丰盈技术生态 畅想智能经济 NEO DevCon报道（下）

NEO智能经济自2014年问世以来，影响力不断扩大，目前社区人数已达百万量级。在社区不断扩展外延的同时，NEO的技术生态也趋于完善 ，为期两天主题为The Moon Shot的NEO DevCon在旧金山圆满举办，提供了一个社区与生态交流的平台。本次大会汇聚了来自全球各地逾700位社区爱好者与开发者，数十个生态伙伴悉数亮相。

虽然NEO创始人兼核心开发者张铮文没能亲自到场，但是通过视频，向大家讲解了NeoContract智能合约与NeoVM虚拟机的技术细节与未来升级计划。

《A Deep Dive into NeoVM & NeoContract》完整视频:

https://v.qq.com/x/page/f0546yhis01.html

NeoContract智能合约与NeoVM的技术细节

NeoContract是NEO上的智能合约系统，你可以用它来验证交易、发行数字资产、以及创建去中心化的应用程序。NeoContract主要由三个部分组成：NeoVM、NeoContract APIs、开发工具包。

NeoVM是NEO的分布式虚拟机，用于执行智能合约。由于它低耦合的架构设计，NeoVM不但可以用于区块链系统，还能单独用在一些非区块链的应用场景下。

NeoContract APIs是智能合约的一组接口，它们能为智能合约带来大量实用且功能强大的功能。

开发工具包是提供给智能合约的一组应用程序和插件，使得基于NEO进行智能合约开发变得非常便利。

一、NeoVM

NeoVM由三个重要的部件组成，分别是执行引擎、栈和互操作服务。

1、执行引擎：这套指令集包含：常数指令、控制指令、栈操作指令、字符串操作指令、逻辑运算指令、算术运算指令、密码学指令、数据结构指令、异常处理指令。 有了这套指令集，开发者可以很方便地编写出具有复杂业务逻辑的智能合约代码，例如在程序中使用复杂数据结构、进行密码学操作、对程序的异常进行处理等。

此外，执行引擎中还内置了调试器的功能，可以对代码设置断点，或者进行单步执行，对智能合约进行调试。指令集中有一部分指令是栈操作指令，说明实际上NeoVM是一个基于栈的虚拟机。

2、栈：NeoVM具有三个可以被使用的栈，分别是调用栈、计算栈和备用栈。

调用栈用于记录函数调用时的程序运行状态，以便当函数返回时程序可以在当前上下文中继续执行。

计算栈的作用是对操作数进行计算，是合约代码可以直接访问的临时存储区域。当程序需要执行加法运算的时候，就需要将加法的两个操作数压入计算栈，然后执行加法指令，此时执行引擎就会从计算栈的栈顶将两个操作数读取出来然后相加，最后将把相加结果压回栈顶，就可以从栈顶去使用这个结果了。

而备用栈的作用实际上是一个临时存放的区域，可以放一些计算栈上暂时不用的数据。

3、互操作服务：如果把执行引擎看成是计算机系统中的CPU，那么栈就是内存，而互操作服务就是系统总线。它将执行引擎、栈以及外部服务连接在一起，使得智能合约可以访问到NeoContract提供的各种API，例如时间戳服务、持久化存储等，这样智能合约可以实现的功能就大大增强了。

这种低耦合的设计方式，使得NeoVM可以被很方便地移植到其它区块链上，与非区块链的应用场景中去，只需要在不同的场景中为互操作服务提供不同的API即可。

二、NeoContract APIs

NeoContract提供了很多功能强大的API，智能合约可以通过NeoVM的互操作服务来访问它们，从而完成更多更复杂的任务。这些API包括：运行时信息、账本数据、持久化存储、智能合约管理、数字资产。

1、运行时信息，是指与合约当前运行的状态有关的信息。其中之一是触发器，它的规范在NEP-7中定义。在NEO中，智能合约需要被触发才能执行，目前定义了四种不同的触发器，用于满足不同的应用场景。

当节点正在验证一笔交易的有效性时，就会使用验证触发器来启动相关联的智能合约；当用户通过一笔交易来启动一个分布式应用的时候，就会触发应用触发器；当一个智能合约收到一笔转账时，会触发收款触发器，它可以允许合约在交易验证阶段就拒绝本次转账，或者在收款后进行额外的处理；另一个非常重要的功能就是时间戳服务器，它使得智能合约可以在运行时获取到当前的时间。

由于区块链是一个分布式系统，必须有一个统一的接口来确保所有的节点对时间达成共识。为了达到这个目的，使用区块的时间戳作为这个服务的数据源。最后，通知和日志可以帮助智能合约在运行时与节点程序进行通信，让节点程序可以对智能合约的执行状态进行追踪。

2、账本数据，有时智能合约需要读取区块链中的区块、交易或者用户的账户余额等数据来进行逻辑判断，所以需要大量的API，让智能合约可以读取到每一笔交易的每一个字段。通过这种方式，也可以通过交易，将外部数据发送到链上，从而实现外部数据的读取。只要有通过某种机制来保证发送到链上的数据的可靠性，就可以实现一个去中心化的预言机。

3、持久化存储，NEO提供了一组基于键值对的数据存取接口，合约可以通过键来读取、写入、删除数据记录。此外，它还可以取得自己的存储上下文，并将它传给其它的合约，这样就可以委托其它的合约来管理自己的存储区。

基于这样的一种机制，我们可以编写一个专门的合约，使它对系统底层的键值对存储功能进行封装，并对外提供高级的数据库管理功能。

4、智能合约管理，使合约可以在运行时对链上部署的智能合约进行管理，主要有三个功能：创建并部署新的合约、升级并迁移现有的合约、销毁已部署的合约。当发生合约销毁时，旧合约的存储区会和合约一起被销毁，如果是合约迁移，那么旧存储区的内容会被复制到新合约的存储区中。

5、数字资产，NEO中的数字资产分为两类：全局资产和合约资产。

NEO和GAS属于全局资产，也可以通过API来创建新的全局资产。所有的全局资产都是基于UTXO模型的，并且可以通过NeoID的功能来映射实体信用。

另一种类型的资产就是合约资产，它是通过NeoContract提供的存储功能来实现的，整个资产的账本数据都保存在智能合约的存储区中，并由合约来管理所有的账户。关于合约资产，它的token标准是NEP-5，如果开发的合约支持NEP-5，那么它的token就可以被绝大多数的NEO钱包软件支持。

三、开发工具包

要在NEO上进行智能合约的开发，首先需要使用你最熟悉的高级语言来编程，目前NEO支持的语言有：.NET系列的语言（C#、VB.NET、F#）、Java系列语言（Java、Kotlin）、Python、Java，未来我们还会支持更多的高级语言，例如Go语言。

选择好你的语言，接下来就是IDE，可以使用Visual Studio来进行开发、编译和调试，Java的Eclipse也是很好的选择。如果选择了其它语言来进行智能合约的开发，你可以使用任意的编辑器来编程，然后通过一个NEO的编译器来将高级语言转换为NeoVM的字节码。

NEO编译器可以将高级语言的源代码编译成可在NeoVM上运行的字节码，同时，还会生成符合NEP-3标准的ABI文件。将字节码部署到NEO的区块链上，就可以获得链上的存储区，或被其它合约调用；也可以将字节码包含在一笔交易中，直接执行这段程序。

直接执行时，合约将不会被部署，也不会产生部署费用。编译器生成的ABI文件可用于合约调用，它描述了智能合约公开的函数和事件列表，从而让节点程序和用户知道应该如何使用这个合约的功能。

未来升级计划

在对智能合约与虚拟机进行了深度的解读之后，张铮文谈到了NeoContract未来的升级计划

1、序列化和反序列化，在合约中会用到一些复杂的数据结构，我们将会在NeoContract中添加一组API，用于将数据序列化为字节数组，或者将字节数组还原为原来的数据结构，这样就可以在存储区中存取任意数据了。

2、存储迭代器，现在合约的存储功能只能读取一条确切的记录，除非知道这条记录的键，否则不可能访问到它。有了存储迭代器，可以通过条件来搜索数据记录，并读取、修改或删除它们中的某些记录。

3、栈隔离，NeoVM中有三个栈可供智能合约来使用，分别是调用栈、计算栈和备用栈。调用栈无法被合约直接修改，只能通过流程控制指令来进行操作，所以很安全；计算栈和备用栈，可以直接通过合约代码来进行修改，所以在合约相互调用的场景下，有可能会发生被调用者修改调用者的计算栈的情况。这种情况在静态调用的场景下并没有什么危害，因为被调用的目标是确定的，它的行为也是确定的。但是，由于NEP-4已经提出合约的动态调用机制，未来在动态调用的场景下，上述所说的情况将会危害调用者合约的数据安全。所以要将计算栈和备用栈进行隔离，使得调用链上的每一帧都有自己独立的栈空间。

4、异常处理，是我们将要增强的一项功能。我们将要实施的一项改进是，为NeoVM添加新的异常处理指令，让合约可以捕获到异常，并有机会尝试从异常中恢复。这项功能的实现也会需要隔离的计算栈。

5、动态分片，NEO的系统架构非常优秀，目前可以支持大约1000tps的负载。但是随着应用数量的上升，未来总有一天会出现拥堵的情况，所以必须提前设计好扩容方案。分片技术是提升系统吞吐量的一种方法，我们计划实施一种叫做动态分片的方案，它可以根据合约的调用关系，动态地将无关的合约放进不同的分片中，而相关的合约放进同一个分片中，从而使得合约可以在一定程度上并发执行。由于每次合约之间的调用关系都会发生变化，所以分片的规则也会自动调整，以使得系统始终处于最优化的状态。这种方法将会比静态的分片方案在提升吞吐量方面更加有效。

6、NeoX，NeoX是一项跨链解决方案，包含跨链资产交换协议和跨链分布式事务协议。在NeoX中有一项技术，可以允许智能合约跨越不同的区块链来执行，简单的说，一次智能合约的执行可能会包含很多的步骤，这些步骤要么全部执行成功，要么全部执行失败，如果这些步骤在同一个链上执行，没有问题；但是如果这些步骤分布在不同的链上执行，那么要保证它们的一致性就会变得很困难。

NeoX正是用于解决这个问题的，而要实现这一项技术，需要对NeoVM进行改进，允许它对状态进行锁定和回滚。一旦这项技术被实施，未来智能合约就可以在不同的链上执行，并保证它的一致性不被破坏，前提是这些区块链都使用NeoVM，或者使用了和NeoVM相同的技术。

通过张铮文的讲解，相信大家对于NEO智能合约与虚拟机的理解进一步加深，我们也欢迎更多的开发者加入NEO社区当中。本次NEO DevCon，汇集了NEO社区最强技术力量，开发者之间相互学习进步，进行了友好交流，我们有理由相信，NEO在社区的推动下会成长为区块链世界最强大的力量。

原文来自:neo