智能合约技术的研究报告论文

区块链在金融领域的前景分析论文

区块链技术诞生于2008年，第一个应用是毕特币。区块链技术使用去中心化共识机制，维护一个完整的、分布式的、不可篡改的账本数据库，在无需建立信任关系的前提下，能够让区块链中的参与者实现一个统一的账本系统。2015年，欧美的很多主流金融机构认识到了该技术的应用前景，纷纷探索在金融领域应用区块链技术。国际货币基金组织在一份报告中指出“它具有改变财政金融的潜力”，也有人认为区块链技术将会像复式记账法和股份制一样深刻改变人类社会。

区块链将使所有个体都有可能成为金融资源配置中的重要节点，也将促进现有金融体系与金融规则的改良，构建共享共赢式的金融发展生态体系。区块链技术的出现是人类信用创造的一次革命，它能让交易双方在无需第三方信用中介的情况下开展经济活动，从而实现低成本的价值转移。可以说，区块链技术是互联网时代效率更高的价值交换技术，互联网由此从传递信息的信息互联网向转移价值的价值互联网进化，这有利于传统金融机构借势转型，将内生的业务流程和应用场景互联网化。

一、区块链的特征与不足

(一)区块链的主要特征

(1)去中心。在区块链中，不存在中心化的硬件或管理机构，分布式的结构体系和开源协议让所有的参与者都参与数据的记录和验证，再通过分布式传播发送给各个节点，每个参与的节点都是“自中心”，权利和义务都是均等的。区块链又不是简单的去中心，而是多中心或弱中心。当物联网使所有个体都有可能成为中心节点时，传统金融中介的中心地位发生改变，从垄断型、资源优势型的中心和强中介转化为开放式平台，成为服务导向式的多中心当中的差异化中心。

(2)去信任。从信任的角度来看，区块链采用一套公开透明的数学算法，基于协商一致的规范和协议，使所有节点能够在去信任的环境下自动安全地交换数据。区块链实质上是通过数学方法解决信任问题，所有的规则都以算法程序的形式表达，参与方不需要知道交易对手的信用水平，不需要第三方机构的交易背书或者担保验证，只需要信任共同的算法，通过算法为参与者创造信用、产生信任、达成共识。

(3)时间戳。区块是一段时间内的数据和代码打包而生成的，下一区块的页首包含上一区块的索引信息，首尾相连便形成了链。记录完整历史的区块与可进行完整验证的链，形成了可追朔完整历史的时间戳，可为每一笔数据提供检索和查找功能，并可借助区块链结构追本溯源，逐笔验证。所以，区块链生成时都加盖了时间戳，形成不可篡改、不可伪造的数据库。单个节点上对数据库的修改是无效的，除非能够同时控制系统中超过51%的节点，因此区块链的数据可靠性很高。

(4)非对称加密。区块链使用非对称加密算法，即在加密和解密过程中使用一个“密钥对”，“密钥对”中的两个密钥具有非对称特点。在区块链的应用场景中，一方面，密钥是所有参与者可见的公钥，参与者都可用公钥来加密一段真实性信息，只有信息拥有者能用私钥来解密。另一方面，使用私钥对信息签名，通过对应的公钥来验证签名，确保信息为真正的持有人发出。非对称加密将价值交换中的摩擦边界降到最低，能够实现透明数据的匿名性，保护个人隐私。

(5)智能合约：由于区块链可实现点对点的价值传递，传递时可以嵌入相应的编程脚本，通过这种智能合约的方式去处理一些无法预见的交易模式，保证区块链能够持续生效。这种可编程脚本本质上是众多指令汇总的列表，实现价值交换时的针对性和条件性，实现价值的特定用途。所以，基于区块链的任何价值交换活动都可通过智能编程的方式对其用途、方向和各种限制条件等做到硬控制，省去了以法律或者合同软约束的成本。

(二)区块链存在的主要问题

(1)高能耗问题。传统货币银行学体系中存在不可能三角，即不可能同时达到去中心化、低能耗和高度安全，在区块链构建中也同样存在不可能三角。比如，在毕特币的实际应用中，其发展带来了计算机硬件的快速膨胀，在“挖矿”过程中的主要成本转移到硬件成本和电力成本等。所以，应用区块链技术实现权益成本收益后，让其技术功效发挥至最大化成为急需解决的问题。

(2)存储空间问题。由于区块链记录系统中自初始信息的每一笔交易信息，并且每个节点都要下载存储并实时更新数据区块，所以，每个节点的数据都完全同步的话，网络压力较大，每个节点的存储空间容量要求可能会成为制约其发展的关键问题。

(3)抗压能力问题。基于区块链构建的.系统遵循木桶理论，要兼顾所有网络节点中处理速度和网络环境最差的，所以，如果将区块链技术推广至大规模交易环境下，其整体的抗压能力还有待验证。如果每秒产生的交易量超过系统(最弱节点)的设计容纳能力，交易就自动进入到队列进行排队，带来不良用户体验。

二、区块链在金融领域的应用

(一)金融基础设施

区块链可能作为互联网的基础设施，在很多领域都表现出广阔的应用前景。在金融行业中，区块链技术将首先影响支付系统、证券结算系统、交易数据库等金融基础设施，随后该技术也会扩及一般性金融业务，比如信用体系、“反洗钱”等。这是因为，基于区块链技术的特点，其将首先切入信任要求高且传统信任机制成本高的基础设施领域，过去，基础设施都是公共产品，而区块链新技术和新制度使更多人有可能参与公共产品供给。未来的互联网金融是要利用区块链等互联网技术，改造传统金融机构的核心生产系统，把金融企业架构在互联网上。

当前的信息互联网可统称为TCP/IP模型，HTTP是应用层中最重要的应用协议。在价值互联网中，区块链是在应用层里的一个点对点传输的协议。它的价值与信息互联网中HTTP协议的价值是一样的。区块链的巨大潜力和前景就是可以重构传统金融业的基础设施与核心生产系统，而不仅仅停留在APP等应用层面。这是因为，在网络层次，区块链是建立在IP通信协议基础上的，是建立在分布式网络基础上的;在数据层面，区块链这一数据库系统是崭新的，明显优于现有金融体系的数据库;在应用层面，基于区块链的登记结算、清算系统以及智能合约、物联网能大幅提升效率，区块链上的金融活动是可编程的金融。.

(二)数字的货币

从安全、成本等角度看，纸币被新技术、新产品取代是大势所趋。数字的货币发行、流通体系的建立，对于金融基础设施建设和经济发展都是十分必要的。遵循传统货币与数字的货币一体化的思路，数字的货币的发行、流通和交易应由央行主导，体现便利性和安全性，做到保护隐私与维护社会秩序、打击违法犯罪行为的平衡，要有利于货币政策的有效运行和传导，要保留货币主权的控制力，数字的货币是自由可兑换的，同时也是可控的可兑换。

区块链技术在毕特币上的成功证明了可编程数字的货币的可行性。英国央行的研究表明，中央银行可以考虑发行基于区块链的数字的货币，这可增加金融稳定性。数字的货币的技术路线可分为基于账户和不基于账户两种，也可分层并用而设法共存。区块链技术的特点是分布式簿记，不基于账户，而且无法篡改，如果数字的货币重点强调保护个人隐私，可选用这一技术。不过，目前区块链占用的计算资源和存储资源太多，应对不了现在的交易规模，需要解决这一问题才能得到推广应用。

(三)自金融

如果从服务的角度、从非货币创造角度来看，现代金融都是通过中介机构实现的。互联网时代，有可能实现去中介化的真正意义上的直接金融。不过，这种可能性还不完全，最主要的原因是目前互联网金融是在原有金融基础之上的，无法跳出来，区块链技术提供了一种可能性。区块链可分为公有区块链和私有区块链。公有区块链就是像毕特币这样的，认可了协议，就成为区块链的组成部分。私有区块链仍然是要获得许可的，银行系统的区块链技术，需要对每一个参与者进行审核。私有区块链非常近似于一种自金融的形态，公有区块链更类似于对私有区块链底层的支持和保障。当区块链技术普遍应用，金融管理技术的第三方化普通呈现，基于区块链技术的自金融就完全成为可能。

三、区块链应用与金融监管

区块链技术是目前唯一无需第三方就可用于记录和证明交易一致性和公司财务准确性的工具。因此，它可以满足潜在监管者和公众对于审计有效性、准确性和时效性的要求，在金融领域有着广阔的应用前景。但其发展仍受到现行制度的制约。一方面，区块链对现行体制带来了冲击，因为其去中心、自治的特性淡化了国家、监管等概念。比如，以毕特币为代表的数字的货币挑战了国家的货币发行权和货币政策调控权，导致货币当局对数字的货币的发展持保守态度。另一方面，监管部门对这项新技术也缺乏充分的认识和预期，法律和制度建立将会严重滞后，导致区块链运用缺乏必要的制度规范和法律保护，增大了市场主体的风险。

区块链金融技术一旦在金融业普遍展开以后，监管的去金融属性化就产生了，监管职能、监管方式和监管手段将会被重新界定。比如，证券借贷、回购和融资融券如能通过区块链交易，监管部门就可考虑利用这个公共账本的信息对市场中的系统性风险进行监控，不仅高效而且可靠。从宏观金融视角看，当自金融时代产生以后，货币创造和传导机制以及信用创造格局将会变化。从微观金融视角看，随着区块链技术的进一步发展，金融与商业已经难以区分，将超越分业和混业监管的含义，金融监管体系的改革需要从这个视角来探讨。

区块链技术带来的“去中心化”仍需要中心化的部门提供规范和保障支持。监管机构可主动拥抱互联网金融的新技术，美国证监会委员Kara Stein认为，监管机构需要处于引导位置，利用区块链技术的优势并快速响应其潜在的弱点。比如，区块链技术希望打破特权和人为操纵，让计算机算法实现“信用自由公证”。但从实践来看，由于缺乏监管，毕特币等数字的货币交易面临的投机和洗钱风险就很高。因此，区块链技术应用需要监管部门制定相关标准和规范，保证金融创新产品得到合理运用。同时，还要提高消费者权益的保护，加强金融消费权益保护的教育工作，提高消费者的风险防范意识。

因为智能合约技术已经成为区块链领域的热门，需要研究和开发出更安全的智能合约技术，而智能合约安全检测正是这样一个既具有理论价值又能应用在实际之中的课题。

混合型智能合约包含链上运行的代码和链下数据、计算资源，预言机可为其提供喂价、储备金证明、可扩展计算等功能。

撰文：Chainlink

混合型智能合约包含区块链上运行的代码以及区块链下的数据和计算资源，这些资源由去中心化预言机网络传输至链上。混合型智能合约可以协调复杂的经济和 社会 活动，具有区块链防篡改的特质，并且可以安全地接入链下预言机服务，实现各种创新功能，如可扩展性、保密性、公允排序以及接入任何链下数据源或系统。

本文将明确定义混合型智能合约在区块链信任模式中的作用，并阐述 Chainlink 预言机为混合型智能合约提供的各种去中心化服务，以及这一发展将如何催生出新一代的混合型智能合约应用。这些连通了链下资源的混合型智能合约将在未来席卷几乎所有主流行业，并改变整个 社会 的合作方式。

预言机如何扩展区块链上的合作方式

区块链在本质上是促进可信合作的计算基础架构，这是它的关键功能。参与者有了信任，才会坚定地认为合作关系是可靠、真实且有效的。在合作中建立信任最常见的方式就是签署合约。合约定义了各方的法律和商业义务，以及他们行为会受到的奖励和惩罚。然而，如今的合约义务执行机制却漏洞百出。甚至一些情况下，某个参与者会拥有绝对优势，比如操纵和影响合约执行机制，比对手方得知更多消息，或拥有更多时间和资本延长仲裁过程。因此，现在的合约系统变成了：你必须相信对手方的品牌背书，才能信任你们之间的合作关系是牢靠的。

区块链技术的出现使合作从品牌背书转向了基于算法的信任（math-based trust)。合约的存放、执行和托管都转移到了去中心化网络中运行的代码逻辑中，个人完全无法干预和篡改。区块链就像一台没有联网的计算机，可信度非常高，因为它是一个封闭的环境，并且只能实现几种容易执行的功能，比如在一个封闭账本中的多个地址之间转移通证。这种设置是有意而为。虽然区块链的封闭性和功能的单一性为它带来了防篡改性和高度的确定性（这也是区块链最有价值的地方），但同时也排除了任何需要接入链下数据、计算或功能的合作方式。

由于用户希望扩展区块链上可行的合作方式，因此预言机以及混合型智能合约相继出现。预言机为区块链接入外部世界提供了安全的门户，让智能合约应用可以验证外部事件，基于外部系统触发操作，并完成在链上无法实现的计算任务。

白皮书中提到，去中心化预言机网络（DONs）极大扩展了智能合约可以实现的链上合作方式。去中心化金融（DeFi）的快速崛起就是一个很好的例子。Chainlink 去中心化预言机网络将金融市场数据传输到区块链，支持 Aave 货币市场、Synthetix 衍生品平台、dYdX 杠杆交易市场以及 Ampleforth 算法稳定币等各种混合型智能合约协议，因此加速了 DeFi 的发展。

混合型智能合约的构成要素

混合型智能合约应用包含两个部分，即：1）智能合约——这是专门在区块链上运行的代码；2）去中心化的预言机网络——这是为智能合约提供的安全链下服务。这两个模块安全地无缝交互，共同形成了混合型智能合约应用。最后，链上代码通过许多独特的方式得到增强，并且激活了一系列全新的应用场景，突破了之前链上代码在技术、法律或金融等方面的限制。

混合型智能合约将两个完全不同的计算环境同步在一起，打造出区块链或预言机网络单独无法实现的应用功能，并且将这两个环境中独一无二的优势结合在一起。链上代码在极其安全且功能受限的区块链环境中运行，攻击表面较小，因此用户在执行和储存时可以获得极高的确定性，代码一定会严格执行，结果将被永远储存在链上，不可篡改。而 DON 则在链下运行，因此可以更灵活地实现更多功能并访问更多数据。

值得注意的是，DON 也具有非常高的防篡改性和可靠性，可以与智能合约相媲美，但不同的是，DON 是在封闭的链下环境中运行，并且采用了多种安全机制。每个 DON 都会为一个应用提供定制化的去中心化服务，也就是说同一条区块链上的其他智能合约与这个 DON 的性能没有任何关联，而且保障所有智能合约安全的底层区块链共识机制也不会有任何风险。DON 作为独立的服务，不仅在安全上具有优势，而且还兼具灵活性，可以验证并计算更复杂且开放式的链下数据。

比如，一些智能合约选择接入 DON 的标准是去中心化水平以及加密经济安全性，而另一些智能合约则会选择节点声誉高且采用了高级加密技术展开可验证隐私计算的 DON。在这些异构网络中，可以并行几千个或甚至几百万个 DON，每个 DON 之间不会相互依赖，并可以为具体应用提供专门的去中心化服务。同一个 DON 的用户也可以共摊服务成本（如：目前众多 DeFi 协议共同使用 Chainlink ETH/USD 喂价预言机，并分摊成本）。这个框架非常重要，可以同时为所有区块链和应用提供服务，比如为高速区块链上运行的应用接入链下数据并保障隐私。另外，去中心化程度较高的区块链上的应用也需要接入可扩展的计算资源。

混合型智能合约如何结合链上和链下计算资源

为了进一步了解链上和链下模块的差异，我们先为每个模块明确定义：

链上模块：区块链

维护账本，可靠地托管用户资产，并与私钥交互。

处理用户之间不可逆的转账交易，执行最终结算。

解决分歧，建立安全护栏，保障 DON 的链下服务正常运行。

链下：去中心化的预言机网络

从链下 API 安全地获取和验证数据，并传输到区块链和 layer-2 网络中的智能合约。

为区块链和 layer-2 网络中的智能合约展开各种计算任务。

将智能合约输出的数据传输至其他区块链或链下系统。

混合型智能合约结合了链上代码和链下去中心化预言机网络，实现更高级的区块链应用

Chainlink 去中心化服务为混合型智能合约保驾护航

定义了混合型智能合约之后，我们来讨论一下 Chainlink DON 为智能合约提供的各种去中心化服务。这些去中心化服务可以大致分为两类，即：链下数据和链下计算。

链下数据

DON 可以在各种链下数据和区块链之间搭起连通桥梁，为混合型智能合约输入所需数据。以下是初步可以访问的数据类型：

喂价——从几百家交易平台聚合的资产价格数据，数据基于交易量加权计算，并剔除了异常值和虚假交易。

储备金证明——关于通证资产当前储备金余额的最新数据，比如 WBTC 的比特币抵押资产，或 TUSD 的美元抵押资产。

任何 API——来自受密码保护 API 接口的付费数据，数据类型涵盖天气预报、 体育 比赛结果、企业后台数据以及物联网数据。

区块链中间件——区块链抽象层，使链下系统可以接入任何区块链网络中的智能合约，双向读写数据。

链下计算

DON 可以代表智能合约执行一系列链下计算，帮助智能合约获取某些数据，或者打造原生区块链上无法实现的功能，比如隐私保护、可扩展性以及公允排序。以下是目前已经实现和未来即将实现的部分 DON 计算功能：

Keeper 网络——指定期维护智能合约的自动化 bot，在适当的时间点启动合约，执行关键的链上功能。

链下报告（OCR）——以可扩展的方式聚合 DON 预言机节点响应的数据，然后将聚合数据在单笔交易中发送至链上，以降低链上成本。

可扩展的计算——为智能合约执行实现高吞吐量和低成本，采用现成的 layer-2 技术定期与链上同步。

可验证随机函数（VRF）——安全地生成可验证的随机数，采用加密证明技术，证明过程的完整性。

数据和计算隐私——保护隐私的预言机计算功能采用零知识证明（DECO）、可信硬件（Town Crier）、安全的多方计算以及特定的 DON 委员会制度，将敏感数据保密地传输至智能合约。

公允排序服务（FSS）——根据预定义的公平原则开展去中心化的交易排序，避免抢跑攻击和矿工可提取价值（MEV）。

链上合约隐私——将合约逻辑与结算结果解绑，保护智能合约交易隐私，比如通过 DON 的 Mixicles 功能在两方之间传输数据。

Chainlink 去中心化的预言机网络提供一系列丰富的服务，拓展了混合型智能合约应用的功能

混合型智能合约对全球各个行业带来的影响

DON 可以实现高级的混合型智能合约框架，将不同系统和区块链上的各个独立实体无缝连接，实现安全和通用的自动化交互。Chainlink 为开发者克服了智能合约的技术壁垒，开发者可以利用区块链的高确定性，并通过 DON 实现外部连接、隐私保障、可扩展性以及公允排序等各种关键功能。混合型智能合约不仅为网络中各个参与者创造了更可信和高效的合作空间，还将区块链网络接入传统链下基础架构，并且无需在后端做任何修改。

DON 将为众多智能合约应用提供所需的隐私保障和可扩展性，并涵盖大多数企业应用场景和众多 游戏 和金融应用，为其实现高吞吐量和实时决策。混合型智能合约还将激活一系列前所未有的全新应用场景，比如通过可验证随机数和去中心化交易排序实现基于算法的经济公平性和透明性。

已经感受到，或即将感受到混合型智能合约影响的部分主流行业：

身份信息——身份信息可自动验证，并保护信息隐私。智能合约可以定义所需的个人信息以及所需操作。DON 对这些数据展开计算，验证用户个人信息，并同时保护信息不透露给对手方，并且不会储存在链下系统。

金融——抗审查的开放式金融市场，访问不设门槛，信息透明。智能合约可以为买家和卖家定义交易规则，DON 可以使用链下数据定价和结算，并实现额外的功能，如：隐藏交易、KYC 验证、公允交易排序以及高速链下处理等。

供应链——在共享账本上运行的多方交易协议，将产品线数字化，基于验证过的数据跨多个系统进行自动化操作。智能合约可以定义合约义务、支付条款和惩罚机制。DON 可以利用隐私计算和物联网数据追踪运输信息、监控质量控制、验证客户身份并触发结算付款。

保险——基于预定义事件建立双边预测市场，并在此基础上创建参数型保险。智能合约可以定义保费和理赔流程，DON 可以将合约接入链下数据，获得报价并处理理赔申请。DON 还可以开展风险评估计算，从云平台等数据源获取复杂的风险评估结果，并以保密的方式验证用户身份。

游戏 ——自动发放 游戏 奖励，用户可以通过 NFT 完全拥有 游戏 内资产，并提供权威证明，证明所有参与者都有同样的获胜概率。智能合约可以定义 游戏 规则和奖励发放模式，DON 可以提供防篡改的随机数，保障 游戏 的公平性可以得到验证，并且奖励发放过程是公平的。 游戏 dApp 接入 DON 后，还可以接入增强现实的物联网传感器等一系列链下数据源，并在链下处理部分 游戏 功能，以提高 游戏 性能。

市场营销——营销活动基于各种参数和指标自动实时发放奖励。智能合约可以定义阶梯式的奖励发放模式，并设置具体的里程碑目标。DON 可以验证目标是否达成，并对客户数据和市场趋势展开保密计算，以更有效地评估营销活动。

治理——分布式社区可以安全公平地管理共享系统和资金池。智能合约可以定义完整的治理框架，DON 可以提供链下数据和计算资源，触发利润分发、费用分摊和身份认证等各种操作，有效抵御女巫攻击，验证各成员的参与度，或甚至实现自动化的决策流程。

最终，DON 可以提供所有无法在链上实现的服务，并为现有数据和系统带来更强大的加密安全保障，以启动链下服务生态。混合型智能合约基础架构可以丰富去中心化系统的合作方式，让各个区块链和非区块链基础设施可以安全可靠地无缝交互，并保障可扩展性、保密性、定制化和通用连接性。虽然目前加密货币资产规模已达数万亿美元，且 DeFi 经济规模逼近 1000 亿美元，但是区块链生态仍处于发展初期，还有巨大潜力未被挖掘，因此混合型智能合约和 Chainlink 去中心化预言机网络拥有巨大的应用空间和潜力。

如果你想立刻着手开发混合型智能合约应用，并需要接入链下数据或计算资源，请查看我们的开发者文档，你也可以在 Discord 频道询问技术问题或与 Chainlink 专家透过电话沟通。