Як працюють смарт-контракти та децентралізовані застосунки

Моментом створення криптовалютного світу, яким ми його знаємо сьогодні, був запуск блокчейну Bitcoin третього січня 2009 року. Однак мало хто знає, що задовго до нього криптографи по всьому світу десятиліттями йшли до реалізації ідеї цифрової валюти — децентралізованої бази даних, що зберігає та підтверджує транзакції.

Один із криптографів, Нік Сабо, ще в 1994 запропонував концепт смарт-контрактів — програм, що в наш час лежать в основі всіх децентралізованих застосунків. 

Сьогодні їх і обговоримо — дізнаємося що це, як працює та які можливості відкриває.

Як були придумані смарт-контракти

Згідно з однією з теорій, Нік Сабо — творець BTC Сатоші Накамото. Ще у 1998 році він написав алгоритм цифрової валюти BitGold, що є попередником блокчейну. На той момент технічні можливості не давали змоги реалізувати його ідею, але якщо між BitGold і Bitcoin минуло лише 11 років, то інша його ідея чекала на своє втілення 21 рік — з 1994 до 2015, до моменту запуску блокчейну Ethereum.

Відповідно до неї, смарт-контракти — це цифрові протоколи, що дозволяють виконувати умови контракту без участі людини. У теорії (а сьогодні й на практиці) їх можна використовувати для укладення безпечних і прозорих договорів — юридичних, фінансових, а також використовувати для управління активами на різних рівнях. 

У 2015 році, лише за шість років після запуску Bitcoin, Віталік Бутерін використав ідеї Сабо в архітектурі нової екосистеми Ethereum, надавши розробникам програмоване середовище для створення таких контрактів на базі нової мови Solidity.

Що таке смарт-контракти

Смарт-контракт — алгоритм, що дозволяє обмінюватися активами при виконанні чітко визначених умов. Головна їхня особливість — автоматизованість, що стала доступна після запуску блокчейнів, які дали змогу зробити контракти прозорими, безпечними та повністю виключити посередників. 

Простий приклад умови: «Якщо учасник A відправить 1 BTC, то отримає $99 000 USDT». Після цього система перевірить суми та виконає контракт. В основі цього:

• Незмінність і прозорість — архітектура блокчейну забезпечує захист даних від змін, а отже унеможливлює підробку умов. Код контракту може побачити будь-яка людина через блокчейн і перевірити його чесність.
• Відсутність посередників – виконання не залежить від жодних централізованих організацій, урядів і будь-яких інших «арбітрів».

З технічної точки зору

В основі будь-якого смарт-контракту лежить програмний код, що розміщений у системі розподіленого реєстру. Для реалізації його суворої логіки виконання необхідна:

Мова програмування, яка може бути виконана віртуальною машиною мережі. 

• Вона має бути захищеною від вразливостей, детермінованою (давати один і той самий підсумок за однакових вступних умов), оптимізованою під блокчейн.
• Популярні мови мають велику спільноту розробників, а отже широкі інструменти для їхнього вивчення та роботи (бібліотеки, тестування).
• Серед найвідоміших мов важливо виділити Solidity (мова для Ethereum), Rust для Solana, Move для Aptos і Sui, а також альтернатива Solidity — Vyper.

Віртуальне середовище виконання, що відповідає за виконання алгоритмів.

• Найбільше середовище на сьогодні — це Ethereum Virtual Machine або EVM. Можна сказати, що це повністю децентралізований суперкомп’ютер.
• В інших блокчейнах використовуються інші ізольовані середовища — Aurora для блокчейну Near (сумісна з Ethereum), WASM для Polkadot, Solana Runtime.
• Користувачі взаємодіють з EVM через звичайні транзакції (перекази), що вимагають оплати комісій, запобігаючи нескінченним циклам виконання.

Смарт-контракти зберігаються в блокчейні. Після запису їхнє редагування можливе тільки через спеціальні проксі-контракти або механізми управління, що також вимагає комісій. Їхня структура проста — публічні та приватні функції (умови) для управління логікою контракту, змінні стану (параметри для перевірки). 

В основі смарт-контрактів стекова архітектура — модель, що працює за принципом LIFO (last-in-first-out або «перший прийшов, перший вийшов»). Це спрощує обробку, не вимагаючи складної адресації пам’яті, а значить підвищуючи ефективність.

Як пов’язані смарт-контракти та децентралізовані застосунки

Нарешті ми дісталися до dApps — децентралізованих блокчейн-застосунків, чия робота (і взагалі існування) тісно пов’язана з поняттям смарт-контрактів.

Фактично, будь-який dApps = користувацький інтерфейс + смарт-контракти.

• Бекенд: смарт-контракти — ядро, що виконує логіку застосунку, керує даними та транзакціями. Вони забезпечують децентралізований характер і функціональність, зберігаючи прозорість, захист і стійкість до цензури.
• Фронтенд: інтерфейс, що допомагає взаємодіяти зі смарт-контрактами — найчастіше через мобільний або веб-застосунок, запущений на сервері.
• База даних: безпосередньо блокчейн або окремі рішення, на кшталт IPFS, Filecoin або Arweave, що допомагають зберігати великі для мережі дані.

Головна перевага смарт-контрактів і dApps — глобальна доступність. Де б ви не були, ви можете використовувати їх за наявності пристрою та виходу в Інтернет.

Смарт-контракти – це основа, «двигун» будь-яких dApps. Якщо перші відкрили можливості для виконання контрактів у децентралізованій системі, то другі розширили їх – пристосували смарт-контракти для запуску масштабних платформ.

І якщо смарт-контракти допомогли виконувати точкові завдання (конкретний договір переказу коштів, угода купівлі-продажу, обмін валют, автоматизований кредит, відстеження поставок), то dApps дали змогу створювати системи смарт-контрактів. 

Сьогодні dApps є глобальними платформами, що вирішують безліч завдань одночасно для тисяч користувачів відразу. Одним із яскравих прикладів такої платформи є DEX, децентралізовані біржі для торгівлі криптовалютою.

Саме на їхньому прикладі ми розглянемо роботу смарт-контрактів усередині застосунків.

Як працюють біржі на смарт-контрактах

В умовах біржової роботи смарт-контракти замінюють традиційних посередників:

• Контракти для пулів ліквідності: вони керують пулом активів, що внесли користувачі. Алгоритм використовує формулу (набір умов, наприклад, AMM — constant product formula для Uniswap), яка гарантує, що добуток кількостей токенів залишається постійним за будь-якої угоди. Її завдання — балансування ліквідності.
• Алгоритми для обміну активів: функція обробки транзакцій між пулом і користувачем або між різними гаманцями. Власник гаманця ініціює обмін — контракт перевіряє наявність криптовалюти на рахунку та проводить операцію.
• Умови для стейкінгу та інших винагород: система смарт-контрактів управляє нарахуванням винагород провайдерам ліквідності – автоматично рахує суму та зараховує її на баланс користувача.
• Смарт-контракти для контролю безпеки: вони керують доступом до DEX і механізмами голосування для зміни параметрів платформи. До їхніх функціональностей входить, наприклад, заморожування активів у разі появи вразливостей.
• Система обліку комісій: контракти, що розраховують і стягують комісії для подальшого розподілу між пулами ліквідності або розробниками.

Усе це допомагає досягти децентралізації та високої стійкості до маніпуляцій.

Що ще важливо знати про dApps

Виникає закономірне питання — як такий застосунок може бути оновлений або виправлений після запуску в блокчейні? Відповідь така: більшість dApps включають у себе механізми управління, також на основі смарт-контрактів. Такі механізми називаються DAO — тобто «децентралізована автономна організація». 

Рішення про зміни ухвалюється голосуванням усіх користувачів, які володіють токенами управління. Інтеграція рішення (або його відхилення) починається тільки після досягнення консенсусу більшістю голосів. Його перевіряє смарт-контракт.

Взаємодія dApps з балансом користувача здійснюється через гаманці — наприклад, Metamask, Near, Trustee Wallet — через них підписуються всі транзакції.

У майбутньому dApps запропонують нам ще більше інноваційних рішень – інтеграція AI для реалізації складних моделей, створення масштабних систем обміну даними без участі людини, підвищення приватності за рахунок впровадження інших технологій (як Zero-Knowledge Proofs) і навіть інтеграція з традиційною економікою.

З dApps почалася нова ера, де ми отримуємо контроль над персональними даними та досягаємо довіри через незалежний ні від кого код. Вони об’єднали технологію блокчейну з реальними рішеннями – і наше завдання використовувати їх на максимум.