Wie funktionieren Smart Contracts auf Ethereum?

Die Grundlagen intelligenter Verträge auf Ethereum verstehen

1. Smart Contracts auf Ethereum sind selbstausführende Vereinbarungen, die in Code geschrieben sind und vordefinierte Regeln automatisch durchsetzen und ausführen, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Diese Verträge laufen auf der Ethereum Virtual Machine (EVM), einer dezentralen Laufzeitumgebung, die die Konsistenz über alle Knoten im Netzwerk hinweg gewährleistet.

2. Entwickler schreiben intelligente Verträge mit höheren Programmiersprachen wie Solidity oder Vyper. Sobald der Code fertiggestellt ist, wird er in Bytecode kompiliert, den die EVM interpretieren und ausführen kann. Dieser Bytecode wird dann durch eine Transaktion in der Ethereum-Blockchain bereitgestellt, wodurch der Vertrag zu einer dauerhaften, unveränderlichen Einheit im Hauptbuch wird.

3. Jedem Smart-Vertrag wird bei der Bereitstellung eine eindeutige Adresse zugewiesen. Diese Adresse fungiert als Kennung und ermöglicht es Benutzern und anderen Vertragspartnern, mit ihr zu interagieren, indem sie Transaktionen senden oder ihre Funktionen aufrufen. Da der Code in der Kette gespeichert ist, kann ihn jeder prüfen, was Transparenz und Vertrauen fördert.

4. Wenn ein Benutzer eine Transaktion an die Adresse eines Smart Contracts sendet, verarbeitet das EVM die Eingabedaten und führt die entsprechende Funktion aus. Die Ausführung erfolgt über alle validierenden Knoten im Netzwerk, um einen Konsens sicherzustellen. Die in der ETH gezahlten Gasgebühren decken die für diesen Prozess erforderlichen Rechenressourcen ab.

5. Das Ergebnis der Ausführung eines Smart Contracts – ob es Statusvariablen aktualisiert, Token überträgt oder andere Verträge auslöst – wird dauerhaft in der Blockchain aufgezeichnet. Diese Unveränderlichkeit verhindert Manipulationen und garantiert, dass alle Teilnehmer die gleichen Ergebnisse erzielen.

Sicherheit und Determinismus in der Vertragsausführung

1. Eines der Grundprinzipien der intelligenten Verträge von Ethereum ist der Determinismus. Jeder Knoten muss bei der Ausführung eines Vertrags zum exakt gleichen Ergebnis kommen. Das bedeutet, dass sich alle Vorgänge innerhalb eines Vertrags ausschließlich auf Daten in der Kette stützen und externe Eingaben vermeiden müssen, es sei denn, sie werden durch vertrauenswürdige Mechanismen wie Orakel vermittelt.

2. Aufgrund ihrer irreversiblen Natur können Fehler oder Schwachstellen im Smart-Contract-Code zu erheblichen finanziellen Verlusten führen. Aufsehen erregende Vorfälle wie der DAO-Hack haben gezeigt, wie wichtig strenge Tests, formelle Überprüfungen und Prüfungen durch Dritte vor der Bereitstellung sind.

3. Reentrancy-Angriffe, Integer-Überläufe und unsachgemäße Zugriffskontrolle sind häufige Sicherheitsrisiken. Entwickler nutzen defensive Codierungspraktiken und Tools wie Slither oder MythX, um Schwachstellen während der Entwicklung zu erkennen. Aktualisierbare Vertragsmuster, wie z. B. Proxy-Verträge, ermöglichen begrenzte Änderungen nach der Bereitstellung und bewahren gleichzeitig die Integrität der Kernlogik.

4. Die Ethereum-Community hat Standards wie ERC-20 für fungible Token und ERC-721 für nicht fungible Token etabliert. Diese Standards definieren Schnittstellen, die die Interoperabilität zwischen verschiedenen Verträgen und Anwendungen gewährleisten und eine nahtlose Integration über dezentrale Plattformen hinweg ermöglichen.

5. Ereignisse werden in Smart Contracts verwendet, um wichtige Aktionen auf der Blockchain zu protokollieren. Auf diese Protokolle kann nicht innerhalb der EVM zugegriffen werden, sie können jedoch außerhalb der Kette von Wallets, Explorern oder dApps überwacht werden und bieten so eine Möglichkeit, Vertragsaktivitäten zu verfolgen, ohne die Berechnungskosten in der Kette zu erhöhen.

Interaktionen zwischen Benutzern und dezentralen Anwendungen

1. Endbenutzer interagieren typischerweise mit Smart Contracts über dezentrale Anwendungen (dApps), die auf Ethereum basieren. Diese Frontends stellen über Anbieter wie MetaMask eine Verbindung zur Blockchain her und ermöglichen es Benutzern, Transaktionen sicher zu signieren und Vertragsfunktionen auszulösen.

2. An Smart Contracts gesendete Transaktionen können die Übertragung von ETH, die Genehmigung von Token-Ausgaben oder das Aufrufen komplexer Geschäftslogiken wie den Austausch von Vermögenswerten an einer dezentralen Börse umfassen. Für jede Aktion ist Gas erforderlich, und Benutzer müssen die damit verbundenen Gebühren vor der Einreichung bestätigen.

3. Smart Contracts können auch untereinander kommunizieren. Ein Vertrag kann Funktionen in einem anderen Vertrag aufrufen, was einen modularen Aufbau und die Wiederverwendung vorhandener Logik ermöglicht. Diese Zusammensetzbarkeit ist ein grundlegendes Merkmal von DeFi, bei dem Protokolle wie finanzielle LEGO-Blöcke aufeinander aufbauen.

4. Erlaubnislose Innovationen ermöglichen es jedem Entwickler, einen Vertrag bereitzustellen oder in bestehende Verträge zu integrieren, ohne eine Genehmigung einzuholen. Diese Offenheit fördert schnelle Experimente und das Wachstum des Ökosystems, erhöht aber auch die Gefährdung durch böswillige oder schlecht gestaltete Verträge.

5. Off-Chain-Dienste ergänzen oft die On-Chain-Logik. Beispielsweise könnte eine Kreditplattform On-Chain-Verträge nutzen, um Sicherheiten und Kredite zu verwalten, und sich dabei auf Off-Chain-Preis-Feeds stützen, um Vermögenswerte zu ermitteln, um zeitnahe und genaue Daten sicherzustellen, ohne die Blockchain aufzublähen.

Häufig gestellte Fragen

Was passiert, wenn einem Smart Contract das Benzin ausgeht? Wenn eine Transaktion während der Ausführung ihr gesamtes zugewiesenes Gas verbraucht, stoppt die EVM den Vorgang. Alle während der Transaktion vorgenommenen Statusänderungen werden rückgängig gemacht, die Gasgebühr wird jedoch weiterhin erhoben, da vom Netzwerk Rechenarbeit geleistet wurde.

Können Smart Contracts auf reale Daten zugreifen? Intelligente Verträge können externe Daten nicht direkt abrufen. Sie verlassen sich auf Oracle-Dienste – vertrauenswürdige Dritte oder dezentrale Netzwerke – die verifizierte Off-Chain-Informationen auf die Blockchain übertragen. Ohne Orakel sind Verträge auf vorhandene On-Chain-Daten beschränkt.

Sind alle Smart Contracts Open Source? Während Ethereum jedem erlaubt, den Bytecode eines bereitgestellten Vertrags einzusehen, ist der ursprüngliche Quellcode nicht automatisch öffentlich. Viele Entwickler entscheiden sich jedoch dafür, ihren Code auf Plattformen wie Etherscan zu überprüfen und zu veröffentlichen, um Vertrauen aufzubauen und eine Überprüfung durch die Community zu ermöglichen.

Wie werden Smart-Contract-Upgrades gehandhabt? Aufgrund der Unveränderlichkeit ist eine direkte Änderung eines bereitgestellten Vertrags nicht möglich. Stattdessen wird die Aufrüstbarkeit durch Muster wie Delegatecall-Proxys erreicht, bei denen die Logikschicht ersetzt werden kann, während der gleiche Speicher und die gleiche Schnittstelle beibehalten werden, wodurch Störungen für Benutzer minimiert werden.