам) после получения оплаты. Смарт-контракты можно представить в виде утверждений типа «если — то»: если выполняется определенное условие, то выполняются соответствующие инструкции. Это позволяет достичь высокой степени автоматизации, что делает смарт-контракты особенно полезными для процессов, в которых участвуют несколько сторон.

После подписания всеми сторонами, участвующими в контракте, смарт-контракты хранятся в цифровом виде в блокчейне и вступают в силу после выполнения всех условий. Они также могут взаимодействовать с внешними системами через оракулы блокчейна, которые позволяют им сопоставлять данные с внешними ресурсами.

Отличия традиционного контракта от смарт-контракта

Традиционный контракт и смарт-контракт — это соглашения, которые связывают стороны определенными обязательствами. Однако между ними существуют некоторые фундаментальные различия:

Области применения смарт-контрактов

Смарт-контракты могут использоваться для управления многими операциями — от перевода денег между сторонами до сложных бизнес-процессов, таких, как начисление заработной платы и управление запасами. Это объясняется их возможностями: автоматизацией рутинных задач, исключением посредников, и, соответственно, сокращением расходов на сделку, снижением ошибок из-за человеческого фактора. Благодаря этим возможностям технология смарт-контрактов находит свое применение во многих сферах:

• DeFi (Децентрализованные финансы) — это термин, который относится к использованию смарт-контрактов для финансовых операций. Его часто используют как синоним криптокредитования, но на самом деле он охватывает гораздо больше, чем просто кредитование. Децентрализованные финансы можно использовать по-разному: торговля криптовалютой в одноранговом режиме, торговля деривативами через биржу деривативов, децентрализованные биржи (DEX) и т.д.

• Смарт-контракты также могут использоваться для краудфандинга. Краудсорсинговое финансирование — это процесс привлечения денег от большого числа инвесторов (обычно в небольших суммах). Это стало популярным способом финансирования новых предприятий, проектов в социальных сетях и даже фильмов. Такие сервисы, как Kickstarter и Indiegogo, являются примерами платформ, использующих подобную систему.
• DAO — это децентрализованная организация, которая использует технологию блокчейн для обеспечения финансовой и управленческой прозрачности. Основная цель организации такого типа — уменьшить необходимость в централизованном органе власти, снизить операционные расходы и повысить эффективность. Наиболее распространенный вариант использования — автоматизация определенных бизнес-функций, таких как управление фондами и принятие решений.

• GameFi — это инновационный тренд который объединяет две самые популярные индустрии — игровую и блокчейн. Проект представляет собой экосистему, объединяющую игроков, разработчиков, издателей, влиятельных лиц и рекламодателей. Цель — создать децентрализованный рынок, где все участники могут напрямую взаимодействовать друг с другом. Система использует смарт-контракты для обеспечения безопасности средств пользователей, возможности отправлять и получать платежи. 
• Смарт-контракты являются важнейшей частью технологии блокчейн, поэтому они часто используются при проведении ICO (первичное размещение токенов) для контроля выпуска токенов. Алгоритмы запрограммированы на выявление пользователей, инвестировавших свои средства в проект, и внесение их в общий реестр. После регистрации пользователи автоматически получают необходимое количество токенов. 

Помимо управления распределением токенов, смарт-контракты автоматизируют начисления, идентифицируя пользователей-инвесторов, и помогают проверять их легитимность, автоматически контролируя ответы пользователей на транзакции.

Другие области применения смарт-контрактов:

• Здравоохранение: обмен и управление данными о пациентах, включая историю болезни, страховую информацию и другую личную информацию.
• IoT (интернет вещей): Автоматизация управления IoT-устройствами, включая их местоположение, функциональность и статус.
• Страхование: управление претензиями, предъявляемыми по страховым полисам. Смарт-контракты могут исключить мошенничество и снизить затраты за счет автоматизации таких процессов, как проверка претензий и распределение выплат.
• Азартные игры: обеспечение честных и прозрачных условий для игроков. Смарт-контракты могут исключить мошенничество и снизить затраты за счет автоматизации проверки выплат.
• Сфера поставок: отслеживание движения товаров от пункта отправления до пункта назначения, с гарантией, что товары и услуги будут оплачены вовремя и в полном объеме.

• Выборы: Смарт-контракты можно использовать для автоматизации процесса голосования и точного подсчета голосов, исключая ошибки и фальсификации.
• Искусство и медиа: отслеживание прав собственности на произведения искусства и медиа.
• Налогообложение: автоматизация расчетов и сборов налогов.

Классификация смарт-контрактов

Самые первые смарт-контракты могли выполнять только простейшие действия в ответ на ограниченный набор условий. Но по мере развития этой технологии появились различные типы контрактов, которые могут выполнять все более сложные функции. Современные смарт-контракты можно разделить на следующие категории в зависимости от заданных критериев:

По среде выполнения: централизованные и децентрализованные

Централизованные смарт-контракты размещаются на одном сервере, также известном как «главный» контракт. Все остальные копии этого контракта (так называемые «дочерние» контракты) связаны с главным контрактом и следуют тем же правилам.

Децентрализованные смарт-контракты находятся на нескольких компьютерах (называемых «узлами»). Каждый узел является копией оригинального контракта и имеет идентичные копии всех других узлов.

По способу инициации: автоматизированными и неавтоматизированными

Автоматизированные смарт-контракты выполняются автоматически. Они запускаются определенными событиями (например, доставкой товара) и сохраняют информацию в блокчейне. 

Неавтоматизированные смарт-контракты требуют ручного ввода или вмешательства для выполнения. Распространенным примером является завещание, для вступления в силу положений которого необходимо, чтобы его подписал хотя бы один человек.

По степени приватности: конфиденциальные, частично конфиденциальные и открытые

Конфиденциальные смарт-контракты — это контракты, доступ к которым могут получить только участвующие стороны. 

Частично конфиденциальные смарт-контракты — это контракты, доступ к которым разрешен всем сторонам, но не широкой публике. 

Смарт-контракты с открытым исходным кодом могут быть просмотрены всеми, кто имеет к ним доступ.

По процессу задания и выполнения условий: произвольно программируемые, ограниченные или предустановленные

Произвольно программируемые смарт-контракты могут выполнить любое возможное условие. 

Ограниченные смарт-контракты требуют выполнения определенного набора условий, прежде чем они могут быть исполнены. 

Предустановленные смарт-контракты не могут быть изменены после того, как они были установлены заинтересованными сторонами.

Как разработать смарт-контракт?

Определение требований к проекту

Первым шагом в разработке смарт-контракта является четкое определение бизнес-условий и требований к вашему проекту. Например, если вы создаете смарт-контракт, который будет использоваться клиентами для оплаты товаров и услуг, вам нужно будет указать, сколько денег требуется для каждого платежа. Вы также должны определить, когда наступает срок оплаты и через сколько дней после поставки покупатель должен сделать первый платеж, прежде чем начнут начисляться проценты за просрочку платежа. Это поможет вам убедиться, что ваш смарт-контракт правильно реализует эти требования. Если требования вашего проекта меняются в процессе разработки, важно убедиться, что любые изменения не нарушат функциональность или безопасность вашего смарт-контракта.

Выбор блокчейн-платформы

Следующим этапом будет выбор блокчейна, который будет зависить от требований вашего проекта. Существует множество блокчейнов, и каждый из них имеет свои сильные и слабые стороны. Например, некоторые блокчейны обеспечивают большую безопасность, чем другие, а некоторые имеют более высокую пропускную способность транзакций, чем другие. Вы также можете учесть размер вашего проекта; если предполагается, что он будет очень крупным, то вам следует выбрать блокчейн, способный обрабатывать не менее 100 транзакций в секунду (TPS).

Вот некоторые моменты, которые следует учитывать при выборе блокчейна для разработки смарт-контракта:

• Какой тип блокчейна вам нужен? 
• Какие функции он предлагает? 
• Насколько он безопасен? 
• Есть ли риск, связанный с использованием данного блокчейна? 
• Есть ли у него какие-либо известные ошибки или уязвимости? 
• Что касается вопросов масштабирования — можем ли мы рассчитывать на использование нашей системы в больших масштабах в будущем? 
• Что касается совместимости — работает ли эта система без проблем с другими системами? 
• Есть ли какие-либо серьезные проблемы (ошибки), которые повлияют на нас в будущем, если мы выберем именно этот блокчейн, а не другие, доступные сейчас или в будущем?

Ethereum по-прежнему считается лидером по количеству запущенных смарт-контрактов, однако он дорогой, медленный и имеет проблемы с масштабированием. Поэтому другие блокчейн-платформы, такие как Cardano, Polkadot, Solana и другие, набирают популярность в последнее время.

Вот сравнение наиболее популярных блокчейн-платформ для размещения смарт-контрактов:

Инструменты разработки смарт-контракта

Инструментами для разработки смарт-контракта являются:

• Языки программирования: Solidity, C++, Java, Go — одни из самых распространенных языков для разработки смарт-контрактов. Самым популярным языком программирования смарт-контрактов является Solidity. Он был создан Ethereum Foundation в 2014 году, и именно его используют большинство проектов Ethereum для создания собственных смарт-контрактов. Другие используемые языки: Rust, C, Vyper, DAML.
• IDE (интегрированные среды разработки): Remix, SettleMint и EthFiddle (веб-версия), Visual studio Code, Atom (настольная версия). IDE помогают разработчикам писать код, компилировать его и запускать тесты. Они также предоставляют инструменты отладки для устранения любых проблем, которые могут возникнуть в процессе разработки.
• Фреймфорки: Hardhat, Truffle, Brownie, DappTools, ApeWorX. Фреймфорки используются распределенными системами для поддержания их состояния на разных машинах или узлах в сети. Они могут использоваться в качестве альтернативы традиционным базам данных при работе с технологией блокчейн.
• Тестовые сети: Rinkeby, Goerli, Kovan, Hyperledger, Umbra, Ropsten. Тестовые сети позволяют разработчикам тестировать свои смарт-контракты перед их развертыванием в основной сети блокчейна, где они будут использоваться реальными пользователями и предприятиями.
• Криптовалютные кошельки: Metamask, TrustWallet, Coinbase, Enjin, AlphaWallet, Binance и Chain Wallet. Кошельки с поддержкой смарт-контрактов предоставляют доступ к децентрализованным приложениям (Dapps) и связанным с ними Web3-интерфейсам для тестирования.

Разработка прототипа смарт-контракта

На этом этапе происходит написание реального кода на основе спецификаций требований. Цель этого процесса — создать рабочий прототип, который продемонстрирует техническую осуществимость вашей идеи. Это момент, когда вы можете увидеть, как будет работать реальный код, и внести необходимые изменения. Здесь же вы получите представление о сроках разработки.

Возможно, самым важным моментом, который необходимо осуществить, является безопасность смарт-контракта. Однажды ваш смарт-контракт может работать с миллиардами долларов, поэтому крайне важно, чтобы в нем не было изъянов. В разработке смарт-контракта важно учитывать такие моменты как повторное обращение. Поскольку смарт-контракты часто вызывают другие функции смарт-контрактов, существует возможность того, что другая функция может прервать выполнение вашего смарт-контракта. Это стало причиной знаменитого взлома DAO ETH.

Тестирование смарт-контракта

Это, конечно, не самая захватывающая часть процесса разработки, но важность тестирования смарт-контрактов нельзя недооценивать. Тестирование гарантирует, что ваш смарт-контракт работает правильно и отвечает требованиям вашего бизнеса. Оно также должно выявить любые ошибки до их развертывания в сети блокчейн, чтобы вам не пришлось решать проблемы после развертывания.

Развертывание контракта

После того как вы протестировали свой контракт и убедились в его правильности, вы можете развернуть его в сети блокчейн. Этот процесс включает в себя передачу кода на узел сети, который создает неизменяемую запись вашего контракта. Когда это будет сделано, он станет доступен для выполнения и другим узлам.

После развертывания вашего смарт-контракта его нельзя будет изменить. Чтобы дополнить смарт-контракт, необходимо создать и запустить его новую версию, в то время как старая версия контракта так и будет существовать в блокчейне.

Преимущества смарт-контрактов

Смарт-контракты — это мощный инструмент для автоматизации бизнес-процессов. Они имеют множество преимуществ, в том числе:

• Экономическая эффективность: это самый быстрый и безопасный способ исполнения контракта. В некоторых случаях они устраняют необходимость в посредниках, что позволяет снизить затраты и ускорить процессы.
• Прозрачность: каждая транзакция записывается в блокчейн, поэтому вы можете видеть, что именно произошло в любой момент времени. Вы также можете провести аудит контракта, чтобы убедиться, что он был выполнен правильно.
• Надежность: смарт-контракты безопасны, поскольку они работают в децентрализованной сети без единой точки отказа.
• Экономия времени и автономность: смарт-контракты помогают экономить время, устраняя необходимость в ручных процессах. Они также дают вам больше автономии над вашими данными и транзакциями.
• Безопасное хранение и резервное копирование: смарт-контракты хранятся в блокчейне, поэтому их невозможно потерять или украсть. Это делает их отличным вариантом для хранения конфиденциальной информации, такой как медицинские записи и финансовые документы.
• Предотвращение ошибок или мошенничества: смарт-контракты затрудняют недобросовестным субъектам манипулирование данными или совершение мошенничества. Они также снижают риск человеческого фактора, который может привести к дорогостоящим ошибкам.

Ограничения в работе смарт-контрактов

• Управление: смарт-контракты сложны в реализации и управлении. После записи в блокчейн смарт-контракт не может быть изменен — даже если вам нужно изменить всего один знак в его коде.
• Конфеденциальность: после записи в блокчейн смарт-контракт может увидеть любой желающий. Это означает, что вы не сможете использовать его для хранения конфиденциальной информации или сохранения в тайне своих бизнес-планов.
• Ошибки: как и любое другое программное обеспечение, смарт-контракты подвержены ошибкам. Если вы допустите ошибку при написании кода, то после его развертывания на блокчейне исправить ее будет невозможно.
• Безопасность: смарт-контракты не защищены от кибератак. Как и любое другое программное обеспечение, они могут быть взломаны и использованы злоумышленниками, обладающим необходимыми инструментами. Если хакеру удастся проникнуть в ваш блокчейн и найти способ обойти установленные меры безопасности, он сможет украсть информацию или манипулировать ею.
• Отсутствие правового регулирования смарт-контрактов: правовой статус смарт-контрактов все еще находится в зачаточном состоянии. Во многих странах не существует юридического определения того, что такое смарт-контракт и как к нему следует относиться по закону. Это может вызвать проблемы, когда люди пытаются добиться исполнения таких контрактов или оспорить их в суде.
• Трудности с налогами и бухгалтерским учетом: бухгалтерский учет смарт-контрактов также может быть сложным из-за отсутствия установленных правил.

Вывод

Смарт-контракты — это удивительная технология, которая способна произвести революцию во многих отраслях. Они могут помочь оптимизировать бизнес-процессы, снизить затраты и сделать транзакции более безопасными. Однако, как и в случае с любой новой технологией, существуют некоторые проблемы, которые необходимо решить, прежде чем они получат широкое распространение.