Всем привет! В этой статье я расскажу, как решается проблема автоматического исполнения смарт-контрактов и можно ли заменить человека с приватным ключом. Также разберем, какие интересные инструменты существуют в мире для того, чтобы автономно запускать процессы в сети через вызовы на смарт-контрактах.

Проблема автоматизации смарт-контрактов

Смарт-контракты — это код, размещенный в блокчейне, который активизируется и исполняет заранее заданные условия только при получении входящей транзакции. Это обеспечивает контролируемое и детерминированное выполнение условий, заложенных в код контракта. Внешняя транзакция выступает в роли «пинка», который активирует смарт-контракт и запускает его логику, подобно тому, как нажатие кнопки может включить свет.

Более детально можно увидеть на картинке ниже:

Таким образом, чтобы что-то поменять в блокчейне, нужна транзакция которая будет подписана приватным ключом. Приватный ключ обычно ассоциируется с отдельным пользователем и аккаунтом (EOA) в сети блокчейн. В этом и заключается основная причина, по которой нельзя просто так вызывать функции на смарт-контрактах.

Более того, одного приватного ключа недостаточно, так как этот аккаунт должен еще заплатить за газ в нативной валюте блокчейна. Величина газа будет зависеть от количества и сложности выполняемых операций в блокчейне. Весь собранный газ пойдет валидаторам, которые получают его в качестве вознаграждения за добавление транзакции в блок.

Способы решения

Одним из вариантов автоматизации вызова смарт‑контракта может быть использование cron задач.

Реализуется на централизованном сервере. Это гораздо проще, чем использовать ручное выполнение транзакций, когда команда следит за состоянием смарт‑контракта и сама инициирует вызовы на смарт‑контракте.

В подходе, узел автоматизации становится централизованной точкой отказа, что создает риск несвоевременного выполнения функций смарт‑контракта (например, простои или задержки). Смарт‑контракты, которые не выполняются, когда это необходимо, могут привести к асимметричным эксплойтам и упущенным возможностям, таким как проскальзывание торговли, неплатежеспособность протокола и потеря средств пользователей.

В конце концов, смарт‑контракты должны быть полностью децентрализованы, включая автономную инфраструктуру автоматизации, отвечающую за их выполнение.

Другое решение - децентрализованная автоматизация смарт-контрактов, которая позволяет разработчикам автоматически запускать функции смарт-контрактов не беспокоясь о единой точке отказа.

Когда автоматическое исполнение смарт-контракта необходимо?

Существует множество ситуаций, когда смарт-контракты должны выполнять операции в сети для обеспечения функционирования и полезности протокола, без прямого вмешательства пользователей для их активации.

Давайте рассмотрим наиболее интересные:

• Yield Harvesting and Compounding and Compounding. Используется в протоколах которые награждают пользователей за предоставление ликвидности. Например, протокол Beefy использует автоматизацию чтобы вызывать функцию harvest() в смарт-контрактах, чтобы собрать награды когда есть определенный profit, обменять их на необходимый токен и повторно инвестировать по требуемой стратегии. Таким образом инвестора один раз вносят ликвидность а протокол сам организовывает сбор наград и реинвестирование.

• Ликвидации в лендинг протоколах. Например, Aave, протокол DeFi, позволяет пользователям брать и давать взаймы криптоактивы. Если окажется, что займ пользователя недостаточно обеспечена, то часть займа необходимо ликвидировать. Таким образом ликвидаторы могут настроить автоматическую проверку состояния займов пользователей и необходимую ликвидацию, помогая гарантировать, что позиции остаются платежеспособными даже в периоды высокой волатильности рынка и перегрузки сети. Автоматизация будет отслеживать состояние пользовательских кредитов off-chain.

• Pickle Finance. Протокол использует автоматизацию для управления LP позициями в Uniswap v3. Помогает ребалансировать LP пользователя в необходимый диапазон цен пула, чтобы обеспечить максимум доходности.

• DEX Limit Orders. Благодаря автоматизации, теперь пользователю нет необходимости отслеживать цену активов для покупки или продажи. Это позволяет использовать лимитные ордера в DEX, которые автоматически срабатывают при определенной цене.

• Автоматизированный vesting. Помогает полностью автоматизировать процесс дистрибуции токенов, делая этот процесс еще более децентрализованным.

• Автоматизация DAO (Decentralized Autonomous Organizations). Примером использования автоматизации может быть распределения токенов в виде награды, оплата заработной платы, автоматическое выполнение задачи после завершения голосования и другие необходимые автоматизации.

  Популярные инструменты автоматизации

  Давайте кратко пройдемся по популярным инструментам автоматизации смарт-контрактов и узнаем возможности каждого из них.

  Gelato Networks

  Gelato Network — это сервис в области web3, который действует как Decentralized Cloud Platform. Главная задача протокола — решить проблемы отсутствия надежности, масштабируемости и централизации вокруг веб3-приложений, которые хотят дополнить свои смарт‑контракты возможностями off‑chain автоматизации, чтобы преодолеть ограничения, налагаемые на них нынешними блокчейнами на основе EVM.

  Gelato решает эти проблемы, предоставляя децентрализованные облачные услуги, которые позволяют разработчикам автоматизировать свои смарт-контракты, без газа и off-chain.

  Автоматизация смарт-контрактов

  Для решения задач автоматизации используется Web3 Functions.

  • Web3 Functions: мощная система автоматизации, предназначенная для оптимизации и улучшения операций Web3. Функции Web3 служат комплексным инструментом, позволяющим разработчикам легко настраивать, управлять и автоматизировать свои задачи по смарт-контрактам.

  Gelato Network по сути состоит из двух сторон. С одной стороны разработчики предлагают автоматизацию транзакций для своих пользователей, а с другой стороны операторы инфраструктуры запускают ботов-исполнителей, которые ищут задачи для выполнения и готовы осуществлять будущие транзакции по указанию пользователей за небольшую плату.

  Уникальной особенностью Gelato является его способность соединять смарт-контракты с off-chain данными. Это достигается с помощью Web3 Functions, позволяющих разработчикам выполнять транзакции в блокчейне на основе информации, хранящейся вне блокчейна, например, данных API или сабграфов. Эти функции написаны на Typescript и хранятся в децентрализованной системе, такой как IPFS, и выполняются сетью Gelato. В данный момент, функция находится в приватной бете.

  Настроить автоматизацию можно легко через UI интерфейс, смарт-контракт или Automate SDK.

  Давайте рассмотрим возможные триггеры для автоматизации которые протокол может предложить на примере UI интерфейса.

  Триггер - это условие, при достижении которого инициализируется автоматическое выполнение функции смарт-контракта.

  

• time interval (временной интервал, например каждые 10 минут).

• cron expressions (запуск задачи в определенные моменты, например каждый вторник в 18:00).

• on-chain event (запуск задачи после определенного события в блокчейне).

• every Block (происходит каждый блок в блокчейне).

Перечень того, что можно запустить:

• Typescript function (децентрализованные облачные функции. Они позволяют разработчикам выполнять on-chain транзакции на основе произвольных off-chain данных (API/сабграфы и т. д.) и вычислений. Эти функции написаны на Typescript, хранятся в IPFS и выполняются Gelato).

• Solidity function (это часть логики, написанная на Solidity, которая определяет, выполняются ли определенные условия для выполнения задачи, после которого происходит вызов на необходимом смарт-контракте).

• Transaction (вызов определенной функции смарт-контракта с заданными параметрами).

После создания задания на автоматизацию смарт-контракта, вы можете отслеживать статистику выполнение через UI интерфейс.

Готовые шаблоны и примеры использования можно посмотреть тут.

Оплата

Когда вы используете сервис Gelato, вам необходимо платить:

• Затраты на газ для ваших выполненных транзакций (или транзакций ваших конечных пользователей, если вы их спонсируете через сервис relay).

• Плата за обслуживание - подписка на Gelato или % в виде надбавки к стоимости газа за каждую транзакцию.

Для таких целей был создан сервис 1Balance.

Главное преимущество данного сервиса в том, что он позволяет вам легко оплачивать все расходы в одной валюте и во всех сетях (нужно закинуть usdc токен в сети polygon).

Кроме того, использование данного сервиса позволяет вам настроить оповещении о пополнении балансе для оплаты в телеграм, дискорде или email. Более детально о планах подписки можно почитать тут. Однако, если вам требуется чтобы транзакция сама платила за себя, то это можно реализовать через UI интерфейс или через смарт-контракт.

Выводы

Gelato Network представляет собой важный инструмент в экосистеме блокчейна, предлагая решения для автоматизации смарт-контрактов, что делает его ценным инструментом для разработчиков децентрализованных приложений (DApps). Преимущества Gelato включают его способность децентрализовано обеспечивать надежное и эффективное исполнение транзакций, улучшение пользовательского опыта за счет автоматизации задач, снижение затрат на операции и управление, а также предоставление гибкости в интеграции с различными блокчейнами. Эти качества делают Gelato Network ключевым компонентом для создания более эффективных, доступных и масштабируемых DApps, способствуя дальнейшему развитию и инновациям в блокчейн-технологиях.

Посмотреть поддерживаемые сети протокола можно посмотреть тут.

Интеграции и клиентов Gelato Networks можно посмотреть тут.

Chainlink

Chainlink предлагает широкий спектр продуктов, каждый из которых укрепляет инфраструктуру блокчейна и Web3, предоставляя разработчикам и предприятиям надежные инструменты для создания децентрализованных приложений и услуг.

Автоматизация смарт-контрактов

Chainlink Automation использует сеть надежных, децентрализованных узлов (называемых Keepers), чтобы обеспечить надежное и безопасное выполнение автоматизированных задач (jobs,tasks).

Разработчики могут регистрировать свои задачи (Upkeeps), а владельцы Node, так называемые операторы, могут зарегистрироваться в регистре автоматизации как Automation Nodes.

Ниже на картинке можно рассмотреть архитектуру автоматизации:

Для большего понимания, можно посмотреть анимацию работы автоматизации.

1. Ноды Chainlink (Automation DON): Они являются частью децентрализованной сети и постоянно взаимодействуют друг с другом через протокол OCR3 для достижения согласованности действий.

2. Реестр (Registry): Ноды используют реестр для определения списка контрактов Upkeep, которые нужно обслуживать. Реестр содержит информацию о каждом Upkeep контракте и условиях, при которых они должны быть активированы.

3. Функция checkUpkeep: Эта функция находится внутри каждого Upkeep контракта и определяет, нуждается ли контракт в обслуживании. Ноды локально симулируют вызов этой функции, чтобы проверить, требуется ли выполнить обслуживание.

4. Консенсус и подписанный отчет: Когда ноды приходят к соглашению по результатам вызова checkUpkeep, они создают и подписывают отчет. Этот отчет содержит данные, которые будут использованы при вызове функции performUpkeep в блокчейне.

5. Валидация отчета: Подписанный отчет проверяется в реестре, что обеспечивает, что он был согласован и подписан всеми нодами, и предоставляет данные (performData) для выполнения в блокчейне.

6. Выполнение Upkeep (performUpkeep): После валидации, данные из отчета используются для вызова функции performUpkeep в Upkeep контракте, который выполняет запланированные действия.

7. Отказоустойчивость: Система рассчитана на работу даже при отказе некоторых нод, что обеспечивает непрерывность обслуживания Upkeep.

Chainlink Automation позволяет автоматизировать выполнение задач смарт-контрактов на блокчейне, при этом обеспечивая высокий уровень децентрализации и безопасности благодаря механизмам консенсуса и криптографической валидации. Для большего понимания, предлагаю посмотреть пример контракта upkeep который содержит функции checkUpkeep иperformUpkeep тут.

Автоматизацию (регистрацию upkeep контракта) можно настроить как через UI интерфейс так и через смарт-контракты

Триггеры для автоматизации смарт-контрактов:

• Time-based trigger - автоматизирует функцию указанного расписания или временного интервала. Можно реализовать прям в UI интерфейсе, без необходимости реализовывать логику в смарт-контракте.

• Custom logic - позволяет использовать необходимую логику определения, когда именно необходимо вызывать функции вашего контракта. Реализуется Контракт проверки логики должен быть наследован от AutomationCompatibleInterface и реализовать две необходимые функции - checkUpkeep, для проверки необходимости запуска автоматизации и performUpkeep, которая выполнит необходимую автоматизацию.

• Log trigger - триггер позволяет отслеживать события в необходимом вам контракте и выполнять необходимую вам логику.

Посмотреть примеры вариантов решений задач можно тут.

После создания задания на автоматизацию, у вас появится список созданных upkeeps (заданий для автоматизации).

Оплата

Chainlink Automation требует комиссию за исполнение транзакций в блокчейне и % в качестве вознаграждения за труд операторов нод. Получается, в нее входит стоимость транзакций + небольшие фиксированные накладные расходы на газ между сетью и Registry, оплата оператора ноды.

В качестве оплаты требуется токен LINK, созданный компанией Chainlink. Для возможности запуска вашего upKeep, вы должны будите перевести его на upKeeper Contract. Более детально можно почитать тут.

Выводы

Chainlink это очень важный децентрализованный, безопасный инструмент автоматизации ваших смарт-конрактов.

В данный момент компания развивается и привносит много других продуктов, таких как Data Streams, VRF и другие, которые помогают в развитии Dapps и блокчейн решений в целом. Документация хорошо написана и есть все необходимые примеры.

Посмотреть поддерживаемые на текущий момент блокчейны можно тут.

Если вы хотите стать оператором ноды и получать вознаграждение за работу или быть поставщиком данных, можно обратиться к их экосистеме.

Openzeppelin Defender

OpenZeppelin Defender — это веб‑приложение, от знаменитой организации Openzeppelin которое позволяет разработчикам проверять код, деплоить/апгреидить, следить за смарт‑контрактами, безопасно управлять и автоматизировать операции смарт‑контрактов.

Автоматизация смарт-контрактов

Ниже рассмотрим компоненты которые так или иначе позволяют автоматизировать смарт-контрактов:

Monitor — отслеживает события, функции и транзакции вашего смарт-контракта и позволяет получать уведомления по электронной почте и задавать автоматические сценарии реагирования.

Возможности данного компонента важны как для реагирования на какие-то события в смарт-контракте, так и для предотвращения возможных сбоев или атак.

Возможности:

• Отслеживайте важные события и авторизованные функции, такие как передача прав собственности на смарт-контракт, pause или mint.

• Оповещение о потенциально опасных транзакциях или операционных проблемах.

• Интеграция уведомления в Slack, Telegram, Discord, электронную почту, PagerDuty, Opsgenie или собственные API.

• Использование предустановленных шаблонов, таких как Upgrade Monitor, Ownership Changes, Multisig Monitor и др.

• Использование совместно с другими компонентами Defender 2.0 для автоматического выполнения транзакций при возникновении определенных событий на смарт-контракте.

Получается, используя данный инструмент, мы можем настроить отслеживание смарт-контракта таким образом, чтобы при подозрительных событиях на смарт-контракте у нас автоматически блокировался смарт-контракт и происходило оповещение об опасной ситуации. Более детально о том как создать и настроить мониторинг смарт-контрактов можно посмотреть тут.

Actions — создавайте автоматизированные действия для выполнения операций on/off-chain. Позволяет настроить предопределенные сценарии реагирования на инциденты, запускаемые автоматически мониторами или по требованию.

Это является главным компонентом построения автоматизации выполнения смарт-контрактов через удобный интерфейс.

Actions можно использовать для:

• Создания transition proposals c указанием типа approvals который требуется для выполнения транзакции.(Обертка для транзакций может быть один из доступных вариантов: Multisig, EOA одного кошелька, Relayer - внутренний кошелек defender необходимый для транзакций, Governor контракт на котором будет создан proposal, timelock controller address)

• Автоматизации смарт-контрактов с условиями: расписание, webhook, monitor, workflow (группа из нескольких действий, например можно сделать сценарий - сделать паузу на контракте и вывести средства).

В качестве инструкции для отправки транзакции используется javascript код как указано на картинке.

Оплата

В данный момент инструмент бесплатный, но проведение аудита является платной процедурой.

Выводы

Openzeppelin Defender позволяет командам повысить безопасность смарт-контракта, проверять на наличие уязвимостей, проводить аудит, управлять, автоматизировать смарт-контракты и своевременно автоматически реагировать на угрозы взлома.

Проект позволяет обеспечить безопасности смарт-контракта как при его разработке так и при его работе.

Возможны интеграции с популярными фреимворками Hardhat и Foundry. Другие возможные интеграции можно посмотреть тут

Сети в которых работает можно посмотреть тут

Keep3r Network

Keep3r Network — это децентрализованная платформа, разработанная Андре Кронье, известным в сфере DeFi за свою работу над Yearn Finance.

Основная цель Keep3r Network — соединять проекты, которым требуются специализированные услуги (Jobs), с так называемыми "Keepers" (хранителями) — лицами или командами, которые могут выполнить эти услуги.

Таким образом Keep3r Network позволяет проектам опубликовать свои потребности в Jobs, а Keepers могут принимать эти работы, выполнять задачи и получать за это вознаграждения.

Вознаграждения выплачиваются в виде ETH, токенов или внутренней криптовалюты KP3R (токен Keep3r Network). Это стимулирует Keepers качественно выполнять работу, а проекты — к предоставлению справедливого вознаграждения.

В свою очередь jobs и keepers должны быть зарегистрированы для возможности выполнения своих задач.

Автоматизация смарт-контрактов

В целом все очень похоже на предыдущие проекты. Регистрируете job и реализуете специальный интерфейс в смарт-контракте, который определяет условия вызова и выполняемую логику.

Регистрация jobs:

1. Регистрация через UI интерфейс сайта

Через интерфейс протокола вы можете зарегистрировать смарт-контракт job в протоколе.

На картинке выше вы видите публичный перечень jobs которые требуют автоматизации и количество KP3R кредитов которые прилагаются для оплаты автоматизации.

Для того чтобы зарегистрированная работа отобразилась на сайте в этом перечне, вам необходимо будет отправить пул реквест в данный репозиторий.

2. Регистрация через смарт-контракт - вы можете использовать метод смарт-контракта - addJob

Оплата

Способы оплаты Jobs (заданий на автоматизацию):

1. Credit Mining Это механизм оплаты киперам (keepers) доходом накопленным в пуле (keep3r Liquidity Pool - kLP), где пользователь предоставляет ликвидность.

   Работаем таким образом:

   • Пользователь предоставляет ликвидность в пул KP3R и WETH, например Keep3rLP - KP3R/WETH и получает взамен kLP токены.

   • LP токены стекаются через addLiquidityToJob и KP3R credits начинают начисляться на счет адреса контракта Job. Таким образом Keeper может получать вознаграждение за выполненную работу а создатель Job может не беспокоится о том что ему нужно постоянно пополнять баланс для выполнения автоматизации. Более детально о работе можно почитать тут.

2. Token Payments

   Позволяет платить за работу киперам в erc-20 токенах.

   Для этого необходимо:

   • пополнить баланс Job через addTokenCreditsToJob.

   Важно! Единственный способ добавить KP3R credits к Job — это Credit Mining. Попытка добавить токены KP3R с помощью addTokenCreditsToJob приведет к отмене транзакции.

   Так же существует auto-pay возможность, что позволяет автоматически рассчитать требуемую оплату за автоматизацию.

Выводы

Полностью децентрализованный протокол который позволяет любому начать автоматизировать свои смарт-контракты или помочь в выполнении таких задач.

Следует отметить, что информация необходимая для использования протокола, достаточно задокументирована. Но, отсутствует руководства и обучения, которые могли бы помочь начинающим разработчикам.

Самое главное преимущество протокола - возможность производить оплату за jobs через доход полученный с пула ликвидности, тем самым можно один раз предоставить ликвидность и больше не платить в будущем.

Доступен в таких сетях: Ethereum, Optimism, Polygon, Optimism Goerli.

Практический пример реализации

Давайте приведем практический пример из Сhainlink Automation.

Приведем пример использования автоматизации с пользовательской логикой проверки необходимости вызова.

Задача: Реализовать автоматический вызов счетчика через определенный интервал времени.

Решение этой задачи можно разделить на два этапа:

• Реализация контракта UpKeeper;

• Регистрация контракта для автоматизации.

Создание и деплой контракта

Для этого ваш контракт должен наследоваться от интерфейса AutomationCompatibleInterface:

import {AutomationCompatibleInterface} from "@chainlink/contracts/src/v0.8/automation/AutomationCompatible.sol";

contract Counter is AutomationCompatibleInterface {}

Далее, нужно реализовать две функции интерфейса :

• checkUpkeep (запускается off-chain, чтобы определить, следует ли вызывать функцию PerformUpkeep в блокчейне);

• performUpkeep (содержит логику, которая должна выполняться в блокчейне, когда checkUpkeep возвращает true)

Таким образом, мы получаем контракт настроенный как нам необходимо - для вызова performUpkeep через определенный интервал в секундах:

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity 0.8.20;

import {AutomationCompatibleInterface} from "@chainlink/contracts/src/v0.8/automation/AutomationCompatible.sol";

    /**
    * @notice Контракт счетчик, который вызывает performUpkeep метод через заданный промежуток времени, заданный параметром interval в секундах
    * @dev Контракт создан в учебных целях. Не использовать на реальных проектах
    */
contract Counter is AutomationCompatibleInterface {

    /**
     * counter - счетчик вызовов функции
     */
    uint256 public counter;

    /**
     * interval - время между вызовами функции, в секундах 
     * lastTimeStamp - временная метка которая отображает время последнего вызова требуемой функции
     */
    uint256 public immutable interval;
    uint256 public lastTimeStamp;

    constructor(uint256 updateInterval) {
        interval = updateInterval;
        lastTimeStamp = block.timestamp;

        counter = 0;
    }

    // checkData задается при регистрации upKeep. Можно передать закодированные параметры
    function checkUpkeep(
        bytes calldata /* checkData */
    ) 
        external
        view
        override
        returns (bool upkeepNeeded, bytes memory /* performData */)
    {
        upkeepNeeded = (block.timestamp - lastTimeStamp) > interval;
        // Для простоты примера, мы не будем использовать performData, который в свою очередь может передается нодой при вызове метода performUpkeep

    }

    function performUpkeep(bytes calldata /* performData */) external override {
        if ((block.timestamp - lastTimeStamp) > interval) {
            lastTimeStamp = block.timestamp;
            counter = counter + 1;
        }
    }
}

Теперь мы можем задеплоить наш контракт в блокчейн, используя remix. В качестве аргумента при деплое контракта, необходимо задать updateInterval - время между вызовами функции, указанное в секундах.

Регистрация нашего контракта для автоматизации:

1. Подключаем наш кошелек на сайте и выбираем Register new UpKeep

2. Выбираем тип триггера - Custom logic и вводим адрес нашего контракта

   

3. Заполняем необходимые данные для регистрации:

   

   Gas limit - это лимит газа который нода будет задействовать при вызове нашей функции на контракте. В нашем случае, функция потребляет мало газа, поэтому можно оставить как есть. Для более сложных автоматизаций, рекомендуется заранее задеплоить контракт в тестнет и проверить сколько газа уходит на performUpKeep; 

   Starting balance (LINK) - количество LINK токена который будет отправлен в Upkeep для поддержания работы. 

   Check data - необязательный параметр данных, который может быть отправлен в checkUpkeep функцию. В нашем случае оставляем поле пустым.

4. После заполнения данных о регистрации upKeeper, необходимо провести транзакцию

   

Теперь через личный кабинет мы можем отслеживать:

• Cтатус кипера, название, баланс 

  

• Детали и историю операций 

  

Так же существуют возможности управления нашим upkeep: 

Таким образом, настроить необходимую автоматизацию смарт-контракта не представляет особой сложности.

Вывод

Результаты исследований можно представить в виде сравнительной таблицы:

Автоматизация улучшает пользовательский опыт, делая взаимодействие с блокчейном более интуитивным и доступным. Кроме того, она способствует созданию более сложных и функциональных систем, которые могут служить основой для нового поколения децентрализованных сервисов.

Важно, чтобы разработка и внедрение автоматизированных смарт‑контрактов шли рука об руку с обеспечением их безопасности и децентрализации на всех этапах, включая внешнюю инфраструктуру, отвечающую за их активацию. Это обеспечит долгосрочный успех и устойчивость экосистемы блокчейна, способствуя ее расширению и интеграции в широкий спектр отраслей.

Каждый протокол имеет свои преимущества и недостатки. Выбирайте протокол исходя из потребностей вашего проекта.

Спасибо, что прочитали статью. Если у вас остались вопросы, буду рад ответить в комментариях. 

Ссылки:

• Docs: Gelato Network

• Docs: Chainlink Automation

• Docs: Openzeppelin Defender

• Docs: Keep3r Network

• Article: smart contract use cases

• KP3R token supply info

• Keep3r Network github