Введение в разработку децентрализованных приложений на Ethereum

--- title: Введение в разработку децентрализованных приложений на Ethereum --- # Что такое Dapp? **Dapp** (Decentralized application) - приложения, логика которых построена не на обычных централизованых серверах, а работающие на децентрализованых peer-to-peer сетях. ![](https://vanbex.com/sites/default/files/inline-images/Artboard-9--1-.png) Примеры Dapp: - [CryptoKitties](https://www.cryptokitties.co/) (игра с котиками) - [Ethlance](https://ethlance.com/) (биржа фрилансеров) - [Aragon](https://aragon.org/) (управление компанией) - [uPort](https://www.uport.me/) (управление персональными данными) - и еще более двух тысяч (можно посмотреть [здесь](https://www.stateofthedapps.com/)) ## Dapp vs App При традиционном подходе к разработке, приложение взаимодействует с сервером, который обрабатывает запросы и формирует логику общения с пользователем. В Dapp же всё немного иначе - в роли сервера выступает блокчейн сеть, имеющая функцию смарт-контрактов или похожего функционала. Как правило, взаимодействие с обычными веб-приложениями строится следующим образом: 1) Сервер отдаёт статичные файлы (html, css, js, ...) 2) При определенном действии пользователя, браузер пользователя отправляет запрос к серверу 3) Сервер обрабатывает запрос и отдаёт ответ 4) Браузер пользователя реагирует на ответ и изменяет страницу А Dapp как правило работают следующим образом: 1) Сервер отдаёт статичные файлы (html, css, js, ...) 2) При определенном действии пользователя, браузер пользователя отправляет запрос к эндпоинту, подключенному к блокчейну Ethereum 3) Смарт контракт запускает нужный сценарий 4) Браузер пользователя реагирует на изменения в блокчейне и изменяет страницу # Ethereum Мы сфокусируемся на разработке децентрализованных приложений с помощью блокчейна Ethereum и смарт контрактов. Это наиболее популярный и стабильный выбор для реализации Dapp на сегодняшний день. ![](https://miro.medium.com/max/1400/1*xIzdc_FVszgB3cCaqMd5ZQ.png) Ethereum имеет поддержку смарт контрактов - именно их мы будем использовать для реализации логики наших приложений. ## Тестовые сети Для тестирования наших приложений мы будем пользоваться публичными тестовыми сетями Ethereum. Это позволит нам создавать транзации и ничего не платить за газ. При этом они поддерживают весь функционал mainnet сети. Тестовые сети: - Ropsten (POW) - Kovan (POA) - Rinkeby (POA) - Görli (POA) :::success Все транзакции, проведенные в тестовой сети, бесплатны и никак не влияют на mainnet сеть. ::: ## JSON RPC [JSON RPC](https://www.jsonrpc.org/specification) - простой и легковесный протокол удалённого вызова процедур, использующий JSON для кодирования сообщений. JSON RPC понадобится нам для взаимодействия с узлом Ethereum - большинство ПО для нод (Geth, Parity, PyEthereum, Aleth) поддерживает JSON RPC API. С помощью JSON RPC API мы сможем создавать транзакции и взаимодействовать со смарт контрактами. Пример запроса к ноде, чтобы узнать цену газа: ```json { "jsonrpc": "2.0", "method": "eth_gasPrice", "params": [], "id":73 } ``` Ответ: ```json { "jsonrpc": "2.0", "id":73, "result": "0x09184e72a000" } ``` # Web3 Как пользователю проводить операции в блокчейне Ethereum через браузер? Для этого есть [web3.js](https://github.com/ethereum/web3.js/) - коллекция библиотек, позволяющая взаимодействовать с локальными и удаленными узлами Ethereum (использует JSON RPC). С помощью web3.js браузер может создавать транзакции, и следить за состоянием блокчейн сети. ## Metamask Metamask - это расширение для браузера, встраивающее web3 в браузер, на котором оно установленно. Таким образом, любой пользователь может взаимодействать с блокчейном Ethereum на вашем сайте. ![](https://www.ledger.com/wp-content/uploads/2019/06/assets_logo_metamask.jpg) ## Задание №1: Установка Metamask и создание аккаунта 1) Установите расширение Metamask для вашего браузера 2) Создайте новый кошелек 3) Выберите `Ropsten test network` в качестве провайдера 4) Пополните тестовый аккаунт здесь: https://faucet.metamask.io/ # Простое веб-приложение с Metamask Рассмотрим простое веб-приложение, показывающее номер последнего блока Ethereum. `index.html:` ```htmlmixed= <!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Текущий блок</title> <script type="text/javascript" src="script.js"></script> </head> <body> <p>Текущий блок: <span id='block' style="font-size: 120%">неизвестно</span></p> <button id='update-button'>Обновить</button> </body> </html> ``` `script.js:` ```javascript= window.addEventListener('load', () => { window.web3 = new Web3(window.ethereum); if (window.ethereum) { try { await ethereum.enable() } catch (error) { alert('MetaMask access is not granted!') } button = document.getElementById('update-button') blockSpan = document.getElementById('block'); button.addEventListener('click', () => { web3.eth.getBlockNumber(function(err, blockNumber) { blockSpan.textContent = blockNumber; }); }); } else { alert('MetaMask needed!') } }); ``` Файлы `index.html` и `script.js` находятся в директории с названием `content`. Как сервер будем использовать nginx в docker контейнере: Dockerfile: ```dockerfile= FROM nginx COPY content /var/www/html COPY default.conf /etc/nginx/conf.d/ ``` Docker build: ```bash docker build -t block-viewer . ``` Для запуска контейнера (предварительно заменив `/path/to/content` на путь до директории `content`): ```bash docker run -it -p 8080:80 -v /path/to/content:/var/www/html block-viewer ``` ## Задание №2: Получение баланса на веб-странице Разработайте веб-приложение, позволяющее показать текущий баланс пользователя. 1) Используйте `nginx` + `docker` 2) Баланс должен обновляться по нажатию на кнопку 3) Получение баланса: https://web3js.readthedocs.io/en/v1.2.1/web3-eth.html#getbalance ## Отправка транзакции ```javascript= web3.eth.sendTransaction({ 'to': '0x..', // адрес получателя 'value': 2077 // сумма в сатоши }) ``` Подробнее с методом `sendTransaction` можно познакомиться здесь: https://web3js.readthedocs.io/en/v1.2.1/web3-eth.html#sendtransaction ## Задание №3: Простые транзакции Модифицируйте ваше веб-приложение из задания №2 таким образом, чтобы пользователь мог: 1) Указать адрес для перевода 2) Указать сумму перевода (в сатоши) 3) По нажатию кнопки отправить транзакцию 4) Баланс должен обновляться автоматически Обменяйтесь адресами и попробуйте отправить транзакции друг другу. # Solidity Solidity - язык программирования, позволяющий разрабатывать смарт-контракты для Ethereum. Компилируется в байткод EVM (Ethereum Virtual Machine). Документация: https://solidity.readthedocs.io Пример кода на Solidity: ```javascript= pragma solidity^0.5.1; contract Storage { int public value ; address public owner; constructor(int _value) public { owner = msg.sender; value = _value; } function setValue(int _value) public { require(msg.sender == owner); value = _value; } } ``` Данный контракт имеет функционал простого хранилища единственной числовой переменной `value`. При этом любой участник блокчейн сети может увидеть это значение, а менять его может только создатель контракта `owner`. Создателем считается адрес, создавший транзакцию на создание контракта в блокчейне. Разберем код по частям: ```javascript= pragma solidity^0.5.1; ``` Указание версии компилятора, в данном случае контракт скомпилируется любой версией solc от `0.5.1` до `6.0`. ```javascript=3 contract Storage { int public value ; address public owner; ``` Объявляем переменные состояния: целочисленное значение `value` и адрес `owner`. Указываем их область видимости, в данном случае `public`, при этом геттеры будут сгенерированы автоматически. ```javascript=7 constructor(int _value) public { owner = msg.sender; value = _value; } ``` `constructor` - это специальный метод, вызывающийся ровно один раз - при создании контракта. В нашем конструкторе будут инициализироваться значения `owner` и `value`. Переменная `owner` примет значение адреса отправителя транзакции - `msg.sender` (т.е. адреса, который отправил транзакцию на создание контракта). Переменная `value` будет иметь значение, которое создатель отправит в виде аргумента `_value` при создании контракта. ```javascript=12 function setValue(int _value) public { ``` Объявляем метод `setValue`, принимающий единственный аргумент `_value` - новое значение переменной `value`. Указываем область видимости `public`, чтобы метод можно было вызвать извне. Прочитать больше про области видимости можно здесь: https://solidity.readthedocs.io/en/v0.5.3/contracts.html#visibility-and-getters ```javascript=13 require(msg.sender == owner); value = _value; ``` Так как право на изменение переменной имеет только владелец (создатель) контракта, нужно проверить адрес отправителя транзакции. Для этого можно использовать функцию `require`, аргументом которой является булевое значение (`true` или `false`). Если `require` вызвать с аргументом `false`, транзакция не будет выполнена (будет отвергнута). ## Remix [Remix](https://remix.ethereum.org) - это онлайн IDE, в которой можно разрабатывать, деплоить и тестировать смарт-контракты. Выберите окружение `Solidity`. После этого, в окне компилятора можно отметить поле `Auto compile` для удобства. Чтобы создать новый контракт, нажмите на `New File`: ![](https://i.imgur.com/ApXqi9I.png) Далее введите название контракта с расширением `.sol`. Откроется окно редактора, где можно писать код на Solidity, а также окно компилятора. Для деплоя (развертывания) контракта в блокчейне и его тестирования, в Remix есть вкладка `Deploy & run transactions`: ![](https://i.imgur.com/xFOJyEs.png) ## Задание №4: Деплой контракта через Remix и Metamask 1) Скопируйте и скомпилируйте контракт `Storage`, который мы разбирали ранее 2) С помощью Remix задеплойте контракт в тестовой сети Ropsten (выбрать провайдер `Injected Web3` можно в поле `Environment`) 3) Посмотрите на значение `owner` и `value`, попробуйте изменить значение `value` ## ABI и BIN контракта **ABI** (Application Binary Interface) - это описание методов контракта в json формате. Это описание позволяет внешним программам (например: веб-сайту, использующем web3) правильно взаимодействовать со смарт-контрактом. Пример ABI: ```json= [ { "constant": false, "inputs": [ { "internalType": "int256", "name": "_value", "type": "int256" } ], "name": "setValue", "outputs": [], "payable": false, "stateMutability": "nonpayable", "type": "function" }, { "inputs": [ { "internalType": "int256", "name": "_value", "type": "int256" } ], "payable": false, "stateMutability": "nonpayable", "type": "constructor" }, { "constant": true, "inputs": [], "name": "owner", "outputs": [ { "internalType": "address", "name": "", "type": "address" } ], "payable": false, "stateMutability": "view", "type": "function" }, { "constant": true, "inputs": [], "name": "value", "outputs": [ { "internalType": "int256", "name": "", "type": "int256" } ], "payable": false, "stateMutability": "view", "type": "function" } ] ``` Как мы видим, ABI показывает: 1. Типы и названия аргументов функции 2. Тип возвращаемых значений 3. Область видимости функции 4. Способность функции изменять состояние контракта 5. Способность функции принимать эфир **BIN** - это байткод (bytecode), в котором закодированы инструкции для EVM. Байткод контракта `Storage.sol`, который мы рассматривали ранее: ``` 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 ``` ## Пример работы с контрактом через браузер Рассмотрим пример работы с контрактом `Storage.sol` с помощью `web3`, встроенного в браузер пользователя: ```javascript= abi = "ABI контракта"; address = "адрес контракта"; function callbackSet(err, txHash) { if (err) { console.error("Ошибка при отправке транзакции"); } else { console.log("Хэш транзакции: " + txHash); } } function callbackGet(err, value) { if (err) { console.error("Ошибка при получении значения"); } else { alert("Значение: " + value); } } // Инициализация контракта на определенном адресе contract = web3.eth.contract(abi).at(address); // Вызов функции, изменяющей состояние контракта // в формате contract.methodName.sendTransaction(...args, callback) contract.setValue.sendTransaction(10, callbackSet); // Вызов функции, не изменяющей состояние контракта // в формате contract.methodName.call(...args, callback) contract.value.call(callbackGet); ``` ## Задание №5: Простой контракт и веб-приложение Разработайте смарт-контракт, позволяющий хранить эфир на его счету, и при определенной сумме на балансе контракта, позволяющий выводить их на адрес владельца контракта. Разработайте веб-приложение, позволяющее отправить на смарт-контракт средства, а также вывести их. _Подсказка_: для отправки транзакции к контракту, нужно правильно указать количество газа, т.к. стандартное количество газа для обычной транзакции - 21000, а вызов метода контракта потребляет больше. # Инструменты для разработки Dapp - [Truffle](https://github.com/trufflesuite/truffle) Фреймворк для создания и тестирования смарт-контрактов - [Ganache](https://github.com/trufflesuite/ganache) Позволяет развертывать локальный тестовый Ethereum блокчейн - Infura.io Иногда, при создании и тестировании децентрализованных приложений, удобно пользоваться сторонними API, предоставляющими Ethereum узлы, с которыми можно взаимодействовать с помощью JSON RPC. Это позволяет разработчикам не запускать и синхронизировать Etherem узел на своем компьютере.

Example	Syntax
Header	# Header
Unordered List	- Unordered List
Ordered List	1. Ordered List
Todo List	- [ ] Todo List
Blockquote	> Blockquote
Bold font	Bold font
Italics font	Italics font
~~Strikethrough~~	~~Strikethrough~~
19^th	19^th^
H₂O	H~2~O
Inserted text	++Inserted text++
Marked text	==Marked text==
Link	[link text](https:// "title")
Image	![image alt](https:// "title")
`Code`	`Code`
`var i = 0;`	```javascript var i = 0; ```
	:smile:
Externals	{%youtube youtube_id %}
L^aT_eX	$L^aT_eX$
This is a alert area.	:::info This is a alert area. :::