题目：An Overview of Smart Contract: Architecture, Applications, and Future Trends
关键词：
smart contract
摘要：
智能合约在金融服务、预测市场、IoT（Internet of Things物联网）等领域存在广泛应用的同时，还存在安全和隐私等问题。本文全面介绍区块链支持的智能合约。
- 系统地介绍了智能合约的基本框架、操作机制、平台以及编程语言；
- 讨论应用场景和存在挑战；
- 描述智能合约的最新进展和未来的发展趋势（e.g.平行区块链-parallel blockchain）。
介绍：
智能合约是按照协议条款自动执行（self-executing）的合同。bitcoin等加密货币代表的区块链技术称为blockchain 1.0 时代，具有去中心（decentralization）、防篡改（tamper-resistant）、匿名性（anonymity）和可审计（auditability）。但由于比特币脚本语言的限制，无法编写复杂的智能合约。以太坊（Ethereum）等平台的出现使得用户能够在区块链上运行自定义的程序，且编程语言满足图灵完备（Turing-complete）。以此被称为blockchain2.0。
智能合约存在安全挑战。2016年6月，递归调用攻击（Recursive calls attack）利用DAO（ decentralized autonomous organization）造成经济损失，以太坊不得不通过应分叉来解决。
智能合约
区块链的基本框架：
区块链系统通常分为六层，分别是数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。
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数据层：数据块、信息加密、时间戳
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网络层：P2P协议、单点故障容忍SPoF（tolerate single point of failures）
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共识层：PoW、PoS、PBFT
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激励层：去中心化系统中的所有节点都是利己的（self-interested），因此需要经济奖励
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合约层：该层封装了脚本代码、算法和复杂的智能合约
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应用层：Bitcoin系统的主要应用是数字货币；Ethereum支持数字货币和Decentralized Applications（Dapp）；Hyperledger Fabric主要针对企业级应用，其中的Dapp可以通过Go, Java, Python, and Node.js在SDKs上构建。
智能合约的运作机制：
区块链监控智能合约的实时状态，并在某些条件被触发后执行智能合约。
平台和编程语言： -
Ethereum：运行环境，以太坊虚拟机EVM（Ethereum Virtual Machine）；编程语言，Solidity；数字货币，Ether，Ethereum官网
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Hyperledger Fabric：运行环境，Linux；优势，不同组件可插拔，使用容器技术来管理智能合约（Fabric中的智能合约叫做chaincode）；编程语言，Go和Java；官网，Fabric官网
特征与意义：
智能合约具有三个特征，分别为自治性（autonomy）、自足性（self-sufficiency）和分散性（decentralization）。
智能合约的应用场景
- 金融交易：股本集资、P2P借贷和、互联网保险。
- 预测市场：两个预测工具Augur和Gnosis，还可以用于投票和赌博。
- 物联网：促进设备之间的信息共享，以加密的方式自动化工作流。实现公寓、自行车、汽车等租赁，智能合约还可用于智能电网（smart grid）
- 其他应用场景：数字版权管理、云存储、供应链、社交媒体平台、智能交通等
挑战
- 可重入漏洞Reentrancy vulnerability：函数在执行结束前被调用多次；
- 交易排序依赖Transaction-Ordering Dependence AKA Front-Running：当一个块中包含多个调用相同智能合约的事务时，易发生此攻击。因为不同的矿工打包交易的顺序不一，因此智能合约的最终状态取决于矿工将交易按照什么顺序进行打包；
- 时间戳依赖Timestamp Dependence：时间戳需要通过矿工本地系统的时间来设置，矿工可以改变这个值。这样一来，当时间戳作为触发条件时就可能存在安全隐患；
- 缺乏可靠的数据输入Lacking of trustworthy data feeds：智能合约需要外部有信息资源的输入，然而信息的可靠性无法保证；
- 隐私问题Privacy issues：攻击者通过历史数据推测出私人信息，称此为去匿名化攻击deanonymization attack。
研究进展及未来趋势
研究现状
- 使用Ethereum-based功能强制交易顺序来避免TOD；
- 使用Oyente工具来检测潜在安全漏洞；
- 通过增强Ethereum操作语义来减少合约的脆弱性；
- Town Crier通过可信web服务器来提供可信数据；
- Hawk模型在保证用户隐私的前提下使用区块链记录金融交易。
未来趋势：平行区块链与智能合约
- 未来社会的发展趋势是从信息物理系统CPS，Cyber-physical
systems（与物联网相比更强调控制）到社会物理信息系统CPSS，Cyber-physical-social
systems（在CPS基础上，进一步纳入社会信息、虚拟空间的人工系统信息）。 - ACP方法是目前并行管理领域目前唯一的系统完整的研究框架。ACP可与智能合约相结合。
- 提出并行区块链的概念，其最终目标是实现区块链生态系统的知识自动化。
原文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/8500488
