智能合约开发重点 智能合约的三大要素是什么

一、智能合约运用了什么技术

智能合约是一种基于区块链技术的自动执行合约，它在执行过程中不需要第三方的干预。智能合约运用了以下几种关键技术：

区块链技术：智能合约是建立在区块链技术之上的。区块链是一个分布式数据库，记录了交易和信息的链式区块。智能合约存储在区块链上，并在区块链节点中执行。区块链的去中心化特性确保了合约的透明性和安全性。

编程语言：智能合约通常由一种特定的编程语言编写。以太坊（Ethereum）是最常用的智能合约平台，使用的是Solidity编程语言。其他平台可能使用不同的编程语言，例如Hyperledger Fabric使用Go和Java等语言。

哈希算法：智能合约使用哈希算法来确保数据的安全性和一致性。哈希算法将输入数据转换为固定长度的哈希值，这个过程是不可逆的。在区块链上，哈希算法用于验证交易和区块的完整性。

加密技术：智能合约在区块链上执行，因此需要保护合约和数据的机密性。加密技术用于加密合约和数据，确保只有合约的参与者能够查看和执行合约。

数字签名：智能合约的执行需要验证交易的合法性。数字签名是一种加密技术，用于验证交易发送者的身份和交易的真实性，防止篡改和伪造。

共识机制：在区块链上执行智能合约需要共识机制来确保区块链网络中的节点都对合约执行结果达成一致意见。不同的区块链平台可能采用不同的共识算法，例如以太坊使用Proof of Work（PoW）共识算法，而其他平台可能使用Proof of Stake（PoS）或其他共识机制。

通过运用这些关键技术，智能合约实现了自动执行和自我执行的特性，不依赖于第三方机构，并确保了合约的透明性、安全性和可靠性。随着区块链技术的不断发展，智能合约将在更多领域发挥作用，例如金融、供应链管理、物联网等，为各行各业带来更高效、安全和可信赖的交易方式。

二、区块链技术中的智能合约是什么

举个例子：

你和你的一个朋友打赌，说明天的天气预报到底准不准，赌注20块钱，你赌准，他赌不准。然后到了第二天，天气果然和天气预报说的一样，那么他应该支付你20块钱，但是你的朋友耍赖，就是不支付这20块，结果就是你也没什么办法。

那么一般是怎么处理呢？你们为了保证你们的对赌能正常，你们找了一个可信任中介人，你们把各自的20块钱放到了中介那里，这样总可以了吧。

但是第二天，中介又为难了，因为天气预报预报的是多云，而实际天上的云不多也不少，这时你认为这样的天气就是多云，而你的朋友认为这样的天气不是多云，中介也是人啊，于是在判断天气到底是不是符合昨天天气预报的条件上，又出了问题。

最后一番争吵过后，中介决定一半云也算多云天气，你赢了这个对赌，正准备给你40块钱的时候，发现钱没带，于是只好等第二天才能把钱给你。

所以你看，传统的合约会受到各种维度的影响，自动化维度，主客观维度，成本维度，执行时间维度，违约惩罚维度，适用范围维度等。

而智能合约则在很大程度上解决了这些问题。

你只需要提前规定好合约内容，程序就会在触发合约条件的时候自动执行合约内容。

譬如，你规定合约内容是，明天中午12点判断天气是否和天气预报一样，如果是多云天气的话，超过一半云就算多云，否则不算。当第二天中午12点合约执行，如果你赢了，钱会自动打到你账上。一切解决。

例子举得比较简单，但你可以领会到智能合约能解决的一些问题。

智能合约和区块链

“智能合约的工作理论迟迟没有实现，一个重要原因是因为缺乏能够支持可编程合约的数字系统和技术。区块链技术的出现解决了该问题，不仅可以支持可编程合约，而且具有去中心化、不可篡改、过程透明可追踪等优点，天然适合于智能合约。因此，也可以说，智能合约是区块链技术的特性之一”

摘录来自:“区块链：从数字货币到信用社会”。

有一些朋友可能会问，九少爷，你上面说的智能合约，不就是一段条件判断的代码嘛，现在很多担保网站或系统不是也一样嘛，像淘宝的交易流程，不也是买家付款到系统里，然后卖家发货，买家收到货，系统再把钱打给卖家。这不早就实现了嘛？

区块链的特性是：

数据无法删除、修改，只能新增，保证了历史的可追溯，同时作恶的成本将很高，因为其作恶行为将被永远记录

去中心化，避免了中心化因素的影响

而像上面说的淘宝那套支付担保系统，依然是中心化的，合约是否公正或正常执行，也全靠中心来决定。如果中心要作恶，我们依然没有办法。

而基于区块链技术的智能合约不仅可以发挥智能合约在成本效率方面的优势，而且可以避免恶意行为对合约正常执行的干扰。将智能合约以数字化的形式写入区块链中，由区块链技术的特性保障存储、读取、执行整个过程透明可跟踪、不可篡改。同时，由区块链自带的共识算法构建出一套状态机系统，使智能合约能够高效地运行。

三、011:Ethash算法|《ETH原理与智能合约开发》笔记

待字闺中开发了一门区块链方面的课程：《深入浅出ETH原理与智能合约开发》，马良老师讲授。此文集记录我的学习笔记。

课程共8节课。其中，前四课讲ETH原理，后四课讲智能合约。

第四课分为三部分：

这篇文章是第四课第一部分的学习笔记：Ethash算法。

这节课介绍的是以太坊非常核心的挖矿算法。

在介绍Ethash算法之前，先讲一些背景知识。其实区块链技术主要是解决一个共识的问题，而共识是一个层次很丰富的概念，这里把范畴缩小，只讨论区块链中的共识。

什么是共识？

在区块链中，共识是指哪个节点有记账权。网络中有多个节点，理论上都有记账权，首先面临的问题就是，到底谁来记帐。另一个问题，交易一定是有顺序的，即谁在前，前在后。这样可以解决双花问题。区块链中的共识机制就是解决这两个问题，谁记帐和交易的顺序。

什么是工作量证明算法

为了决定众多节点中谁来记帐，可以有多种方案。其中，工作量证明就让节点去算一个哈希值，满足难度目标值的胜出。这个过程只能通过枚举计算，谁算的快，谁获胜的概率大。收益跟节点的工作量有关，这就是工作量证明算法。

为什么要引入工作量证明算法？

Hash Cash由Adam Back在1997年发表，中本聪首次在比特币中应用来解决共识问题。

它最初用来解决垃圾邮件问题。

其主要设计思想是通过暴力搜索，找到一种Block头部组合（通过调整nonce）使得嵌套的SHA256单向散列值输出小于一个特定的值（Target）。

这个算法是计算密集型算法，一开始从CPU挖矿，转而为GPU，转而为FPGA，转而为ASIC，从而使得算力变得非常集中。

算力集中就会带来一个问题，若有一个矿池的算力达到51%，则它就会有作恶的风险。这是比特币等使用工作量证明算法的系统的弊端。而以太坊则吸取了这个教训，进行了一些改进，诞生了Ethash算法。

Ethash算法吸取了比特币的教训，专门设计了非常不利用计算的模型，它采用了I/O密集的模型，I/O慢，计算再快也没用。这样，对专用集成电路则不是那么有效。

该算法对GPU友好。一是考虑如果只支持CPU，担心易被木马攻击；二是现在的显存都很大。

轻型客户端的算法不适于挖矿，易于验证；快速启动

算法中，主要依赖于Keccake256。

数据源除了传统的Block头部，还引入了随机数阵列DAG（有向非循环图）（Vitalik提出）

种子值很小。根据种子值生成缓存值，缓存层的初始值为16M，每个世代增加128K。

在缓存层之下是矿工使用的数据值，数据层的初始值是1G，每个世代增加8M。整个数据层的大小是128Bytes的素数倍。

框架主要分为两个部分，一是DAG的生成，二是用Hashimoto来计算最终的结果。

DAG分为三个层次，种子层，缓存层，数据层。三个层次是逐渐增大的。

种子层很小，依赖上个世代的种子层。

缓存层的第一个数据是根据种子层生成的，后面的根据前面的一个来生成，它是一个串行化的过程。其初始大小是16M，每个世代增加128K。每个元素64字节。

数据层就是要用到的数据，其初始大小1G，现在约2个G，每个元素128字节。数据层的元素依赖缓存层的256个元素。

整个流程是内存密集型。

首先是头部信息和随机数结合在一起，做一个Keccak运算，获得初始的单向散列值Mix[0]，128字节。然后，通过另外一个函数，映射到DAG上，获取一个值，再与Mix[0]混合得到Mix[1]，如此循环64次，得到Mix[64]，128字节。

接下来经过后处理过程，得到 mix final值，32字节。（这个值在前面两个小节《 009：GHOST协议》、《 010：搭建测试网络》都出现过）

再经过计算，得出结果。把它和目标值相比较，小于则挖矿成功。

难度值大，目标值小，就越难（前面需要的 0越多）。

这个过程也是挖矿难，验证容易。

为防止矿机，mix function函数也有更新过。

难度公式见课件截图。

根据上一个区块的难度，来推算下一个。

从公式看出，难度由三部分组成，首先是上一区块的难度，然后是线性部分，最后是非线性部分。

非线性部分也叫难度炸弹，在过了一个特定的时间节点后，难度是指数上升。如此设计，其背后的目的是，在以太坊的项目周期中，在大都会版本后的下一个版本中，要转换共识，由POW变为POW、POS混合型的协议。基金会的意思可能是使得挖矿变得没意思。

难度曲线图显示，2017年10月，难度有一个大的下降，奖励也由5个变为3个。

本节主要介绍了Ethash算法，不足之处，请批评指正。