Tezos的形式化验证为DeFi安全性赋能

Tezos作为知名的PoS公链，其亮点不仅限于Staking功能。Tezos的形式化验证特性同样是其主要技术优势之一。这一特性能够极大提升DeFi应用的安全性，增强用户对智能合约资金安全的信心。

DeFi安全性与形式化验证方法

DeFi的迅猛发展吸引了众多开发者的关注，一些著名DeFi协议累计吸引了上亿美元的资金。然而，DeFi领域仍面临着一个重大挑战:安全性问题。

这一问题的代价是巨大的，它对一些区块链项目的网络效应产生了负面影响。近几个月来，多个DeFi项目遭受攻击，损失从数十万美元到数千万美元不等。有的项目通过及时自查发现bug并采取冻结措施，避免了更大的损失。

对于注重安全性的DeFi开发者而言，Tezos的形式化验证方案能在加强安全性的同时为DeFi应用赋能。

传统互联网应用中，服务器遭受黑客攻击后，只需对用户数据进行回滚即可挽回损失。因此，注重用户体验的传统应用可以牺牲部分安全性来换取快速迭代。然而在DeFi应用中，由于区块链的不可篡改性，智能合约一旦上线并出现安全隐患，对用户造成的损失将是巨大且不可挽回的。

因此，DeFi应用开发过程需要投入大量测试和昂贵的审计来确保安全性，这反过来会影响迭代速度和产品易用性。此外，由于安全审计成本高昂，许多开发者难以启动DeFi应用项目。

区块链开发人才的稀缺导致人工审计成本居高不下。因此，越来越多地采用机器辅助验证成为当前趋势，其中形式化验证方法更是确保安全性的关键手段。

形式化验证是指使用数学中的形式化方法对算法性质进行证明或证伪，主要有两种方法：

1. 模型检验：列举系统所有可能状态并一一检验，适用于小型系统的全自动化验证。

2. 演绎验证：先将系统代码标记为抽象数学模型，再对定理进行证明，适用于大型系统，但需要人工将系统运作方法转换为验证系统可理解的语言。

长期以来，由于成本较高，形式化验证方法主要应用于学术、国防军工、航空航天等领域，在商业领域应用较少。鉴于传统互联网应用与区块链应用的运行环境存在本质差异，其开发流程也应相应调整，尤其是在安全验证环节的投入比例上。

公链领域中函数式语言的应用

为保证安全性，许多区块链项目在底层架构、虚拟机或智能合约语言方面选择了函数式语言，如Ocaml、Haskell、Erlang等。函数式语言因其严格的变量类型定义、编译检验以及较好的形式化验证工具链（如CoQ），在安全领域享有良好口碑。用常见过程式语言编写的代码通常需要重新用函数式语言标记才能进行形式化验证。

在众多区块链项目中，Tezos支持的智能合约高级语言种类最为丰富，不仅包括Pascal、Ocaml、Haskell等多种函数式语言，还包括了广泛应用的Python语言。相比之下，一些其他项目要求开发者学习全新的函数式语言，这无疑提高了开发门槛。

Michelson语言的安全特性

Tezos在智能合约语言设计上采用了创新的方案。其智能合约底层采用基于Ocaml的Michelson语言，而开发者实际接触的是Python等高级语言，无需深入了解Michelson语言本身。这种方式结合了Michelson语言的安全性和可审计性，以及Python等高级语言的易用性。

Michelson在架构上与以太坊的EVM有相似之处，如都是栈语言、使用链上存储、采用gas费用模型、图灵完备等。但Michelson与EVM的主要区别在于：

1. 静态类型：所有进入Michelson智能合约的数据都需明确定义类型，避免了与类型不匹配相关的程序bug。

2. 原子计算：Michelson智能合约必须完成执行后才能调用其他合约，避免了重入攻击。

3. 明确的调用失败：执行期失败只有三种情况：明确失败、gas耗尽、数量溢出，避免了一些常见的执行期攻击。

4. 严格的语义：对大小写、空格、短行等有严格规范，便于代码审计。

这些改进使Michelson能更好地抵御以太坊上常见的攻击类型。

SmartPy开发工具包

Tezos上的DApp开发者无需掌握Michelson语言。他们可以使用基于Python的SmartPy SDK，将Python代码编写的智能合约编译成Michelson语言。因此，DApp开发者只需懂Python就能轻松上手。

SmartPy是一个Python库，SmartPy.io允许用户在浏览器中执行Python脚本。SmartPy官方网站提供了在线编辑器，开发者可直接用Python编写代码并编译成Michelson智能合约，然后部署到Tezos主网。其使用界面比以太坊的Remix在线编辑器更简洁明了，非常易于上手。SmartPy还自带了一些现成的开发模板，方便开发者参考学习。

SmartPy.io界面包括代码编写区和执行结果显示区。开发者可以轻松使用Python编写和编辑合约代码。SmartPy简化了编译和执行过程，只需点击执行按钮即可完成。执行结果立即在屏幕右侧显示，包括合约调用入口、存储状态、编译后的Michelson代码等。

除在线编辑器外，SmartPy还提供命令行版本SmartPyBasic，允许开发者在本地环境编译运行SmartPy代码。部署的智能合约可通过SmartPy Contract Explorer查看，合约当前状态和历史操作一目了然。

目前，SmartPy已支持Python的多种常用功能，如本地变量、变量类型判断、Lambda函数等。少数不支持的功能（如数组）可用map替代。这意味着学习SmartPy无需投入大量时间和精力，开发者可专注于实现更优秀的功能。

对于想要入门SmartPy的开发者，有一些训练课程可供参考：

1. Cryptoverse Wars
2. Blockmatics SmartPy Developer course