区块链年度报告--（七） 智能合约

5.1 智能合约简介

智能合约是一套自动运行的电脑程序，可以通过在特定条件下控制货币或资产的转移来促进、验证或强制进行合约的执行。智能合约可以确保得到特定的结果，在这个过程中，会有一笔资产或者货币转移到这个程序中，然后运行代码并自动验证条件，然后自动决定是否将资产转移给另一方，或者是否要继续将钱款退回给发送人等。基于区块链的智能合约可以通过运行系统中的一组特定节点来自行验证合约条件，这一点是传统合约不具备的优势。这个方法可以实现数字业务的自动化，并加快交易速度、完成自动汇款，同时保证资产安全。智能合约可以用来捕捉金融机构的相关义务，从而确保转移的资金没有问题，以减少运行错误。

基于区块链的智能合约可以用到各类行业中，例如汽车业、旅游运输业以及媒体娱乐业。在汽车租赁以及销售过程中，可以通过智能合约来自动创建订单，实现“点击——签名”轻松租车。维萨和电子签名公司DocuSign也在合作开发简化的汽车租赁平台中。在网络音乐界，区块链技术可以让消费者直接支付给艺术家费用，而无需再通过任何中介机构。智能合约将推进“主要交钱主要交货”的流程，即听众成功将钱汇给音乐人后就可以收听音乐。

下图按垂直行业标注了智能合约应用的市场规模，预计该市场将从2016年的4000万美元涨到2021年的4.47亿美元，复合年增长率在62%。而政府及公共部门的应用将成为市场主导，预计会从2016年的1610万美元增加到2021年的1.624亿美元，复合年增长率为58.7%。媒体及娱乐的复合年增长率最高，预计将达70.3%。

表格 按垂直行业标注的智能合约应用的市场规模

下图将按照地区标注出智能合约应用的市场规模，预计其总额将从2016年的4000万美元涨到2021年的4.47亿美元，复合年增长率为62%。其中北美洲预计会成为市场主导，其市场规模将从2016年的1880万美元涨到2021年的1.694亿美元，复合年增长率为55.1%。而亚太地区则有可能创下最高复合年增长率，即从2016年的610万美元涨到2021年的9570万美元。

表格 按照地区标注出智能合约应用的市场规模

来源：辅助文献、华尔街区块链联盟、R3 CEV、专家采访以及MnM分析

5.2 智能合约的应用案例

基于区块链的智能合约可以用到各类行业中，包括金融（如支付、清算结算等）、能源、供应链、知识产权等领域。

5.2.1 支付

支付指的是价值从个体或组织的过程转移到另一方的过程，用于物品、服务交易或履行法律义务。全球支付是这一概念的扩展，其支付可以通过多种法定货币，在全球各个国家完成。而在区块链和智能合约技术的辅助下，全球支付的流程展示如下：

图表 区块链技术支持下的全球支付运作流程

5.2.2 保险

保险是一种金融风险管理产品，个人或实体可以获得来自保险公司的损失保护（如：财产、资产、伤亡和健康）。商业资产和伤亡（PC）保险（如商业汽车、商业财产和商业责任）保护企业免受财产或生命损失。

图表 区块链技术支持下的保险理赔运作流程

5.2.3 银团贷款

银团贷款为客户提供了各种按现在市场利率的安全且大规模的融资渠道。这些贷款由一组投资人支持（比如银团），其中一个投资人扮演主要安排人。主安排人出面认购贷款，负责完成整个贷款周期内所有管理行政流程，按照贷款的复杂程度以及风险因素收取费用。

图表 区块链技术支持下的银团贷款运作流程

5.2.4 贸易金融

贸易金融是进出口商通过可靠的中介减少贸易风险的流程。金融机构作为可靠的中间，为卖方提供保障（如买方不付款的情况），同时为买方确保合约的执行（如货物没有收到的情况）。不管对手方性能如何，支付及交付条款（如预付、分段付或货到付款）会在信用证中或者在一个公开账户合约工具中记录。金融机构会收取一定的条款存档/审查的费用以及承担进出口商风险仓位的费用。

图表 区块链技术支持下的银团贷款运作流程

5.2.5 或有可转换债券（CoCo债券）

或有可转换债券（CoCo）是一种金融工具，可以帮助银行增加其资本比率如果低于预定门槛的话。和传统债券不同，如果资本比率达到条件（如银行资本跌到7.5%）或者其他由银行/监管机构确认的自由支配的情况下，银行可以将CoCo债券转换成股权。目前银行要自行计算资本比率，而监管机构也无从获悉情况，除非提出压力测试要求。

图表 区块链技术支持下的COCO债券运作流程

5.2.6 合规自动化

金融机构要遵守监管要求并进行汇报。这些活动可以通过组织内部功能或者第三方机构来完成。审计、税收、CCAR（核心资本充足率）以及常规证监会登记（10K/100Q）只是少数与合规相关的活动，为金融机构年支出带去额外成本。

图表 区块链技术支持下的合规性检查运作流程

5.2.7 代理投票

代理投标能够帮助距离远的投资人在每年公司的股东大会上不出席而投票。为了确保投资人能够做出获悉的决定，公司有责任发放代理声明（股东签署委托书）。目前，需要第三方来传送这些声明，并且要和追踪订单的中介合作。投资人在直接将票交给第三方前还要进行人工分析。

图表 区块链技术支持下的代理投票运作流程

5.2.8 资产再抵押

资产再抵押是金融机构现有抵押品证券化的一种常见做法，可以减少抵押品在之后交易中的成本。鉴于资产是再抵押的，所有权结构及资产组成很不明确，因为缺少明确的交易及所有权历史，加剧了对手方风险以及资产评估的不确定性。为限制资产再抵押的程度设置了一定的监管限制，但是如果没有追踪交易历史的机制的话，就不可能实施这些限制。

图表 区块链技术支持下的资产再抵押运作流程

5.2.9 股权交易后服务

股权交易后流程能够让买卖双方交换细节，批准交易，改变所有权记录，并兑换证券/现金。这些流程在投资者接收到交易执行确认后发起。中央证券托管机构（CDSs），和托管机构合作，负责匹配交易，验证投资人凭证。在验证成功后，中央清算对手方（CCPs）对所有交易进行净额结算，然后将现金/股权转移到所有参与的托管人处。托管人和CSDs合作负责将资产存储到托管账户中，由CSDs负责启动所需资产服务（如收入分配以及代理投票）。

图表 区块链技术支持下的股权交易后服务运作流程

5.3 智能合约与法律框架的结合

自从The DAO事件发生后，区块链产业及法律产业的相关人士纷纷对“代码即法律”的观点进行了讨论。不少业内人士认为，纵使结合形式化验证等先进技术，依然无法100%确保代码执行的结果与现实世界的法律体系不发生冲突。这些冲突可能是由于：（1）代码可能无法穷尽现实世界中各种复杂的法律事件及要素；（2）代码因技术因素，使得执行结果偏离合约参与方的实际意愿；（3）合约参与方拒绝承认智能合约的执行结果。这些可能性使得业界开始探索智能合约与现有法律框架的结合，并提出了相应的技术发展提议。

其中一种意见认为，智能合约的编写应该有法律界专业人士的参与及介入，提前制定相应的处理预案及争议解决方案，这样才能确保智能合约的执行结果真正符合法律的精神。

在实现技术方面，以Corda为例，它可以在交易中嵌入与业务相关的附件，这个附件可以是证明文件、法律合同等，这样使得技术的执行与法律的框架能够在一定程度上结合起来。

5.4 智能合约的技术发展

5.4.1 智能合约的最新技术

在2016年，随着以太坊平台的发布及成功运行，区块链技术正式进入了智能合约的时代。在区块链技术的领域中，智能合约的本质是在区块链网络中运行的、由分布式共识机制确保其执行结果的可编程代码。

与原生的区块链代码不同的是，智能合约代码更适用于功能未确定的、应用需求多变的、更新迭代频繁的应用领域，而无需以区块链网络的大部分节点的统一硬分叉（Hard-fork）操作为前提。对公有链而言，这样的特性所带来的意义更为显著。

在过去，公有链若要对某项功能或流程进行修改，必须经过漫长、繁琐的过程才能在全网节点之间达成共识及进行硬分叉。随着网络节点越来越分散，硬分叉的难度也会越来越大。因此，在智能合约的概念出现之前，各类公有链项目大多是由社区的核心开发者预设各自平台的应用需求并进行设计的。这无疑为希望在现成的区块链网络上开发各自应用的开发者和机构带来了极大的障碍，毕竟网络的分布式节点不太可能为了某个机构的小范围应用而专门进行硬分叉——这意味着哪怕是在现有的区块链网络上增加一个微不足道的小功能也需要争取整个社区的共识。

随着智能合约概念的引入，区块链网络上的应用开发进入了一个新的阶段。它使得区块链技术的开发者及应用机构可以在一个统一的区块链平台上根据不同的需求实现各类应用，而无需对区块链进行频繁的硬分叉，从而满足了非特定领域的应用需求。如具备图灵完备的智能合约执行环境的以太坊平台，在其上已经出现了包含域名注册、公证、股权登记、担保交易等近200个应用程序，这其中大部分是由社区的成员自行实现的。即使在私有链及联盟链网络上，智能合约也能在很大程度上降低应用开发的门槛及成本，提高开发效率及灵活性。

除了以太坊外，Hyperledger、Chain、Corda等区块链及分布式账本项目也在设计中引入了智能合约的框架，以期更灵活地应对现实应用领域的各种复杂需求。

5.4.2 智能合约虚拟机：编程语言定制化趋势明显

在区块链平台上，智能合约的运行环境一般是能够跨平台执行某种特定规则代码的虚拟机（Virtual Machine）。在区块链技术出现之前，计算机产业内已经有不少成熟使用的编程语言，包括编译型及解释型的。有一些支持智能合约的区块链项目为了吸引现有编程语言的使用者，特意提供了对现有语言（如Javascript）的直接支持。但是，由于这些语言本身并不是设计在分布式的环境里使用的，其中的一些特性或许会对安全性造成一定的影响。所以，从目前的趋势来观察，大部分区块链智能合约解决方案都倾向于模仿现有编程语言的架构及规则，结合区块链的运行环境进行定制，删除甚至禁用某些特性以解决安全性方面的隐患，或者增加某些规则和特性以更好地满足区块链运行环境的应用需求。这样的做法或许会给智能合约编程语言的学习增加一定的门槛，但考虑到区块链运行环境对安全性和可靠性的极度重视，这样的做法还是有一定的合理性的。

5.4.3 预编译合约：加速特定智能合约应用的效率

智能合约的灵活性是以执行效率的牺牲为代价的。例如，若要使用智能合约代码去实现某种密码学的应用，它的执行效率是要比传统虚拟机的降低不少。因此，以太坊提出了一种预编译合约（pre-compile contract）的概念，即将一些耗费资源比较多的、常见的特定应用（如加密算法）以预先编译的合约形式整合到系统中，并让其他智能合约能够调用，这样就能够以原生代码的效率执行智能合约应用环境里的某些特定应用了。

但是，这样的手段还是存在一定的局限性的，毕竟每一种预先编译的合约都需要经过硬分叉才能整合到系统中，因此也无法快速地满足智能合约开发过程中发现的各种特定需求。不过，就一些常见的加密算法的实现而言，预编译合约技术还是能够为执行效率带来不少的改善。

5.4.4 形式化验证：提高智能合约代码的安全性

图灵完备的智能合约的引入使得区块链平台有能力运行各种复杂逻辑的应用，而且有区块链的分布式共识机制确保其执行结果。但是，智能合约的本质毕竟是一段计算机代码，若编写不当，也可能存在一定的漏洞。以以太坊公有链上的The DAO项目为例，它用智能合约构建了一个分布式的风险投资基金，但其智能合约代码事后被证明是存在漏洞的，使得攻击者利用这个漏洞对该智能合约持有的价值1.5亿美元市值的代币发起了攻击。由于该智能合约并没有配备相应的紧急预案，因此该问题的解决最终只能通过整个以太坊公有链网络的硬分叉来完成，也因此带来了不少的争议。

自此次事故后，形式化验证（Formal Verification）在智能合约中的应用开始得到了广泛的重视。所谓的形式化验证即使用数学公式、定理和体系去验证一个特定应用系统的正确性，用以验证代码的执行是否能够正确地反映设计的目标，其效率和覆盖面远比传统的验证方式高。使用形式化验证去提高智能合约设计的安全性已经成为该领域的一个重要技术趋势。