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Smart Contracts, im Deutschen als intelligente Verträge bezeichnet, sind zu einem unverzichtbaren Bestandteil der vollen Funktionalität einer Blockchain geworden. Ähnlich wie ein herkömmlicher Vertrag definieren diese digitalen Verträge eine Vereinbarung durch Wenn-Dann-Bedingungen. Der Unterschied besteht darin, dass die Bedingungen programmiert sind und die Umsetzung automatisiert ist.
Sie haben vorteilhafte Eigenschaften wie hohe Effizienz und Rückverfolgbarkeit und erfordern keine zentrale Entität, die sie kontrolliert.
Die Funktionsweise von Smart Contracts basiert auf einer vordefinierten und eindeutigen Art und Weise, die klare Eingaben in Form von zu erfüllenden Bedingungen erfordert, um einen gewünschten Output zu liefern.
Wenn Sie schon einmal mit Kryptowährungen gehandelt haben; die Bedingungen für diese Transaktionen sind in Smart Contracts festgelegt. Wenn zum Beispiel der Verkäufer einen vordefinierten Betrag an Bitcoin auf das Konto des Smart Contracts hinterlegt und dieser mit dem vom Käufer hinterlegten Gegenwert in US-Dollar übereinstimmt, wird der Austausch automatisch vom Smart Contract ausgeführt – falls die Wenn-dann-Bedingung erfüllt ist.
Smart Contracts werden in dApp-Blockchain-Anwendungen verwendet, die zunehmend zur Automatisierung von Prozessen in verschiedenen Branchen wie Finanzen, Immobilien und Lieferkettenmanagement eingesetzt werden.
Für die Entwicklung von Smart Contracts können verschiedene Programmiersprachen verwendet werden. Solidity ist die am häufigsten verwendete Sprache für die Programmierung von Smart Contracts und verfügt über das umfangreichste Ökosystem. Die auf Web3 basierende Sprache wird von großen Blockchain-Netzwerken wie Ethereum und der Binance Smart Chain unterstützt.
Dieser umfassende Blogbeitrag gibt Ihnen einen aufschlussreichen Überblick darüber, was Smart Contracts sind, wie sie funktionieren, wie sie programmiert werden und welche Rolle sie in Web3-Technologien spielen.
Was sind Smart Contracts?
Smart Contracts definieren die Bedingungen einer Vereinbarung oder eines Deals wie jeder andere Vertrag. Sie sind kodierte Protokolle, die als digitale Vereinbarung dienen und auf einer Blockchain gehostet und ausgeführt werden. Die Vereinbarung zwischen zwei oder mehr Parteien ist im Code programmiert.
Sie laufen auf einer dezentralen Blockchain und ermöglichen es mehreren Parteien, ein gewünschtes gemeinsames Resultat fehlerfrei, manipulationssicher und zeitnah zu erreichen.
Transaktionen mit Smart Contracts bieten viele Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Transaktionen auf einem zentralen Server. Im richtigen Kontext sind sie hoch effizient, transparent, rückverfolgbar, unwiderruflich, kostengünstig und risikoarm.
Wie funktionieren Smart Contracts?
Smart Contracts werden erstellt, indem ein Vertrag in einer bestimmten Sprache programmiert wird, wie z. B. Solidity auf der Ethereum-Blockchain. Andere Sprachen, die zur Programmierung von Smart Contracts verwendet werden können, sind Rust, Go(lang) und Python.
In diesen Code sind Wenn-Dann–Bedingungen eingebettet, die bestimmte Aktionen auslösen, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind.
Beispiel für eine Wenn-Dann-Bedingung – Hinterlegungsvereinbarung
Wenn: Ein Käufer hinterlegt bis zu einem bestimmten Datum einen bestimmten Betrag in bar auf das Konto des Smart Contracts und ein Verkäufer hinterlegt die gleichwertige Menge an Kryptowährung.
Dann: Der Smart Contract überweist das Geld automatisch auf das Konto des Verkäufers, während der Käufer Kryptowährung (auf dessen Krypto-Wallet) erhält.
In diesem Szenario fungiert der Smart Contract als automatisierter Hinterlegungsservice. Die Voraussetzung ist die Einzahlung des Geldes durch den Käufer und der Kryptowährung durch den Verkäufer. Wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind (der Käufer zahlt das Geld ein, der Verkäufer zahlt die Kryptowährung ein), führt der Smart Contract die vordefinierte Aktion aus (gibt das Geld an den Verkäufer frei, gibt Kryptowährung an den Käufer frei).
Wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind (der Käufer/Verkäufer zahlt das Geld/Kryptowährung nicht innerhalb der Frist ein), führt der Smart Contract die Aktion nicht aus, und das Geld/die Kryptowährung kann an den Käufer/Verkäufer zurückgegeben werden oder eingefroren bleiben, bis weitere Bedingungen erfüllt sind.
Dies ist ein sehr einfaches Beispiel – normalerweise bestehen Smart Contracts aus mehreren Wenn-Dann-Bedingungen.
Smart Contracts können auch zur Erstellung von Blockchain-Anwendungen verwendet werden, indem Logik, die sonst im Backend einer Web2-Anwendung kodiert würde, auf eine Blockchain verlagert wird.
Das kann zum Beispiel ein Smart Contract sein, der Teil einer DeFi-App ist, wie das P2P-Liquiditätspool-Protokoll, das ein K&C-Team für das US-amerikanische Web3-Startup Ajna mitentwickelt hat.
Smart Contracts werden in 6 Schritten aufgesetzt:
1. Festlegung der Vertragsbedingungen und Definition der Bedingungen
Die an der Transaktion oder dem Austausch beteiligten Parteien müssen sich darauf einigen, wie der Smart Contract auf bestimmte Eingabekriterien reagieren soll und welche Bedingungen erfüllt sein müssen, damit ein Vertrag auf eine konkrete Weise ausgeführt wird.
Beispiele für Bedingungen, die in Smart Contracts kodiert sind, sind der Nachweis von Geldern, die Übertragung von Geldern, die digitale Identität oder der Besitz von Immobilien.
Es sollte auch festgelegt werden, ob der Vertrag automatisch ausgeführt wird.
2. Erstellen des Smart Contracts
Sobald man sich auf die Wenn-dann-Logik geeinigt hat, die ein Smart Contract durchsetzen soll, wird er programmiert.
Eine geeignete Programmiersprache wird verwendet, um den Code zu schreiben, der die Vertragsbedingungen und Voraussetzungen enthält. Die Entwickler von Smart Contracts sollten die Logik auch auf potenzielle Fehler testen, und zwar in einem ähnlichen Prozess wie beim Testen der Backend-Logik.
Es ist wichtig, dass Smart Contracts so programmiert werden, dass sie hohen Sicherheitsstandards genügen. In der Regel ist ein separates Team mit der Sicherheitsprüfung von Smart Contracts befasst.
3. Bereitstellung auf einer Blockchain
Der Smart Contract wird dann auf einer Blockchain-Plattform oder einer anderen Distributed Ledger-Infrastruktur aufgesetzt. Dazu muss die Gültigkeit des Vertrags bestätigt werden.
Sobald ein Smart Contract auf einer Blockchain implementiert und aktiviert ist, ist er unumkehrbar. Es ist wichtig anzumerken, dass Blockchains unveränderlich sind – einmal aufgezeichnete Daten können nicht mehr abgeändert werden, außer durch eine umgekehrte Transaktion, die ebenfalls unumkehrbar aufgezeichnet wird.
4. Abfrage nach Bedingungen für die Ausführung
Die Blockchain wird nun vom Smart Contract überwacht, der nach der Erfüllung der festgelegten Wenn-dann-Bedingungen sucht.
Dies kann fast alles sein, was digital verifiziert werden kann, oder es kann eine bestimmte Handlung sein, die von einer oder mehreren beteiligten Parteien durchgeführt wird.
5. Ausführung des Smart Contracts
Sobald ein Konsens zwischen allen beteiligten Parteien erzielt wird und die auslösenden Bedingungen erfüllt sind, wird der Smart Contract ausgeführt. Der Smart Contract wird automatisch von der Blockchain aktiviert.
6. Blockchain wird mit den Details des Smart Contracts aktualisiert
Nachdem ein Smart Contract erfolgreich ausgeführt wurde, wird das Blockchain-Netzwerk aktualisiert, wobei alle Einzelheiten der Transaktion, die durch die Vertragsbedingungen festgelegt sind, unveränderbar aufgezeichnet werden.
Sobald der Datensatz auf der Blockchain gespeichert ist, kann er nicht mehr geändert oder entfernt werden (die Definition von „unveränderlich“) und ist für jeden mit Zugang zur Blockchain sichtbar.
Was sind die Eigenschaften und Vorteile von Smart Contracts?
Smart Contracts bieten mehrere Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Verträgen, die einen zentralisierten Zwischenhändler (wie eine Bank oder einen Notar) erfordern, der ungleiche Vollmachten über die im Vertrag festgelegte Transaktion besitzt.
Die wichtigsten Eigenschaften und Vorteile von Smart Contracts sind:
Verteilung/Dezentralität
Ein Blockchain-Netzwerk besteht aus verteilten Nodes (im Deutschen „Knotenpunkte“), die alle eine vollständige oder partielle Kopie der Vergangenheit der Blockchain besitzen. Diese Nodes aktualisieren ständig ihre Datensammlung, um sie miteinander abzugleichen. Zu diesen Daten gehören auch die auf einer Blockchain gehosteten Smart Contracts und alle Aktionen und Transaktionen, die bei deren Erfüllung resultieren.
Deterministisch
Smart Contracts werden nur dann auf eine vorbestimmte Weise ausgeführt, wenn die erforderlichen Bedingungen erfüllt sind. Der Code zwingt den Verträgen Starrheit auf. Unabhängig davon, welche Partei sie ausführt, ist das Ergebnis immer dasselbe.
Unabhängigkeit
Für die Steuerung von Smart Contracts ist keine zentralisierte Entität erforderlich. Sobald sie auf einer Blockchain aufgesetzt sind, laufen sie autonom. Wann immer die Wenn-dann-Bedingungen eines bestimmten Smart Contracts erfüllt sind, wird er automatisch ausgeführt. Normalerweise bleiben Smart Contracts auf einer Blockchain inaktiv, wenn niemand ihre Bedingungen auslöst.
Unveränderlichkeit
Sobald ein Smart Contract in einem Blockchain-Netzwerk implementiert ist, kann er nicht mehr abgeändert werden. Es besteht jedoch die Möglichkeit, eine „Selbstzerstörungsfunktion“ in den Code einzubauen, so dass die Beteiligten einen Smart Contract löschen und durch einen neuen Vertrag auf der Blockchain ersetzen können. Die Entscheidung, ob eine solche Funktion eingebaut werden soll, muss während der Programmierung des Smart Contracts getroffen werden.
Vertrauen
Wenn eine Partei mit einer anderen Partei über einen Smart Contract auf einer Blockchain interagiert, müssen sie nicht wissen, mit wem sie interagieren. Sie müssen sich nicht einmal gegenseitig vertrauen. Die in den Code eines Smart Contracts verankerten Eigenschaften stellen sicher, dass die Interaktion gemäß den Vertragsbedingungen erfolgt, ohne dass eine dritte Partei hinzugezogen wird.
Transparenz
Da die Blockchain öffentlich zugänglich ist (ebenso wie die darauf befindlichen Smart Contracts), kann jeder, der Zugang zur Blockchain hat, diese einsehen und Eigenschaften und Transaktionsdetails überprüfen. Dies erhöht die Sicherheit und den Schutz vor Missbrauch.
Sicherheit
Smart Contracts machen eine zentrale Entität, die Verträge ausstellt und kontrolliert, überflüssig. Smart Contracts befinden sich auf einer dezentralisierten Blockchain und haben keine zentrale Schwachstelle, die für Angriffe anfällig ist, und es gibt keinen zentralen Vermittler, mit dem verhandelt werden muss. Es gibt auch keine Möglichkeit für eine der beteiligten Parteien oder eine zentrale Behörde, das Ergebnis des Vertrags zu manipulieren.
Um die Einheitlichkeit und Genauigkeit des Codes in Smart Contracts zu gewährleisten, was sich auf die Sicherheit des Codes auswirkt, sind normalerweise Tests erforderlich. Laut Tim Reznichenko, einem leitenden Web3-Entwickler bei K&C, werden die Tools für das Testen von Smart Contracts derzeit in rasantem Tempo verbessert.
Es stehen bereits zunehmend Tools zur Verfügung, darunter auch Test-Suiten für ungewöhnliche Fälle wie „Fast Tests„. Tim zufolge sind Smart Contracts, die in der Programmiersprache Rust geschrieben wurden, von Haus aus sicherer und erfordern weniger Tests als Verträge, die in Solidity geschrieben wurden.
Effizienz
Die Programmierung eines Smart Contracts nimmt nicht viel Zeit in Anspruch und seine Verarbeitung und Ausführung auf einer Blockchain ist selbsttragend. Herkömmliche Verträge sind mit einem bürokratischen Aufwand verbunden und fehleranfällig. Durch den automatisierten Charakter von Smart Contracts können Zeit und Geld gespart werden. Ihre korrekte Ausführung ist auch nicht von menschlichen Fehlern oder der Verfügbarkeit von menschlichen oder materiellen Ressourcen abhängig.
Niedrige Kosten
Durch die Verwendung von Smart Contracts werden vermittelnde Entitäten (wie Banken und Makler) überflüssig, was zu geringeren Transaktionskosten führt.
Nutzung und Anwendungsfälle von Smart Contracts
Die Blockchain-Technologie im Allgemeinen hat sich in vielen Branchen als nützlich erwiesen, wie Sie in unserem Blogbeitrag über Blockchain Entwicklung Anwendungsfälle nachlesen können.
Einige der Sektoren, die Innovationen mit Smart-Contract-gestützten Blockchain-Anwendungen eingeführt haben, sind:
Finanzbranche
Smart Contracts können in verschiedenen Finanzdienstleistungen und -produkten wie automatisierten Zahlungen, Tokenisierung, Vermögensverwaltung und dezentralisierten Finanzanwendungen (DeFi) eingesetzt und ausgeführt werden.
Immobilien
Der Besitz von Immobilien kann durch Smart Contracts geregelt und übertragen werden. Smart Contracts stellen sicher, dass alle in den Vertragsbedingungen festgelegten Bedingungen erfüllt sind, bevor eine Immobilie übergeben wird.
Auch Mietverträge können mit Smart Contracts verwaltet werden, einschließlich automatischer Anpassungen des Mietpreises mit Berücksichtigung des lokalen Marktpreises, Kündigungen oder andere Angelegenheiten zwischen der Vermieterschaft und der Mieterschaft.
Versicherungen
Mit Hilfe von Smart Contracts können Versicherungen Schadensfälle automatisch abwickeln und die Kosten deutlich senken. Relevante Informationen zu einem bestimmten Versicherungsfall können irreversibel und transparent auf der zugrunde liegenden Blockchain gespeichert werden.
Schauen wir uns ein Beispiel für eine Reiseversicherung an. Ein Smart Contract kann so programmiert werden, dass er Fluginformationen überwacht. Wenn der Abflug eine vordefinierte Verspätung überschreitet, kann der Smart Contract automatisch eine Entschädigung an die versicherte Person auszahlen.
Ein weiteres Beispiel ist die Ernteversicherung. Ein Smart Contract könnte so kodiert werden, dass er die Niederschlagsdaten in einem bestimmten Gebiet überwacht. Wenn die Niederschlagsmenge einen bestimmten Schwellenwert über- oder unterschreitet (je nach denen im Vertrag festgelegten Bedingungen), wird eine Entschädigung gezahlt.
Lieferketten-Management
Smart Contracts können verwendet werden, um jeden Schritt einer Lieferkette zu programmieren und automatisch auszuführen, von der Bestellung bis zur Lieferung. Sie können Liefertermine und andere Lieferbedingungen automatisch überwachen, um ein reibungsloses und transparentes Lieferkettenmanagement zu gewährleisten. Auch Zahlungen können über Smart Contracts bei der Lieferung von Waren geregelt werden.
Videospiele, Kryptowährungen und NFTs
Es gibt Videospiele, die auf Blockchain-Netzwerken laufen. Smart Contracts legen Aktionen in einem Spiel fest, wenn bestimmte Wenn-dann-Bedingungen erfüllt sind.
Transaktionen mit Kryptowährungen basieren oft auf Bedingungen, die in Smart Contracts festgelegt sind. Es werden Regeln für die Transaktion von Kryptowährungen festgelegt. Dies gewährleistet eine hohe Transparenz und Sicherheit bei Transaktionen. Das Gleiche gilt für das Handeln von NFTs.
Welche Sprachen werden für die Programmierung von Smart Contracts verwendet?
Smart Contracts werden in verschiedenen Sprachen programmiert. Es gibt keine Einheitslösung, da verschiedene Blockchains unterschiedliche Sprachen unterstützen. Die Wahl der Blockchain kann teilweise durch die bevorzugte Sprache für die Programmierung von Smart Contracts beeinflusst werden. Wenn eine Blockchain mehrere Programmiersprachen unterstützt, bestimmen üblicherweise technische und wirtschaftliche Erwägungen die Wahl. Um mehr darüber zu erfahren, welche Blockchains Smart Contracts unterstützen und welche Vor- und Nachteile sie haben, lesen Sie unseren Blogbeitrag über Blockchain-Plattformen für die Entwicklung von Smart Contracts.
Für Entwickler, die in den Web3-Bereich einsteigen wollen, sind die Sprachen Solidity und Vyper eine gute Wahl, um sich mit der Programmierung von Smart Contracts vertraut zu machen, da sie relativ leicht zu erlernen sind und den gängigen Web2-Sprachen wie JavaScript und Python ähneln.
Hier finden Sie eine Liste der Sprachen und ihrer kompatiblen Blockchain-Netzwerke als kompakte Übersicht:
Es gibt noch viele weitere Sprachen zur Programmierung von Smart Contracts. Eine umfassende Liste wäre jedoch zu umfangreich für diesen Blogbeitrag. In den folgenden Abschnitten gehen wir näher auf die fünf beliebtesten Programmiersprachen ein.
Solidity
Solidity ist derzeit die am häufigsten verwendete Programmiersprache für Smart Contracts. Laut Tim Reznichenko von K&C hat sie viele Gemeinsamkeiten mit JavaScript und TypeScript und ist daher für Entwickler mit Vorkenntnissen in diesen Sprachen relativ leicht zugänglich. Diese objektorientierte und statisch typisierte Sprache profitiert auch von dem umfangreichsten und am weitesten entwickelten Ökosystem der Web3-nativen Sprachen.
Wenn Smart Contracts und die dazugehörigen dApps auf der Ethereum-Blockchain oder EVM (Ethereum Virtual Machine)-kompatiblen Blockchains entwickelt werden, ist die Sprache der Wahl Solidity – es sei denn, es gibt einen klaren Grund für eine andere Sprache.
Vyper
Vyper ist eine contract-orientierte Programmiersprache, die auf der EVM läuft. Sie ist am ehesten mit Python vergleichbar. Vyper wurde entwickelt, um die Sicherheitsprobleme von Solidity zu verbessern. Aus diesem Grund hat Vyper weniger Funktionen als Solidity; dies macht die Smart Contracts sicherer und einfacher zu programmieren.
Rust
Rust ist eine „Low-Level“– oder Systemprogrammiersprache. Das bedeutet, dass sie direkt mit der Hardware interagieren kann, ohne dass eine zwischengeschaltete Schicht erforderlich ist. Diese Sprache ist nicht ausschließlich eine Sprache für Smart Contracts; sie wird auch im Web2-Bereich verwendet. Eigenschaften wie die „starke Typisierung“ der Sprache machen es Anfängern relativ schwer, sie zu erlernen, oder Entwicklern mit Erfahrung in anderen Sprachen, sich daran zu gewöhnen.
Mehrere Blockchains wie Solana, Polkadot oder Hyperledger Fabric unterstützen diese Sprache. Wenn die Wahl der Blockchain auf Solana fällt, müssen die Smart Contracts in Rust geschrieben werden, da diese Blockchain keine weiteren Sprachen unterstützt.
Mit Rust programmierte Smart Contracts sind im Allgemeinen sicherer. Das liegt daran, dass die Sprache von Haus aus technisch korrekt programmiert ist. Wenn der Code Fehler enthält, lässt er sich einfach nicht kompilieren.
Mehr über diese Sprache erfahren Sie in unserem Blogbeitrag über Rust.
JavaScript
JavaScript ist eine herkömmliche Programmiersprache, die auch in der Web3-Programmierung Einzug gehalten hat. Da es sich um eine Einstiegssprache handelt, neigen die meisten Blockchains dazu, Bibliotheken auf der Grundlage von JavaScript zu erstellen, damit sich Entwickler leicht an das Ökosystem gewöhnen und ohne lange Einarbeitungszeit mit der Entwicklung von Produkten beginnen können.
Hyperledger Fabric zum Beispiel ist eine Blockchain, die es ermöglicht, Smart Contracts mit JavaScript bzw. der Laufzeitumgebung Node.js zu erstellen.
JavaScript wurde in verschiedenen Bereichen der Blockchain-Entwicklung eingesetzt. Aufgrund seiner schwachen Typisierungsüberprüfung wird die Sprache jedoch nicht für die Kernentwicklung von Blockchains verwendet.
Yul
Yul ist eine mittelschwere Programmiersprache, die Solidity sehr ähnlich ist. Bytecode kompiliert diese Sprache und ermöglicht verschiedene Backends.
Yul kann als eigenständige Sprache oder zur Inline-Assemblierung innerhalb von Solidity-Projekten verwendet werden.
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