Theoretische und praktische Smart Contracts - Realisierung eines Investmentfonds

Abstract

Innerhalb der letzten Jahre wurden Blockchain-Technologien in vielen traditionellen Sektoren (z.B. im Finanzbereich) adaptiert. Dadurch wurden existierende Systeme neu überdacht und ganzheitlich neuartige Systeme erfunden. Allerdings blieb während dieser Zeit des raschen Fortschritts der Fokus stets auf der schnellen Produktentwicklung, was zu vielen Sicherheitsproblemen geführt hat durch die mehrere hundert Millionen von USD gestohlen oder verloren wurden. Nahezu alle derzeitig öffentlichen Blockchains bieten keine formale Semantik oder formales Framework zur Verifizierung von Smart-Contract-Code. Diese Arbeit präsentiert eine neuartige Semantik für Smart-Contract-Interaktionen und eine state-of-the-art Implementierung eines smart-contract-basierenden Investmentfonds für die Ethereum Blockchain. Der Fokus liegt darauf, eine formale Semantik für Smart Contracts mit dem tatsächlichen, wirtschaftlichen Anwendungsfall eines Investmentfonds zu verbinden. Genauer gesagt, die eingeführte Semantik bietet einen neuartigen Denkansatz dadurch, dass sie Smart Contract Interaktionen und nicht einzelne Smart-Contract-Ausführungen in den Mittelpunkt stellt. Die Blockchain wird durch einen Global State repräsentiert, auf welchem komplexe Transaktionen durch eine Big-Step-Semantik modelliert werden können. Der im Laufe dieser Arbeit entwickelte Investmentfonds ERCFund macht es möglich, in ein aktiv verwaltetes Portfolio von ERC20-Tokens und Ether zu investieren. Dies wird realisiert durch Tokens, welche als Anteil des Investmentfonds genutzt werden und je nach Bedarf gemünzt und vernichtet werden können. Außerdem unterstützt die Software mehrere fortgeschrittene Funktionen, wie z.B. Cold-Wallet-Support und Multi-Signature-Schutz durch Off-Chain-Signaturen. Wir zeigen, dass die eingeführte Semantik in einer realen, geschäftlichen Situation anwendbar ist, indem wir eine wesentliche Sicherheitsfunktion des Investmentfonds adaptieren und formal beweisen.