Что такое смарт-контракт простыми словами, как работает и где применяется

Технология блокчейн, о которой мы впервые узнали в связи с биткоином, с момента своего появления значительно изменилась. Но что делает блокчейн настолько ценным для различных коммерческих предприятий, технического сообщества и даже среднего потребителя?

Некоторые могут утверждать, что блокчейн примечателен благодаря своим приложениям, реализующим запись различных данных и событий. Другие считают, что наибольшая ценность блокчейна — в его способности к обработке транзакций. Все эти функции блокчейна, как и многие другие, могут быть объединены для создания исключительно полезного приложения — смарт-контрактов.

Что же такое смарт-контракт?

Смарт-контракты были разработаны для безопасного и прозрачного обмена активами без необходимости в посреднике. Смарт-контакты (иногда называемые криптоконтрактами) — это программы, которые написаны специально для автоматизированного управления передачей активов между двумя или более сторонами, как только будут выполнены определённые условия. Эту концепцию Ник Сабо впервые сформулировал в 1994 году, почти за два десятилетия до того, как технология была реализована.

Теперь приступим к более глубокому определению: термин «смарт-контракт» часто используется криптоэнтузиастами, чтобы описать несколько разных концепций. Наиболее примечательны такие концепции, как код смарт-контракта и умный юридический контракт.

Код смарт-контракта

В первое время платформы, использующие эту технологию, были предназначены преимущественно для того, чтобы упрощать криптовалютные транзакции. Код смарт-контракта — это, по сути, любой код в блокчейне, который может управлять активами (криптовалютой) в пределах одного блокчейна. Чтобы считаться смарт-контрактом, код должен выполняться автоматически, быть отслеживаемым, неизменным и необратимым.

Ниже приведём примеры двух сценариев использования кода смарт-контракта.

Пример 1

Джилл снимает квартиру у Джека через арендную платформу на основе блокчейна. Смарт-контракт можно использовать для автоматической передачи предопределённого количества токенов криптовалюты от Джилл к Джеку после того, как Джилл прожила в квартире один месяц. В этом случае параметр для контракта, который должен быть выполнен, — это аренда квартиры Джилл в течение месяца, а активы, которые передаются после выполнения, — это криптовалютные токены.

Пример 2

Розничный торговец реализует программу смарт-контрактов, которая предназначена для предотвращения покупки несколькими членами одного и того же домохозяйства слишком большого количества яблок с использованием промокода для скидок. Это может выглядеть как код, который автоматически удаляет способность Джека покупать яблоки с помощью промокода, если Джилл уже купила яблоко с этой скидкой.

Умные юридические контракты

Умный юридический контракт использует код смарт-контракта для модернизации традиционных юридических договоров. Эти усовершенствования могут принимать форму более стабильных или предсказуемых соглашений или упрощать сложные операции.

Но есть одна серьёзная проблема: смарт-контракты ещё не поддерживаются законодательной базой большинства обществ. Таким образом, они пока не имеют юридической силы.

Как работают смарт-контракты?

Вот как работает базовый смарт-контракт:

кодируются активы;
кодируются условия контракта;
и активы, и условия вводятся в блокчейн в составе блока;
как только договорные условия будут выполнены обеими сторонами, выполняется контракт;
любые переводы активов совершаются на основании условий договора.

Преимущества использования смарт-контрактов

март-контракты могут оптимизировать и автоматизировать самые разные транзакции, которые происходят в любом профессиональном секторе.

Они могут помочь бизнесу установить доверие со своими клиентами и обеспечить максимальную прозрачность сделок. И, самое главное, они неизменны, то есть устраняют риск того, что кто-то изменит контракт, чтобы воспользоваться преимуществами за счёт других. Эти особенности могут оказаться очень ценными, особенно в таких отраслях, как финансовый сектор или государственное управление.

Хотя смарт-контракты — это простая концепция, нюансы, связанные с их использованием в реальности, могут усложнять ситуацию. Одна из наиболее привлекательных особенностей смарт-контрактов — их способность управлять и автоматизировать процедуры в децентрализованной базе данных — это одновременно и один из основных ограничивающих факторов для их массового признания.

Децентрализованный характер смарт-контрактов предполагает, что сохранение конфиденциальности информации практически невозможно. Это также означает, что контракты не могут напрямую общаться с реальным миром, не ставя под угрозу безопасность и целостность данных в блокчейне. Соответственно, им нужны доверенные стороны для ввода данных в цепочку.

Одно из решений этой проблемы — так называемые оракулы блокчейна. Оракулы, как правило, доверяют сторонним каналам данных, которые контролируют события реального мира и предоставляют информацию блокчейну. Таким образом, смарт-контракты, включённые в этот блокчейн, могут эффективно выносить суждения на основе информации, которая обычно недоступна в сети.

Хотя основная особенность блокчейнов — их децентрализованный характер, очень важно отметить, что оракулы обычно организуются центральным учреждением, которое считается заслуживающим доверия.

Виртуальная машина эфириума (EVM)

Эфириум — на данный момент платформа-лидер для создания смарт-контрактов. Виртуальная машина эфириума (EVM) — изолированная среда выполнения, в которой размещаются эти контракты. Сетевая инфраструктура эфириума использует криптовалюту под названием эфир для облегчения транзакций.

Пользователям эфириума доступны два основных типа учётной записи. Во-первых, это внешние (обычные) учётные записи. Они управляются людьми и используются для хранения эфира, его отправки на другие учётные записи, создания контрактов и вызова (использования) функций уже существующих контрактовВо-вторых, это собственно контракты. Контрактные счета контролируются встроенным в них кодом. Код не может быть изменён пользователем, хотя значения, существующие в контракте, могут быть изменены связанными транзакциями. Любые изменения, внесённые в контракт, автоматически записываются в блокчейн.

Все учётные записи имеют доступ к собственному балансу эфира, который может быть изменён посредством транзакций.

Для использования каждого контракта пользователям необходимо потратить некоторое количество эфира в качестве так называемого газа. (Удобнее всего рассматривать газ в качестве платы за транзакцию, используемой для создания или исполнения смарт-контрактов.) Количество газа, которое необходимо потратить, определяется исходя из объёма работы, которую платформа эфириума должна произвести для выполнения контракта.

Когда контракт требует определённой вычислительной работы, сеть подсчитывает, сколько газа потребуется для этих вычислений. Если газ закончится до завершения транзакции, транзакция не будет завершена, а газ всё равно будет потрачен. Если количество газа превышает необходимое, оставшийся газ возвращается на счёт, который вызывает функцию. Весь газ, который тратится на такие контракты, выплачивается майнерам эфириума в качестве компенсации за проверку транзакций в сети.

EVM — надёжная платформа, предлагающая широкий спектр смарт-контрактных функций, которые скомпанованы таким образом, что программисты могут формировать контракты в соответствии с собственными потребностями. Вот почему компании во многих отраслях, от электронной коммерции до финансовых услуг, уже разработали собственные приложения для смарт-контрактов на основе эфириума.

Виртуальная машина NEO (NeoVM)

NEO — это растущая китайская платформа, которая может использоваться для создания смарт-контрактов и разработки криптовалют. Контракты очень похожи на те, что используются в эфириуме. Считается, что при оптимальных условиях производительность у NEO выше.

Платформа также более гибкая и расширяемая, чем эфириум. В отличие от эфириума, который поддерживает только собственный язык Solidity, NEO позволяет разработчикам создавать контракты, используя многие известные языки программирования, в том числе C#, VB.Net, F#, Java, Kotlin и Python.

Также в NEO работают над внедрением C, C++, Golang и JavaScript. Это означает, что планка для разработчиков смарт-контрактов при использовании этой платформы намного ниже.

Несмотря на то, что NEO ещё находится на раннем этапе своего развития, ожидается, что платформа сможет по мере роста стать лидером на рынке смарт-контрактов. Сейчас она считается самой масштабируемой платформой смарт-контрактов, причём вполне заслужено (сеть может обработать 1000 транзакций в секунду). Тем не менее важно отметить, что создание смарт-контрактов и децентрализованных приложений в этой сети может быть более дорогостоящим, чем с использованием эфириума.

Платформа EOS

EOS — это ещё одна платформа, которая находится в стадии разработки и сосредоточена на функциональности смарт-контрактов. Она использует веб-сборку (WASM) для выполнения кода смарт-контрактов, а C++, как ожидается, станет профильным языком для разработки контрактов в этой сети.

Контрактные функции работают в целом так же, как и в сети эфириума, но есть и некоторые примечательные различия. Например, EOS использует для управления транзакциями консенсусный механизм Proof-of-Stake (PoS), в то время как эфириум— механизм Proof-of-Work (PoW).

В случае Proof-of-Work пользователям необходимо выполнить некоторую работу, чтобы запросить услугу из сети, в то время как Proof-of-Stake означает, что пользователь может получить доступ к этим услугам, владея определённым количеством токенов. Сети PoW обычно вынуждают пользователей тратиться на гонорары (газ), в то время как PoS требует от пользователей владеть сетевыми токенами для доступа к услугам.

Одно из главных преимуществ протокола PoS заключается в том, что он полностью исключает транзакционные сборы. Он также предоставляет пользователям пропускную способность и объём хранения в сети, которые напрямую коррелируют с количеством имеющихся у них токенов.

Это различие в протоколах также позволяет замораживать и редактировать приложения EOS (не нарушая другие контракты), в то время как приложения на основе эфириума не обладают таким функционалом.

EOS использует технологию Graphene, способную обрабатывать от 10 000 до 100 000 транзакций в секунду. Также она планирует использовать распараллеливание для роста сети, благодаря чему пропускная способность может достичь миллионов транзакций в секунду.

Учитывая всё это, EOS должна стать очень масштабируемой и коммерчески жизнеспособной платформой смарт-контрактов и основным конкурентом эфириума.

Разобравшись с тем, как работают смарт-контракты и какие платформы используются для их создания, перейдём к вариантам применения этой технологии. Для примера приведём пять отраслей, которые могут выиграть от использования смарт-контрактов.

Использование смарт-контрактов в сфере недвижимости

Серьёзная проблема для участников рынка недвижимости— необходимость прямого взаимодействия с агентами, арендодателями, инспекторами и сторонними поставщиками услуг для проверки и подтверждения каждого шага в процессе аренды или покупки.

Смарт-контракты, которые автоматизируют договоры аренды, могут упростить многие из этих процессов, сократив необходимость в личных контактах и договорённостях. Они также могут модернизировать такие процессы, как поиск недвижимости и управление лизингом или денежными потоками для риелторских компаний.

Rentberry, децентрализованная платформа для аренды жилья, — это один из примеров бизнеса, который облегчает автоматизацию арендных платежей, управление безопасными депозитами и даже размещение домов на продажу с использованием смарт-контрактов. С Rentberry договор аренды заключается и проверяется исключительно с участием арендодателя и арендатора. Соглашение принимает форму смарт-контракта, который вводится в блокчейн и, следовательно, является неизменным.

В коде смарт-контракта арендные платежи устанавливаются автоматически в соответствии с предопределённым графиком. Эти условия можно обсудить до ввода кода. Условия срочных депозитов устанавливаются в начале контракта, и по окончании аренды любая задолженность будет вычтена, а оставшийся депозит — автоматически возвращён арендатору.

Это отличный пример того, как смарт-контракты могут быть использованы для создания полностью прозрачной записи договора аренды, предотвращая мошенничество любой стороны на протяжении всего процесса.

Использование смарт-контрактов в управлении цепочками поставок

Логистика цепочки поставок — это отрасль, которая включает хранение и доставку физических грузов по земле, морю и воздуху. Это одна из самых сложных отраслей в мире, так как каждый элемент должен отслеживаться, чтобы обеспечить попадание товара в финальную точку. Для реализации цепи поставок нужно большое количество различных транзакций.

Несмотря на то, что большинство организаций уже имеют специализированные средства для управления цифровыми пакетами и активами, они часто обходятся слишком дорого и требуют от персонала выполнения большого количества действий, таких как сканирование пакетов, ведение бухгалтерских книг и оплата счетов.

Эти преимущества включают:

отслеживание товаров в пути;
низкие затраты;
самоуправление (автоматизацию);
ясность условий договора (прямые контракты);
защиту от мошенничества;
связь.

В то же время компания отметила, что внедрение этой технологии во всей отрасли может быть затруднено, поскольку следует сначала установить эффективные стандарты и протоколы для обеспечения конфиденциальности и безопасности при использовании смарт-контрактов, а законодательство должно в полной мере отвечать инновациям.

ShipChain и VeChain — это два блокчейн-проекта, которые работают над тем, чтобы реализовать функциональность смарт-контрактов для цепочек поставок. ShipChain нацелен на улучшение отслеживания товаров и максимизацию эффективности транспортных маршрутов с использованием технологии блокчейн, в то время как VeChain повышает безопасность цепей поставок, используя смарт-контракты и другие инфраструктуры блокчейна для предотвращения мошенничества.

Использование смарт-контрактов в финансовой сфере

В недавней статье под названием «Смарт-контракты и будущее банковской системы», подготовленной Nasdaq, отмечалось, что основная проблема, препятствующая широкому внедрению смарт-контрактов, — это отсутствие интеллектуальных интерфейсов между блокчейнами, в которых работают смарт-контракты, и остальным миром.

Имея это в виду, такие отраслевые группы, как FinTechNetwork и Zerado, по-прежнему считают, что смарт-контракты могут предложить множество полезных приложений для банков, если последние определятся, как эффективно координировать юридические контракты в формате смарт-контрактов. Вероятно, это потребует, чтобы банки применяли смарт-контракты, которые будут соотноситься и с развитием блокчейн-инфраструктуры, и с инфраструктурой устаревших финансовых услуг (банковскими, страховыми сетями и т.д.).

Такая система может устранить задержки, которые обычно вызваны централизованными институтами вроде расчётных палат, и позволить смарт-контрактам инициировать автоматические выплаты фиксированных валют с банковских счетов после выполнения условий контракта. Аналогичным образом эти же контракты могут гарантировать выполнение требований налоговых органов и автоматическую отправку соответствующих отчётов.

Регулирующие органы также смогут получать доступ и считывать записи обо всех транзакциях, проверяя, соблюдены ли все применимые правила. При правильной реализации этот тип системы обеспечит безопасную, приватную и масштабируемую платформу для всех участников транзакций.

Однако на практике всё не так просто; есть проблемы, из-за которых смарт-контракты не используются большинством финансовых компаний.

Во-первых, регулирующим органам, управляющим финансовыми учреждениями в своих странах, потребуется разработать интеллектуальные договорные положения, которые смогут эффективно защищать население. Такие правила необходимы, чтобы смарт-контракты были осуществимы и обеспечивали безопасность. Эта технология также должна быть достаточно безопасной для широкого использования в отрасли, поскольку записи транзакций потенциально будут видны всем пользователям. Это поднимает вопросы о том, какие данные должны быть доступны всем участникам и как пользователи могут проверять подлинность данных, которые передаются в блокчейн через службы оракулов.

После того как ответы на эти вопросы будут получены, а препятствия в управлении— устранены, мы увидим реальные случаи использования смарт-контрактов в отрасли финансовых услуг.

Для более глубокого понимания этой сложной темы вы можете почитать white paper Cap-Gemini.

Использование смарт-контрактов в государственных институтах

Смарт-контракты смогут решить такие задачи правительственных институтов, как управление контрактами, проверка личности или голосование.

Один из примеров — идея использования блокчейнов для записи обещаний, которые дают публичные лица, и последующего использования этих данных для гарантии их соблюдения.

Например, законодатель может согласиться выделить некоторую сумму для решения определённой проблемы. Как только она будет отправлена, контракт будет заключён, а все члены сообщества — проинформированы о состоянии сделки. Если сумма не будет отправлена к указанной дате, смарт-контракт будет действовать иначе, сообщая учредителям, что обещание не соблюдено.

Другой пример: правительство США в настоящее время изучает смарт-контракты, которые могут быть использованы для улучшения системы, используемой для участия в государственных закупках. Также есть мнение, что смарт-контракты могут использоваться для облегчения доступа к анонимному регистру голосования, к которому смогут легко обращаться граждане.

Разумеется, такая система должна быть полностью безопасной и иметь возможность проверять личность человека, не разглашая при этом конфиденциальную информацию в публичном блокчейне.

Использование смарт-контрактов в здравоохранении

Здравоохранение — это массовая индустрия. На долю медицины приходится значительная часть экономики во многих странах (в США — около 20%).

С таким количеством транзакций, происходящих во всём мире, организации здравоохранения, очевидно, передают друг другу огромные объёмы данных. Эти данные могут варьироваться от общедоступных до чрезвычайно конфиденциальных, поэтому их безопасное хранение — первоочерёдная задача для медицинских учреждений. Однако точность так же важна, как и конфиденциальность, поскольку неточная карта пациента может привести к неправильному лечению, способному ухудшить его состояние.

Блокчейны могут использоваться для хранения различных данных о здоровье таким образом, чтобы они были точными, полностью зашифрованными и подписывались в цифровом виде. Пациенты должны иметь возможность выбирать, кому разрешено получать доступ к их медицинской информации, предоставляя ключ доступа непосредственно доверенным медицинским работникам.

Это минимизирует риск мошенничества и упрощает общение пациентов, страховщиков и организаций здравоохранения друг с другом. Patientory, блокчейн-проект, который собрал более $7 млн. в первые три дня своего ICO, направлен на достижение этой цели — улучшение хранения и обработки данных пациентов.

Это позволит учреждениям здравоохранения создавать смарт-контракты, которые мгновенно передают достоверно точные данные о состоянии здоровья страховщикам или другим медицинским учреждениям, что даёт возможность быстрее обрабатывать платежи между организациями. В идеале такие переводы будут отправляться автоматически с использованием смарт-контракта.

Сложности при использовании смарт-контрактов

Внедрение смарт-контрактов в нашем мире может многое изменить. Однако смарт-контракты, существующие сегодня, не идеальны. Вот три проблемы, с которым предстоит разобраться создателям смарт-контрактов, прежде чем технология обретёт массовое признание.

Установление доверия к использованию смарт-контрактов

Достижение широкого использования технологии потребует накопления доверия общественности путём обеспечения безопасности личных данных, активов и прав. В связи с этим наиболее актуальной проблемой для смарт-контрактов остаётся необходимость преодолеть разрыв между традиционными юридическими контрактами и юридическими смарт-контрактами.

Разработчикам смарт-контрактов необходимо выяснить, как разрабатывать абсолютно безошибочные, безопасные приложения. Эти контракты должны быть гибкими, поскольку их потребуется адаптировать для обеспечения соответствия постоянно меняющимся законам и правилам. В то же время блокчейн должен иметь возможность предлагать пользователям разумный уровень конфиденциальности, поскольку обмен слишком объёмной информацией об определённых транзакциях может подвергнуть пользователей риску.

Проблема оракулов

Проблема так называемых оракулов — препятствие для широкого внедрения смарт-контрактов. Она заключается в том, что выполнение смарт-контрактов не может быть инициировано в режиме реального времени на основе возникновения событий в физическом мире. Чтобы преодолеть это ограничение, как мы уже писали, блокчейну необходимы оракулы.

Оракулы могут обеспечить смарт-контракты необходимыми данными, но всё усложняется, когда задействованы физические элементы. В отличие от отправки простого потока данных из финансового учреждения или службы программного обеспечения в блокчейн, физическим элементам может потребоваться гораздо больше каналов для отслеживания данных, их обработки и отправки.

Все эти данные должны быть проанализированы и проверены до того, как будут введены в блокчейн, для предотвращения дорогостоящих ошибок. Проверка и загрузка больших объёмов информации может дорого обойтись. В сочетании с тем фактом, что оракулы по сути своей централизованы, это внушает всё меньше уверенности в целесообразности использования оракулов на данном этапе развития технологии.

Тот факт, что оракулы обычно не децентрализованы, означает, что они вводят в блокчейн человеческий фактор. Если данные, представленные оракулом, не будут точны, это может привести к сбою смарт-контрактов.

Специфические ограничения платформы

Наконец, серьёзная проблема может быть связана с конструкцией блокчейн-платформы, используемой для создания смарт-контрактов. Если сеть не масштабируема и не построена для поддержания большого объёма транзакций, смарт-контракты, размещённые на этой платформе, не будут выполняться оптимально.

Затраты, связанные с использованием платформы, также могут возрасти, особенно в случае платформ на основе PoW, таких как эфириум. Если сеть не имеет функций безопасности, смарт-контракты на этой платформе могут быть скомпрометированы киберпреступниками или техническими ошибками.

Будущее смарт-контрактов: Революционный потенциал

Сейчас проводится большое количество исследований, призванных снизить воздействие этих ограничений.

Вот два возможных решения проблемы оракулов:

выставление штрафов оракулам, которые предоставляют ошибочные данные;
использование услуг нескольких оракулов в качестве источников информации в блокчейне для обеспечения разумного уровня консенсуса по данным до их ввода.

Так как лучшие умы стремятся разобраться с этой проблемой, со временем мы приблизимся к её оптимальному решению.

В то же время платформы смарт-контрактов становятся более автономными, точными и прозрачными. Технологии защиты также развиваются с каждым днём.

Выгоды от ведения бизнеса в цифровой сфере с использованием смарт-контрактов, несомненно, огромны. Внедрение смарт-контрактов практически во всех отраслях производства и услуг — лишь вопрос времени. Можно с уверенностью утверждать, что смарт-контракты станут опорой будущей глобальной экономики и частью повседневной жизни каждого потребителя.