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Bitcoin contracts: secure compilation, analysis, and expressiveness

Transmissão através de Videoconferência

Speaker: Massimo Bartoletti (University of Cagliari).

Abstract: Although Bitcoin is mainly used to exchange crypto-currency, its blockchain and consensus mechanism can also be exploited to execute smart contracts, allowing mutually untrusted parties to exchange crypto-assets according to pre-agreed rules. To this purpose, Bitcoin features a non Turing-complete script language, which is used to specify the redeem conditions of transactions. This is a simple language of expressions, without loops or recursion. To write complex smart contracts, one needs to suitably combine transactions: in this approach, executing a contract amounts to appending sequences of transactions in a given order.

A drawback of this approach is that the complexity of writing smart contracts grows quickly in the number of transactions needed to implement it. Reasoning about the correctness of these contracts is even harder: one would have to consider computational adversaries who interact with the blockchain, only being constrained to use PPTIME algorithms. To overcome these issues we have proposed BitML, a high-level DSL for smart contracts with a computationally sound compiler to Bitcoin transactions.

The computational soundness property allows us to reason about contracts at the symbolic level of the BitML semantics. We exploit this possibility to investigate a landmark property of contracts, called liquidity, which ensures that funds never remain frozen within a contract. Liquidity is a relevant issue, as witnessed by a recent attack to the Ethereum Parity Wallet, which has frozen ∼160M USD within the contract, making this sum unredeemable by any user. We develop a static analysis for liquidity of BitML contracts. This is achieved by first devising a finite-state, safe abstraction of infinite-state semantics of BitML, and then model-checking this abstraction.

We conclude by discussing a few open issues: in particular, how to enhance the expressiveness of Bitcoin contracts via minor extensions of the Bitcoin script language, and how to reduce the cost of executing contracts.

Bio: Massimo Bartoletti is Associate Professor at the Department of Mathematics and Computer Science of the University of Cagliari. His research activity concerns the development of tools and techniques for the specification, analysis and verification of software, with a special emphasis on security. Massimo Bartoletti is founder of the laboratory "Blockchain @ Unica" (http://blockchain.unica.it), one of the first academic research groups on blockchain technologies in Italy, director of the node of the Cyber Security National Lab for the University of Cagliari, and core member of the CINI working group on Blockchain. The laboratory is currently investigating several aspects of blockchain technologies, among which Domain-Specific Languages for developing provably secure smart contracts. His research spans over various blockchain platforms, including Bitcoin, Ethereum, Hyperledger Fabric and Algorand. He is principal investigator of several R&D projects on blockchain technologies, editor in chief of the “Smart contracts” section of Frontiers in Blockchains, and member of the scientific board of several workshops on blockchain technologies. Massimo Bartoletti has published over 20 scientific papers on blockchain technologies since 2016.


Zoom

15h00
LASIGE

Seminário do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, por Pier-Stefano Corasaniti (Observatoire de Paris-Meudon, France).

Seminário de Lógica Matemática, por Antonio Piccolomini D'Aragona (University of Tübingen/University of Siena).

Seminário do Centro de Física Teórica e Computacional, por Hugo Terças (Departamento de Física do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Instituto Politécnico de Lisboa / Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal).

Um programa estruturado que combina discussões em grupo, exploração de carreira e workshops informativos, com inscrições até 23 de maio.

Uma oportunidade para fortalecer a cultura de segurança e bem-estar em CIÊNCIAS.

Logótipo do EVM 2025

O objetivo é proporcionar a estudantes de todo o país - que estejam a concluir o 2.º ou 3.º ano de licenciaturas em Matemática, Física ou áreas afins - a oportunidade de participar num projeto de investigação com a duração de duas semanas - candidaturas até 28 de maio.

Seminário no âmbito do Doutoramento em Biologia e Ecologia das Alterações Globais, por Pierina Jocelyn Mendoza Yengle.

Cartaz do filme "O Melhor dos Mundos"

A 29 de maio o filme "O Melhor dos Mundos” é exibido numa sessão especial em CIÊNCIAS, promovida pela FCiências.ID e o Instituto Dom Luiz. Após a projeção do filme, realiza-se uma mesa redonda com quatro especialistas em Sismologia, que responderão a perguntas do público.

Uma oportunidade única para interagir com a comunidade global de computação científica.

Logótipo Moodle

Ação de formação para docentes e investigadores de CIÊNCIAS.

Copilot Chat

Nesta sessão, serão exploradas as funcionalidades e benefícios do Microsoft 365 Copilot Chat de forma personalizada à comunidade académica de CIÊNCIAS.

Logótipo Mentimeter

Ação de formação para docentes e investigadores de CIÊNCIAS.

Luís Saraiva (Ciências ULisboa) é o coordenador nacional do evento.

Título/data/local do evento e iconografia representativa de energias renováveis

Junta-te a esta revolução energética e faz a diferença!

Comemoração do Dia Mundial da Segurança dos Alimentos em CIÊNCIAS.

Neste curso ficarás a saber como te podes tornar um permacultor eficiente, produtivo e consciente! O curso está preparado para iniciantes na prática de permacultura.

Formação - Cultivar em Permacultura.

Pessoas a interagirem em frente a um computador portátil

As inscrições para a edição de 2025 da formação decorrem até às 17h do dia 23 de maio.

Químico a escrever fórmulas num quadro

Curso acreditado para efeitos de progressão na carreira dos professores do Ensino Básico e Secundário do Grupo 510 (CCPFC/ACC-118288/22), com candidaturas até 18 de maio.

Curso destinado a estudantes de Mestrado e de Doutoramento, bem como a profissionais que desenvolvam investigação científica na área da saúde.

Título/data/local do evento e fotografia do mar

Quais são os conceitos-chave para enfrentar os atuais desafios marinhos e costeiros? 

Representação de programação R

This course aims at providing students with basic knowledge of R programming, allowing them to manipulate and visualize data with R.

The conference focuses on "Algebra and its role in Computer Science", with special emphasis on the areas of study related to the work of M. V. Volkov, such as semigroups and automata.

Logótipo do Verão na ULisboa, sobre um fundo azul

Candidaturas a partir de 07 de abril!

Título/data/local do evento e fotografia do espaço

How far will you go? The IA Summer Program 2025 is your launchpad to the Universe - apply until 26 May!

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