技術分享：簡析智能合約和形式化驗證_比特幣

本文主要介紹了智能合約和形式化驗證。什么是智能合約？一個智能合約是一套以數字形式定義的承諾，包括合約參與方可以在上面執行這些承諾的協議。在區塊鏈技術領域就是一段運行在區塊鏈上的有多方參與的代碼。最經典的例子是公開拍賣。智能合約可以看做一個解決某個問題的程序，但是因為運行在區塊鏈上，因為區塊鏈的不可逆轉特性，所以需要較一般程序更高的安全性要求，需要更嚴格的方法確保安全。

舉個利用智能合約進行游戲的例子，現在有兩個人A,B在玩游戲，兩人先分別抵押2比特幣，然后再下注一比特幣，然后A和B分別在0和1里面進行選擇一個數字，分別退回他們的押金，然后如果他們兩個人選的數字相同，則A得到兩個比特幣，如果數字不同，則B得到兩個比特幣。現在我們只考慮A，A要么在一定時間內向全網廣播一個他選擇的value的哈希值，然后廣播他的value，要么在過了一段時間t之后，沒有反應而因為超時受到懲罰，即其押金會轉移給B。我們可以利用智能合約完成這樣的一個有著明確規則的過程。軟件測試軟件測試的標準定義：在規定的條件下對程序進行操作，以發現程序錯誤，衡量軟件質量，并對其是否能滿足設計要求進行評估的過程。主要過程包括靜態分析測試、動態分析測試、黑盒測試和白盒測試黑盒測試不用考慮內部結構，是從使用者的角度進行的測試

動態 | 法蘭克福金融與管理學院發布4個主要區塊鏈網絡的技術分析框架:據cointelegraph報道，法蘭克福金融與管理學院發布區塊鏈技術分析框架，其主要分析了以太坊、Hyperledger Fabric、R3 Corda和Quasar / Stellar等四個主要區塊鏈網絡，從易于安裝、效率和性能、成本、安全等六個層面進行評估，但沒有總體評分。[2019/5/7]

白盒測試需要對程序內部考慮，程序執行流程圖內的每一條路徑都要考慮到，每個分支語句，每個判斷語句都要分別進行測試一個軟件測試的進行分為制定測試計劃->進行測試設計->測試開發->執行測試->測試評估等過程如果要正確的進行黑盒測試，軟件規格說明書一定要正確，但是但很難完全正確，同時不可能對程序進行毫無遺漏的測試如果要正確的進行白盒測試，測試用例要全面，但是代價昂貴，容易遺漏以上所說的黑盒測試和白盒測試會占用大量的人力物力財力，龐大的工作量產出繁雜的報告，但是正確性得不到完全保證。一般的軟件開發，項目經常延誤，預算經常超支。開發的后續階段會發現很多前期錯誤，代價高昂，更可怕的是，如果是運行了很久的智能合約，很有可能會發生類似于DAO漏洞的重入攻擊。

聲音 | 全國政協經濟委員會副主任：服務貿易已開始利用區塊鏈等信息技術分析客戶:十三屆全國政協經濟委員會副主任房愛卿表示過去服務貿易主要靠從業人員的經驗，已開始利用大數據、云計算、區塊鏈、移動互聯網等信息技術對客戶需求進行科學分析。[2018/9/19]

DAO漏洞的原因：在以太坊上運行的智能合約在涉及到以太幣的轉移時，如果合約內部沒有處理以太幣轉移的函數，則會自動調用fallback函數，當惡意用戶在智能合約的fallback函數再次轉移以太幣時，會形成轉移以太幣然后調用fallback函數的循環，導致合約內的以太幣不斷轉入用戶地址。形式化驗證目前形式化方法的主要研究對象是計算機系統的設計和驗證，其主要目的是幫助工程師構造正確可靠的計算機系統，形式化方法最基本的特點是利用數學的概念、方法和工具來解決設計的正確性問題，作為形式化方法的主要數學基礎包括各種邏輯學、集合論、代數理論、圖論。我們舉coq的例子為例，如果要證明對于任意布爾變量，not(notb)=b,如果b是布爾變量，我們可以先destruct，將b分解為0,1，對兩個值分別求結果進行驗證。繼續舉剛才的游戲例子。比特幣對智能合約的支持并不是很好，一般是通過比特幣腳本在比特幣系統加入智能合約。所以，《BitML:ACalculusforBitcoinSmartContracts》論文即是對于比特幣系統上的智能合約建立的形式化驗證語言。下面是《BitML:ACalculusforBitcoinSmartContracts》論文中形式化驗證的例子：

浙江寧波市運用區塊鏈等技術分析互聯網海量數據:據人民政協報，浙江寧波市運用大數據、人工智能、區塊鏈等技術將互聯網海量信息進行抓取、分析、研判，形成有效的可視化預警信息。以特有的網格化、信息化、立體化、社會化的監測預警監管體系，捍衛百姓金融安全。[2018/5/14]

在其特定編譯器里，上述代碼的意思是PayOrRefund函數有兩種結果，要么在A的允許下，B將合約中的比特幣拿走，要么，在B的準許下，A將合約中的比特幣拿走。

Kitco高級技術分析師J：比特幣在短期內還會下跌:Kitco高級技術分析師Jim Wyckoff預測比特幣在短期內還會下跌。“近來的下行價格壓力和停頓在日線圖上走出了偏空的旗子形態，表明近期有更多拋壓。”[2018/3/16]

上述代碼的意思是：當A和B都因超時而違規時，需要管理人員的介入，在上述例子中，0.1比特幣將轉入管理人員M的賬戶中，余下的0.9比特幣將在M的授權下，進入A或B的賬戶。

上述代碼的意思是我們上述合約的形式化：首先，如果B沒有違規，在規定時間內向全網廣播了其value的哈希值和value值，那么B可以收回押金。同理，A也一樣。當A，B都廣播了其哈希值和value值時，如果value值相同，則A可以獲得2比特幣，如果value值不同，則B可以獲得2比特幣。對于上述的形式化語言，論文中自行設計了一個編譯器，用來專門編譯上述的語言。形式化驗證對智能合約的意義形式化驗證并不能完全確保系統的性能正確無誤，但是可以從邏輯上最大限度地理解和分析系統，并盡可能地發現其中不一致性、模糊性、不完備性等錯誤。形式化驗證可用來消除高風險代碼漏洞。形式化驗證對軟件測試的意義減輕人力物力的使用相比于其他測試，形式化驗證更加可靠公眾號：DegameLabs鏈游實驗室，專注于區塊鏈游戲新玩法，行業解讀，游戲咨詢，技術分享，更多精彩內容請關注公眾號。

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