【学术前沿】欧阳丽炜、王帅、袁勇、倪晓春、王飞跃 | 智能合约：架构及进展

欧阳丽炜, 王帅, 袁勇, 倪晓春, 王飞跃. 智能合约:架构及进展. 自动化学报, 2019, 45(3): 445-457.

图1 比特币、以太坊及超级账本

近年来，随着比特币、以太坊、超级账本等区块链平台（如图1）和技术的日益普及，智能合约技术备受关注。实际上，智能合约的概念先于区块链，最早于1994 年由美国计算机科学家Nick Szabo提出并定义为“一套以数字形式指定的承诺，包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议”，其设计初衷是在无需第三方可信权威的情况下，作为执行合约条款的计算机交易协议，嵌入某些由数字形式控制具有价值的物理实体，担任合约各方共同信任的代理，高效安全履行合约并创建多种智能资产。自动贩卖机（如图2）、销售点情报管理系统(Point of sales，POS)、电子数据交换系统(Electronic data intercharge，EDI) 都可看作是智能合约的雏形。囿于当时计算场景的限制，很长一段时间内智能合约没有得到广泛的应用。

图2 自动贩卖机是智能合约的雏形：投入硬币自动返回商品及找零

直到2008年，化名为“中本聪”（Satoshi Nakamoto）的学者提出了一种无需信任即可进行点对点交易的加密数字货币系统——比特币，人们发现其底层技术区块链与智能合约天然契合：区块链可借助智能合约的可编程性封装分布式节点的复杂行为; 智能合约可借助区块链的去中心化基础架构在去信任、可执行环境中有效实现。自此，智能合约重焕新生，区块链逐渐成为智能合约最主要的计算场景，智能合约也被赋予了新的含义。

图3 以太坊上“The DAO”项目被盗损失价值约6000万美元的加密货币

尽管近年来智能合约发展迅猛，其仍面临着许多不可忽视的挑战。以众所周知的“The DAO”事件为例（如图3），2016年6月，攻击者就通过调用众筹项目“The DAO”中智能合约的可重入性函数窃取了价值大约6000万美元的以太币, 由于智能合约不可篡改的特性, 以太坊最终被迫执行硬分叉挽回损失，而又因其匿名性, 攻击者目前仍逍遥法外。除类似的安全漏洞外，智能合约还存在缺乏可信数据源、隐私问题、性能问题和法律问题等其他挑战亟待解决。

图4 智能合约的运行机制

图5 智能合约基础架构模型

图6 智能合约的研究挑战

考虑到在智能合约的产业应用如火如荼展开的同时，行业内尚缺乏统一的技术标准和研究框架，本文致力于以区块链智能合约为研究对象，对已有的研究成果进行全面的梳理，首次提出智能合约的基础架构模型，并以此为基础概述了智能合约的运行机制、研究挑战及进展、应用领域和发展趋势等（如图4-6），以期为智能合约的后续研究提供参考。