智能合约技术发展研究报告.pdf

1版 权 声 明 陀 螺 研 究 院 智 能 合 约 技 术 发 展 研 究 报 告 版 权 为 深 圳 市 陀 螺 传 媒 有 限 公司 独 家 拥 有 ， 是 陀 螺 研 究 院 和 合 作 单 位 的 研 究 与 统 计 成 果 ， 其 目 的 是 为 投 资 者和 从 业 者 提 供 参 考 ， 陀 螺 研 究 院 报 告 仅 限 于 行 业 内 部 使 用 。 未 经 陀 螺 研 究 院 的 审 核 、 确 认 及 书 面 授 权 ， 购 买 报 告 的 客 户 不 得 以 任 何 方式 ， 在 任 何 媒 体 上 （ 包 括 互 联 网 ） 公 开 引 用 本 报 告 的 数 据 和 观 点 ， 不 得 以 任 何方 式 将 报 告 的 内 容 提 供 给 其 他 单 位 或 个 人 。 否 则 引 起 的 一 切 法 律 后 果 由 该 客 户自 行 承 担 ， 同 时 陀 螺 传 媒 亦 认 为 其 行 为 侵 犯 了 陀 螺 研 究 院 的 著 作 权 ， 陀 螺 传 媒有 权 依 法 追 究 其 法 律 责 任 。 报 告 的 所 有 图 片 、 表 格 及 文 字 内 容 的 版 权 归 陀 螺 研 究 院 所 有 。 其 中 ， 部 分图 表 在 标 注 有 数 据 来 源 的 情 况 下 ， 版 权 归 属 原 数 据 所 有 公 司 。 如 有 侵 权 行 为 的个 人 、 法 人 或 其 它 组 织 ， 必 须 立 即 停 止 侵 权 并 对 其 因 侵 权 造 成 的 一 切 后 果 承 担全 部 责 任 和 相 应 赔 偿 。 否 则 我 们 将 依 据 中 华 人 民 共 和 国 著 作 权 法 、 计 算机 软 件 保 护 条 例 等 相 关 法 律 、 法 规 追 究 其 经 济 和 法 律 责 任 。指 导 单 位 ： 深 圳 市 信 息 服 务 业 区 块 链 协 会协 撰 单 位 ： 荷 月 科 技 、 溪 塔 科 技 、 成 都 链 安 、 宇 链 科 技编 委 会 成 员指 导 ： 余 文 锋 杨 达 豪 李 双 良 任 培 文主 笔 人 ： 余 维 仁编 写 人 员 ： 余 维 仁 朱 天 阳 罗 蔚 2前 言 10 24重 要 讲 话 精 神 强 调 要 强 化 基 础 研 究 ， 提 升 原 始 创 新 能 力 ， 努 力 让 我国 在 区 块 链 这 个 新 兴 领 域 走 在 理 论 最 前 沿 、 占 据 创 新 制 高 点 、 取 得 产 业 新 优 势 。要 推 动 协 同 攻 关 ， 加 快 推 进 核 心 技 术 突 破 ， 为 区 块 链 应 用 发 展 提 供 安 全 可 控 的技 术 支 撑 。 目 前 区 块 链 技 术 应 用 还 处 于 初 期 阶 段 ， 核 心 技 术 不 成 熟 是 原 因 之 一 。只 有 核 心 技 术 成 熟 ， 才 能 满 足 公 链 和 联 盟 链 技 术 开 发 的 需 要 。 智 能 合 约 是 一 种无 需 中 介 、 自 我 验 证 、 自 动 执 行 合 约 条 款 的 计 算 机 交 易 协 议 , 近 年 来 随 着 区 块链 技 术 的 日 益 普 及 而 备 受 关 注 .。 从 区 块 链 程 序 设 计 的 角 度 看 ， 智 能 合 约 可 以简 单 理 解 为 只 能 被 区 块 链 上 的 交 易 激 活 的 一 段 代 码 、 一 个 小 程 序 。 可 以 把 智 能合 约 类 比 为 数 据 库 中 的 存 储 过 程 和 触 发 器 ， 共 同 点 都 是 一 段 托 管 代 码 ， 通 过 外部 调 用 触 发 一 段 代 码 的 执 行 。 智 能 合 约 使 区 块 链 这 一 分 布 式 账 本 技 术 具 备 了 图灵 完 备 性 ， 开 启 了 区 块 链 2.0时 代 。 随 着 发 展 区 块 链 产 业 上 升 为 国 家 战 略 ， 政 府 对 区 块 链 产 业 支 持 力 度 逐 步 加大 ， 越 来 越 多 传 统 企 业 布 局 区 块 链 应 用 。 然 而 由 于 核 心 技 术 不 成 熟 ， 很 多 开 发应 用 还 处 于 摸 索 阶 段 ， 甚 至 还 面 临 不 少 的 挑 战 。 其 中 智 能 合 约 的 漏 洞 问 题 一 直是 用 户 比 较 关 注 的 问 题 ， 为 了 让 大 家 了 解 智 能 合 约 技 术 发 展 和 应 用 情 况 ， 陀 螺研 究 院 联 合 成 都 链 安 、 荷 月 科 技 、 溪 塔 科 技 、 宇 链 科 技 和 深 圳 市 信 息 服 务 业 区块 链 协 会 联 合 发 布 陀 螺 研 究 院 区 块 链 智 能 合 约 技 术 发 展 研 究 报 告 。3目 录Table of Contents 前 言 2一 、 技 术 发 展 概 述 5 1.1 智 能 合 约 的 定 义 6 1.2 与 传 统 合 约 的 比 较 6 1.3 技 术 特 点 8 1.4 技 术 开 发 的 意 义 9二 、 技 术 原 理 及 分 类 102.1 智 能 合 约 工 作 原 理 11 2.2 技 术 路 线 分 类 15三 、 技 术 应 用 情 况 分 析 19 3.1 应 用 还 处 于 早 期 20 3.2 处 理 的 逻 辑 比 较 简 单 20 3.3 智 能 合 约 漏 洞 问 题 备 受 关 注 21 3.4 智 能 合 约 的 应 用 趋 势 22四 、 典 型 案 例 分 析 23 4.1 智 能 合 约 在 DeFi中 的 应 用 244.2 智 能 合 约 在 供 应 链 金 融 应 收 账 款 业 务 中 的 应 用 27 4.3 智 能 合 约 在 政 务 领 域 的 应 用 ： 不 动 产 登 记 28 4.4 智 能 合 约 在 司 法 领 域 中 的 应 用 ： 电 子 合 同 存 证 30 4.5 智 能 合 约 在 疫 情 防 控 的 应 用 ： 宇 链 科 技 “ 出 入 通 ” 31 4五 、 技 术 发 展 的 趋 势 和 挑 战 33 5.1 发 展 趋 势 34 5.2 面 临 的 挑 战 35六 、 总 结 385一 、 技 术 发 展 概 述 1.1 智 能 合 约 的 定 义 1.2 与 传 统 合 约 的 比 较 1.3 技 术 特 点 1.4 技 术 开 发 的 意 义61.1 智 能 合 约 的 定 义 智 能 合 约 是 一 种 计 算 机 协 议 ， 旨 在 以 数 字 方 式 促 进 ， 验 证 或 强 制 执 行合 同 的 谈 判 或 履 行 。 智 能 合 约 可 以 在 没 有 第 三 方 的 情 况 下 进 行 可 靠 的 交 易 ，这 些 交 易 是 可 追 踪 且 不 可 逆 的 。 1994年 ， 创 造 该 术 语 的 Nick Szabo首 次 提出 了 智 能 合 约 。 智 能 合 约 概 念 提 出 的 时 机 并 不 成 熟 ， 缺 乏 可 执 行 以 及 验 证的 平 台 ， 同 时 互 联 网 与 电 子 商 务 并 不 发 达 ， 缺 乏 大 规 模 的 落 地 场 景 ， 因 此并 没 有 引 起 广 泛 关 注 。 21世 纪 互 联 网 的 飞 速 发 展 ， 为 智 能 合 约 落 地 提 供 了 基 础 ， 同 时 2009年区 块 链 的 第 一 个 应 用 比 特 币 则 为 智 能 合 约 提 供 了 可 信 平 台 ， 但 比 特 币的 编 程 语 言 是 一 种 非 图 灵 完 备 基 于 栈 的 语 言 ， 因 此 应 用 范 围 有 限 。 2013年 ，以 太 坊 创 始 人 Vitalik Buterin发 布 以 太 坊 白 皮 书 ， 并 带 领 团 队 于 2015年 发布 了 以 太 坊 平 台 ， 实 现 了 将 智 能 合 约 大 规 模 使 用 的 可 能 。 智 能 合 约 是 在 区 块 链 系 统 的 可 信 运 行 环 境 里 运 行 的 计 算 机 代 码 ， 该 代码 包 含 一 组 规 则 ， 智 能 合 约 的 各 参 与 方 根 据 该 规 则 进 行 交 互 。 当 触 发 条 件满 足 预 定 义 的 规 则 时 ， 协 议 将 自 动 执 行 。 智 能 合 约 代 码 可 验 证 和 执 行 协 议 ，并 促 进 交 易 的 执 行 。 智 能 合 约 的 主 要 特 点 是 使 用 特 定 的 编 程 语 言 并 在 可 信的 运 行 环 境 下 执 行 ， 区 块 链 记 录 所 有 的 操 作 过 程 ， 通 过 可 信 执 行 环 境 的 输出 来 验 证 和 确 认 执 行 结 果 。 智 能 合 约 技 术 能 够 采 用 自 动 化 的 流 程 ， 可 减 少人 为 参 与 ， 优 势 在 于 节 省 时 间 降 低 成 本 ， 且 难 以 篡 改 。 智 能 合 约 的 这 些 优势 能 提 高 效 率 并 降 低 人 为 参 与 造 成 的 错 误 ， 目 前 已 经 在 金 融 科 技 和 供 应 链管 理 等 很 多 领 域 得 到 应 用 。1.2 与 传 统 合 约 的 比 较 智 能 合 约 和 传 统 合 约 本 质 上 是 不 同 的 两 种 事 物 ， 智 能 合 约 的 使 用 范 围更 广 ， 传 统 合 约 的 约 束 力 更 强 。 下 面 仅 在 合 同 主 体 、 自 动 执 行 和 执 行 的 灵 7活 性 等 方 面 比 较 。 （ 1） 合 同 主 体 和 仲 裁 对 象 传 统 合 约 的 主 体 为 自 然 人 或 法 人 ， 而 智 能 合 约 的 合 同 主 体 为 任 何 可 触发 合 约 的 事 物 。 触 发 合 约 的 前 提 条 件 是 有 能 给 智 能 合 约 提 交 信 息 的 通 道 ，如 一 个 接 口 程 序 。 能 够 提 交 符 合 条 件 的 信 息 的 主 体 即 可 触 发 合 约 ， 如 自 动执 行 程 序 ， 物 联 网 设 备 ， 人 工 智 能 ， 人 等 等 。 这 些 主 体 并 不 是 都 具 有 承 担法 律 责 任 的 能 力 ， 从 这 一 点 上 看 ， 智 能 合 约 和 传 统 合 约 的 区 别 很 大 。 智 能合 约 的 仲 裁 对 象 只 能 是 合 约 约 定 的 数 字 资 产 ， 现 实 世 界 的 实 体 如 果 未 转 换或 者 抵 押 为 数 字 资 产 都 无 法 用 来 交 易 ， 而 传 统 合 同 的 仲 裁 对 象 是 权 利 和 义务 ， 可 以 使 实 体 也 可 以 是 虚 体 。 （ 2） 自 动 执 行 和 执 行 的 灵 活 性 传 统 合 约 的 执 行 依 赖 人 的 行 动 ， 无 论 是 当 事 人 自 己 执 行 还 是 法 院 强 制执 行 都 离 不 开 人 的 参 与 ， 因 此 不 具 有 自 动 执 行 的 特 性 ； 同 时 执 行 过 程 是 人为 参 与 的 ， 因 此 执 行 过 程 可 按 照 双 方 的 意 愿 自 由 处 理 ， 具 备 很 高 的 灵 活 性 ，这 种 灵 活 性 提 高 了 对 突 发 状 况 的 处 理 能 力 。 但 是 这 种 灵 活 性 降 低 了 确 定 性 ，也 会 相 应 提 高 收 益 方 的 风 险 。 智 能 合 约 的 执 行 过 程 是 代 码 的 运 行 ， 触 发 后 合 约 的 执 行 不 依 赖 人 为 参与 ， 因 此 具 有 自 动 执 行 的 特 点 ； 同 时 因 为 是 程 序 执 行 ， 因 此 只 能 在 程 序 允许 的 范 围 进 行 调 整 ， 灵 活 性 不 高 ， 对 突 发 状 况 缺 乏 处 理 能 力 ， 当 然 这 种 确定 性 也 会 相 应 的 降 低 收 益 方 的 风 险 。 （ 3） 违 约 惩 罚 维 度 和 成 本 智 能 合 约 依 赖 抵 押 品 、 保 证 金 、 数 字 资 产 等 具 有 数 字 化 属 性 的 抵 押 资 8产 ， 一 旦 违 约 ， 参 与 者 的 资 产 将 遭 受 损 失 ； 而 传 统 合 约 的 惩 罚 主 要 依 赖 刑罚 ， 一 旦 权 益 受 到 侵 害 ， 可 以 采 用 法 律 手 段 维 权 。1.3 技 术 特 点 防 篡 改 性 智 能 合 约 的 防 篡 改 性 是 区 块 链 的 防 篡 改 性 衍 生 而 来 的 。 智 能 合 约 本 身和 每 一 步 操 作 记 录 都 记 录 在 区 块 链 上 ， 这 些 数 据 都 能 够 防 篡 改 ； 同 时 智 能合 约 在 可 信 执 行 环 境 下 执 行 ， 执 行 过 程 也 具 有 防 篡 改 性 ； 而 且 智 能 合 约 在相 同 操 作 下 的 结 果 具 有 一 致 性 ， 因 此 智 能 合 约 的 执 行 结 果 也 具 有 防 篡 改 的性 质 。 一 致 性 智 能 合 约 的 一 致 性 和 区 块 链 的 一 致 性 关 系 密 切 。 区 块 链 通 过 共 识 达 成个 节 点 区 块 的 一 致 性 ， 因 此 对 智 能 合 约 来 说 操 作 记 录 是 一 致 的 ， 最 后 执 行的 结 果 在 各 个 不 同 节 点 上 也 具 有 一 致 性 。 需 要 注 意 的 是 这 种 一 致 性 在 可 能分 叉 的 链 上 并 不 一 定 成 立 ， 不 同 分 叉 数 据 不 一 定 一 致 ， 因 此 结 果 也 不 一 定是 一 致 的 。 此 外 ， 智 能 合 约 的 一 致 性 还 意 味 着 相 同 操 作 下 的 结 果 具 有 一 致 性 ， 既每 次 对 相 同 输 入 操 作 的 输 出 是 一 致 的 。 这 个 性 质 保 证 了 智 能 合 约 的 防 篡 改性 和 各 节 点 数 据 的 一 致 性 ， 但 也 导 致 智 能 合 约 生 成 的 随 机 数 都 可 获 取 或 者可 预 测 ， 这 是 智 能 合 约 的 一 个 弱 势 。 对 于 限 制 合 约 执 行 时 间 的 情 况 ， 硬 件 性 能 差 异 或 执 行 时 状 态 的 差 异 ，可 能 导 致 对 一 些 有 高 频 次 运 算 的 合 约 ， 相 同 操 作 下 出 现 成 功 或 失 败 不 一 的结 果 ， 这 种 情 况 下 的 一 致 性 会 受 到 影 响 ， 应 尽 量 避 免 执 行 耗 时 过 长 的 运 算 。 9可 审 计 性 智 能 合 约 的 执 行 过 程 和 结 果 并 不 一 定 透 明 ， 不 透 明 性 是 为 了 提 供 隐 私保 护 能 力 ， 由 两 个 因 素 造 成 ： 智 能 合 约 在 不 公 布 代 码 或 函 数 /变 量 相 关 信 息时 ， 这 些 相 关 信 息 将 会 是 不 透 明 的 ； 智 能 合 约 中 可 能 使 用 一 些 隐 私 保 护 技术 ， 如 对 信 息 采 取 对 称 /非 对 称 加 密 ， 对 数 值 的 同 态 加 密 /零 知 识 证 明 等 。但 是 区 块 链 带 来 的 防 篡 改 性 和 一 致 性 决 定 了 智 能 合 约 的 结 果 是 不 可 抵 赖 的 ，同 时 每 一 次 变 更 操 作 的 上 链 保 证 了 信 息 的 可 追 溯 性 ， 这 些 特 性 即 构 成 智 能合 约 的 可 审 计 性 。 因 为 不 具 有 完 全 的 透 明 性 ， 审 计 时 提 需 供 相 关 信 息 ， 使审 计 内 容 可 读 。自 动 化 执 行 智 能 和 约 的 自 动 化 执 行 是 指 在 触 发 指 定 函 数 后 能 够 按 照 代 码 自 动 执 行所 有 操 作 ， 如 果 某 一 步 操 作 出 现 错 误 ， 则 自 动 回 滚 到 触 发 前 状 态 。 需 要 注意 的 是 目 前 的 智 能 合 约 技 术 里 并 不 包 含 主 动 获 取 链 外 的 信 息 的 方 式 ， 如 获取 股 票 信 息 等 操 作 。 对 于 这 种 类 型 的 操 作 ， 需 要 用 到 预 言 机 技 术 。1.4 技 术 开 发 的 意 义 智 能 合 约 基 于 的 区 块 链 的 去 中 心 化 性 质 ， 以 及 合 约 本 身 的 性 质 ， 因 此能 够 解 决 现 实 中 的 很 多 问 题 。首 先 ， 在 执 行 合 约 过 程 中 无 需 第 三 方 ， 因 此 不 会 犯 人 为 错 误 ， 可 降 低成 本 、 提 高 效 率 。 其 次 ， 区 块 链 本 身 是 防 篡 改 账 本 ， 可 提 供 明 确 的 交 易 证明 ， 且 交 易 过 程 使 用 加 密 技 术 ， 因 此 可 提 高 交 易 的 安 全 性 。 数 据 存 储 设 备可 能 会 发 生 故 障 ， 区 块 链 节 点 会 复 制 所 有 交 易 ， 以 便 所 有 各 方 都 有 记 录 ，因 此 只 要 不 是 所 有 节 点 同 时 出 现 数 据 存 储 故 障 ， 就 能 够 恢 复 数 据 ， 可 提 高数 据 的 安 全 性 。 10