WASM 智能合约：区块链执行环境、确定性运行与合约开发

三个硬要求：
  1. 确定性：同一输入 → 全网同一输出（否则分叉）
  2. 可验证：节点能独立验证执行正确（不需信任）
  3. 可移植：多节点架构 / 未来硬件升级都兼容
外加：多语言支持（吸引开发者）、性能、安全沙箱

1. 确定性：WASM 无未定义行为（去 NaN 的浮点语义按规范）
2. 可验证：校验器 + AOT 产物可被节点/轻客户端验证
3. 沙箱：合约天然隔离，恶意合约无法逃逸
4. 多语言：Rust 内存安全 → 合约更少漏洞

合约代码必须确定：
  1. 禁用非确定性浮点（WASM 浮点按 IEEE 舍入规范，无 NaN 歧义）
  2. 时间/随机数：必须来自链上上下文（区块高度/前哈希）
  3. 无 OS/时间/网络 API：合约只经链提供的宿主接口
  4. 内存布局可复现：线性内存初值确定

→ 平台把「非确定性源」挡在宿主接口之外

gas = 每指令/每操作的计量费用（防资源滥用）

实现方式：
  1. 编译期注入 gas 计数器（每指令扣减）
  2. 超限 → 合约执行回滚 + 交易失败
  3. 宿主限制：内存上限、执行步数、输出大小

对比 EVM gas：WASM 用「按指令成本表」近似，
平台可配置成本模型（如 cost model 按操作类型）

交易 → 载入合约字节码 → 校验 → AOT/解释执行
     → 读写链上状态（经 host 接口）→ gas 结算
     → 结果哈希 → 节点一致性

失败路径：gas 耗尽 / panic / 校验失败 → 状态回滚

CosmWasm = 多链共享的 WASM 合约层
  - 合约 = Rust crate → wasm32-unknown-unknown
  - 消息（Msg）驱动，无直接跨合约调用副作用
  - actor 模型：合约只能通过消息与其他合约交互
  - 官方文档 + 模板（cw-template）丰富

ink! = 基于 Rust 的 eDSL，编译到 wasm 运行在 Substrate
  - #[ink::contract] 宏定义合约
  - 事件、存储、错误处理都宏生成
  - 与 Substrate pallet 深度集成
  - cargo contract 工具链（build/test/deploy）

use cosmwasm_std::{entry_point, DepsMut, Env, MessageInfo, Response, StdError};
use crate::msg::{InstantiateMsg, ExecuteMsg};

#[entry_point]
pub fn instantiate(
    deps: DepsMut,
    _env: Env,
    _info: MessageInfo,
    msg: InstantiateMsg,
) -> Result<Response, StdError> {
    // 初始化状态
    let owner = deps.api.addr_validate(&msg.owner)?;
    deps.storage.set(b"owner", owner.as_bytes());
    Ok(Response::new().add_attribute("owner", owner))
}

#[entry_point]
pub fn execute(
    deps: DepsMut,
    _env: Env,
    info: MessageInfo,
    msg: ExecuteMsg,
) -> Result<Response, StdError> {
    match msg {
        ExecuteMsg::Increment {} => {
            let count = deps.storage.get(b"count")
                .map(|v| u64::from_be_bytes(v.try_into().unwrap()))
                .unwrap_or(0);
            deps.storage.set(b"count", &(count + 1).to_be_bytes());
            Ok(Response::new().add_attribute("count", (count + 1).to_string()))
        }
    }
}

# CosmWasm 合约
cargo build --target wasm32-unknown-unknown --release
wasm-opt -Os target/wasm32-unknown-unknown/release/contract.wasm \
  -o artifacts/contract.wasm

# 单元测试（不依赖链，本地 mock 环境）
cargo test

# ink! 合约
cargo contract build
cargo contract test

1. 状态读写走 deps.storage（链上 KV）
2. 跨合约：通过消息调用（actor 模型，无直接调用）
3. 错误：StdError/自定义 Error，panic → 回滚
4. 权限：owner/only-owner 模式（execute 内校验 info.sender）
5. 事件：add_attribute 记录链上日志

节点不必信任「合约字节码」，而要能验证执行结果：
  1. 校验器：字节码结构合法（wasm-tools validate）
  2. AOT 确定性编译：把 wasm 编译成本地码，结果可复现
  3. 状态哈希：执行后状态根，供轻节点验证

WASM AOT 编译（wasmtime -C deterministic / wamr AOT）：
  保证「同一字节码 + 同一宿主 → 同一产物 + 同一执行结果」
  节点用 AOT 加速执行，同时保持全网一致
  → 性能接近原生，验证成本低

轻客户端不重放全部交易，只验证「状态根 + 执行证明」：
  1. 状态根 = 全网状态哈希（Merkle 根）
  2. 交易执行结果与状态根一致 → 接受
  3. WASM 的确定性让「重放/证明」可信

→ 相比「全节点重放」，轻节点靠证明验证

路径一（共享执行环境）：
  CosmWasm 跑在多个 Cosmos 链上 → 同一合约逻辑跨链复用
  IBC 协议让链间传消息/资产

路径二（桥与执行）：
  WASM 合约作为「跨链聚合器」逻辑
  读取多链状态（预言机/Oracle 喂价）

IBC（Inter-Blockchain Communication）：
  - 链间标准消息协议
  - CosmWasm 合约可发 IBC 消息跨链调用
  - 同逻辑合约在 A 链与 B 链部署，参数各异

合约确定性 → 无法直接读外部世界
外部数据通过预言机（Oracle）上链：
  - 价格/天气/随机数经预言机合约写入
  - WASM 合约读取链上已存数据（保持确定性）

1. 单元 + 集成测试（mock 链环境）
2. 边界测试：极端参数/溢出/重复调用
3. 安全审计：第三方审计 + 常见攻击模式复查
4. 形式化验证（关键合约）：建模 + 证明不变量
5. 灰度上线：限额度 + 治理窗口

1. 所有入口做权限校验
2. 使用 checked 算术（避免溢出回滚）
3. 不信任外部输入：validate 地址/金额
4. 事件记录完整（可审计）
5. 预留升级路径：治理/迁移合约

编译   ：cargo build --target wasm32-unknown-unknown
优化   ：wasm-opt（-Os 体积）
验证   ：wasm-tools validate
测试   ：cargo test（本地 mock）
部署   ：CosmWasm: cw 工具 / ink!: cargo contract deploy
调试   ：本地链节点 + 事件日志 / ink! ink_analyzer

1. 本地测试节点（如 CosmWasm 的 cw-multi-test）
2. 打印事件（add_attribute）跟踪状态变化
3. 单步/断点：使用 wasmtime -D 或合约 eDSL 的 debug
4. 回放失败交易：构造最小复现 + 单元测试

# 合约 CI
steps:
  - run: cargo build --target wasm32-unknown-unknown --release
  - run: wasm-opt -Os artifacts/contract.wasm -o artifacts/contract_opt.wasm
  - run: wasm-tools validate artifacts/contract_opt.wasm
  - run: cargo test
  - run: cargo audit            # 依赖安全检查

1. WASM 合约持续吸收 EVM 开发者（Rust 安全优势）
2. 互操作层（IBC/跨链消息）成熟
3. 形式化验证工具（wasm 语义清晰 → 易于建模）
4. 模块化执行层（Celestia 等 + WASM VM）
5. zkWASM：零知识证明 + WASM 执行（隐私 + 可扩展）

zkWASM：把 WASM 执行变成「可证明」的电路
  - 一条证明可验证「合约确实执行了」（免信任重放）
  - 隐私：不公开输入也能证明输出正确
  - 与确定性 WASM 天然契合