智能合约中的形式化验证方法

人们在谈论智能合约时在谈论什么？

在区块链和加密货币的背景下，智能合约被定义为：

……换句话说，智能合约是一个执行“如果发生这种情况，就会出现那种结果”的小程序，由大量计算机运行和验证以确保可信度。

如果说区块链为我们提供了分布式可信存储，那么智能合约为我们提供了分布式可信计算。

智能合约是以太坊区别于其他区块链的特征之一。

以下是智能合约在现实生活中有效应用的三个典型场景：

带有嵌入式指令的银行账户用计算机代码替换法律术语一个真正的智能合约示例

1带有嵌入式指令的银行账户

某些银行账户的行为类似于智能合约。每个月，我的银行账户都会自动从余额中扣除，并将固定金额转给我的房东。如果我的银行账户里没有足够的钱，付款会失败，我会被罚款，并且会触发另一组工作流程。

这是因为我预先设置了银行账户的说明。

这类似于智能合约可以做的事情，只是区块链上的智能合约由多方运行，而不是由单方控制。

2用计算机代码替换法律术语

智能合约是在传统合约中自动执行“如果发生这种情况，执行该结果”的代码。计算机代码总是按预期运行，没有人类语言的歧义。代码很少有潜在的争论点，因此在这一点上比人类语言更好。代码被复制到分布式/去中心化区块链（见下文）网络中的大量计算机并运行，这些计算机对代码的执行结果达成一致。

这个场景的想法是，你可以制作一份普通的纸质合同，在最后加上律师喜欢的“whereas”条款，指出区块链上的智能合约，并说“双方同意运行并遵守”通过代码的执行结果。”。

3 一个真实的智能合约示例

以下是应用在以太坊区块链上的简单智能合约代码：

以太坊智能合约示例。

Ethereum.org 解释了它的作用：

该合约为合约的创建者生成 10,000 个代币，然后允许有足够余额的人将其发送给其他人。这些代币是最小的不可分割的可交易单位，但最终用户可以得到 100 个可细分为 100 个子单位的单位，因此拥有一个代币就代表拥有 0.01% 的总数。

为什么智能合约如此有用？

当有多个参与方时，共享账本很有用，他们可能根本不信任彼此以太坊智能合约的编程语言，并且所有参与方都会相互比较事件的版本。

例如，当两家银行在不通过票据交换所的情况下进行复杂的衍生品交易时，这称为“场外交易”或 OTC 交易。这是两家银行之间的协议，无需第三方验证。这些交易通常是赌注——比如“如果这发生在年底之前，那么你付钱给我，否则我付钱给你”。

双方都有一份原始贸易文件（贸易条款和条件）的副本，并且各自对贸易的外部依赖性有自己的看法。因此，他们都应该就交易的结果达成一致，即谁赢得赌注。但是，情况并非总是如此。

由于多种因素，当各方对交易结果存在分歧时，可能会出现不匹配或“中断”：

使用智能合约，只有一套用计算机代码编写的贸易条款，比法律术语要轻得多，而且是事先约定好的。外部依赖（石油价格、苹果股票价格等）可以由双方同意的来源提供。合约将存在于区块链上，并在事件发生或投注到期时运行。

权益可以存储在智能合约本身中：双方将其最大可能的损失金额“加载”到合约中，然后在事件发生时支付。这可能比现有流程更干净，但仍然存在隐私问题，其他区块链参与者可以阅读此合同并能够看到两个竞争对手之间的赌注条款。当今金融服务行业的大部分交易都是通过信用和保证金或抵押品进行的；必须以货币/资产预先全额支付潜在支出是没有吸引力的。

形式验证方法在智能合约中的应用

智能合约的生成和执行还存在一些问题，包括：

1. 智能合约对保障资产安全提出了更高的要求。合约需要验证合约逻辑属性的正确性。重要的是自动生成可信的可执行合约代码，节省成本，提高效率；

2.智能合约最终会取代合约文本，所以我们必须保证合约文本和合约代码的一致性。

基于以上问题，将形式化方法应用于智能合约的整个生命周期。

形式化方法是基于数学的技术，用于描述用于计算机软件规范、开发和验证的系统属性。

将形式化方法应用于软件设计预计将使用适当的数学分析来提高设计的可靠性和稳健性，就像在其他工程学科中一样。

形式化方法主要包括形式化规范和形式化验证。形式规范使用语法和语义精确的形式语言来描述系统的行为和属性，是设计系统约束和验证系统是否正确的基础；形式验证基于形式规范。关系，从而验证系统是否满足预期的关键性质，主要包括模型检验和定理证明。

形式验证可以以更正式的方式生成程序。例如，可以从规范到属性或程序的改进进行证明。

近年来，模型驱动的设计开发方法越来越受到重视，被业界视为重要且实用的方法。该方法以模型为整个系统开发过程的核心要素，在设计阶段建立系统架构模型，并尽快进行分析验证。

将形式化方法应用于智能合约全生命周期的过程包括合约设计、自然语言描述、形式化描述、模型验证、代码自动生成和一致性测试。这使得合约的生成和执行具有规范性约束，保证了合约的可信度以太坊智能合约的编程语言，使人们能够信任智能合约的生产过程和执行有效性。合约的形式化验证保证了合约的属性正确，代码自动生成提高了合约的生成效率，合约的一致性测试保证了合约代码和合约文本的一致性。

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