Как шаг за шагом создавать смарт-контракты для приложений блокчейна?

от

Самые главные криптоновости в Телеграм-канале CryptoMoon, присоединяйтесь!👇

Cryptomoon Telegram

Как шаг за шагом создавать смарт-контракты для приложений блокчейна?

Введение

Как опытный разработчик с многолетним опытом работы в индустрии блокчейнов, я могу с уверенностью сказать, что эволюция смарт-контрактов была действительно захватывающей. За прошедшие годы я кое-что узнал о том, как сделать эти цифровые электростанции более эффективными и действенными.

В быстро развивающейся сфере блокчейн-инноваций смарт-контракты являются одним из ключевых факторов, меняющих правила игры. По сути, смарт-контракты представляют собой самоисполняющиеся цифровые соглашения, положения и условия которых закодированы таким образом, что они автоматически применяются при возникновении определенных заранее определенных триггеров, что устраняет необходимость в посредниках. В основе технологии блокчейн лежат эти самодостаточные контракты.

Децентрализованные приложения (dApps) функционируют независимо от какого-либо централизованного управления благодаря использованию смарт-контрактов. Эти контракты автоматизируют транзакции и операции только при выполнении определенных условий, обеспечивая их прозрачность, безопасность и надежность. Квалифицированные разработчики, владеющие искусством создания этих смарт-контрактов, могут предлагать инновационные решения для различных секторов.

Инструменты разработки смарт-контрактов

  • Среды разработки:
    • Truffle: это среда разработки, предоставляющая набор инструментов для разработки, компиляции, связывания и развертывания смарт-контрактов.
    • Защитный шлем. Hardhat пользуется популярностью среди разработчиков благодаря своим особенностям, таким как гибкость и расширяемость. Кроме того, он имеет встроенный инструмент запуска задач и возможности управления сетью, а его функциональные возможности можно расширить с помощью плагинов.
    • Ganache: Персональный блокчейн для разработчиков Ethereum. Он используется для развертывания контрактов, разработки приложений и запуска тестов.
    • Установка и настройка сред разработки
1. Установите Node.js и настройте npm
2. Установите Truffle: npm install -g truffle
3. Установите защитный шлем:  install -save-dev hardhat
4. Установить Ганаш

Среды тестирования:

Тестирование контрактов JavaScript требует использования Mocha и Chai. Mocha служит платформой тестирования, а Chai — библиотекой утверждений. Вместе они облегчают выполнение тестов и составление тестовых утверждений.

Ganache — это персональный блокчейн для разработки Ethereum, который можно использовать для развертывания контрактов.

Рекомендации по тестированию смарт-контрактов:

  • Написание комплексных тестовых примеров
  • Использовать утверждения
  • Имитация внешних зависимостей
  • Автоматизация тестов
  • Оптимизация использования газа
  • Провести тестирование безопасности
  • Поддержка набора тестов
  • Тестовое развертывание сети

Пример использования:

const { ожидаем } = require(«chai»);

describe(«Контракт SimpleStorage», function {
it(«При развертывании должно быть присвоено начальное значение», async function {
const [owner] = await ethers.getSigners;
const SimpleStorage = await ethers.getContractFactory(“SimpleStorage”);
const simpleStorage = await SimpleStorage.deploy;

 await simpleStorage .deployed;
 expect(await simpleStorage.get).to.equal(0);
  });

it(«Должно сохранить правильное значение», async function {
const [владелец] = await ethers.getSigners;
const SimpleStorage = await ethers.getContractFactory(“SimpleStorage”);
const simpleStorage = await SimpleStorage.deploy;

await simpleStorage.deployed;

const setValue = await simpleStorage.set(42);
await setValue.wait;

    expect(await simpleStorage.get). to.equal(42);
 });
});

Создание смарт-контрактов

Жизненный цикл смарт-контракта:

Давайте посмотрим на жизненный цикл смарт-контракта.

1. Дизайн. Здесь нам нужно определить показатели дизайна, а также цель и требования контракта.
2. Разработка: Это решающий этап, на котором вам необходимо написать код контракта
3. Тестирование: Нам необходимо проверить контракт посредством тестирования
4. Развертывание: Теперь, после выполнения вышеуказанных шагов, вы можете развернуть контракт в сети.
5. Техническое обслуживание: Регулярно отслеживайте и обновляйте контракт.

Написание смарт-контрактов:

Пример базового шаблона смарт-контракта (за исключением деталей Solidity):

pragma Solidity ^0.8.0;

contract SimpleStorage {
    uint256 Private StoredData;

    function Set(uint256 x) public {
        storedData = x;

    функция получения результатов публичного просмотра (uint256) {
        return StoredData;
 }

В предоставленном коде основными элементами являются переменные (состояние), функции и триггеры (события). Функции в контракте определяют задачи, которые необходимо выполнить, а переменные состояния служат хранилищем данных.

Общие закономерности и практики:

Заводской шаблон:

Использование шаблона Factory упрощает процесс создания многочисленных экземпляров контракта. Это оказывается полезным, когда вам необходимо быстро и динамически создавать новые контракты, например создавать отдельные версии контрактов, адаптированные к различным пользователям или конкретным ситуациям.

Шаблон «Одиночка»:

Использование шаблона Singleton гарантирует, что доступен только один экземпляр контракта, и предоставляет универсальный метод взаимодействия с ним. Это особенно полезно для контрактов, касающихся глобального состояния или общих ресурсов, таких как центральный реестр или контракт, управляющий коллективными активами.

Лучшие практики для написания удобных и эффективных контрактов.

  • Делайте контракты простыми и понятными
  • Используйте описательное именование
  • Следуйте стандартам кодирования
  • Оптимизация использования газа
  • Внедрить контроль доступа
  • Проводить регулярные аудиты
  • Ведение надлежащей документации

Взаимодействие со смарт-контрактами:

Мы используем Web3.py и ether.js для взаимодействия с развернутыми контактами и фронтенд-интеграции.

Вот несколько примеров фрагментов кода:

from web3 import Web3

# Подключитесь к сети Ethereum
web3 = Web3(Web3.HTTPProvider(‘https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID’))

# Определите ABI контракта и адрес
abi =
‘[{“constant”:false”,inputs”:[{“name”:”x””,type”:” uint256″}]»,name»:»set»,»,outputs»:[]»,payable»:false,stateMutability»:»nonpayable»,»,type»:»function»},{»constant»:true, ”inputs”:[]”,name”:”get”,”outputs”:[{“name”:”””type”:”uint256″}]”,payable”:false”,stateMutability”:”view ””type”:”function”}]’
contract_address = ‘0xYourContractAddress’

# Создайте экземпляр контракта
contract = web3.eth.contract(address=contract_address, abi=abi)

# Вызов функций контракта
stored_data = Contract.functions.get.call
print(f’Stored Data: {stored_data}’)

# Отправьте транзакцию для изменения состояния контракта
tx_hash = Contract.functions.set(42).transact({‘from’: web3.eth.accounts[0]})
web3 .eth.waitForTransactionReceipt(tx_hash)

Ниже приведен фрагмент кода для интеграции внешнего интерфейса с использованием Web3,js
.



  Простое хранилище
  


  

Простое хранилище

  < p id=»”storedData»»>
  

  

Безопасность смарт-контрактов

Безопасность имеет первостепенное значение в блокчейне. Соблюдение мер и практики безопасности имеет важное значение.

Распространенные уязвимости:

Некоторые распространенные уязвимости в этой области — это повторный вход и целочисленное переполнение/недополнение.

Повторный вход относится к ситуации, когда злоумышленник вызывает смарт-контракт несколько раз, прежде чем предыдущий вызов будет полностью обработан или завершен.

Арифметические проблемы: они возникают, когда вычисления выходят за пределы максимально допустимых или наименьших числовых пределов.

Рекомендации по обеспечению безопасности:

Методы защиты смарт-контрактов:

  • Используйте последнюю версию компилятора
  • Следите за проверками-эффектами-взаимодействием
  • Ограничьте количество кода в резервных функциях.
  • Регулярно проверяйте договоры.

Использование библиотек и фреймворков для повышения безопасности:

OpenZeppelin — это набор проверенных и безопасных смарт-контрактов, обеспечивающих надежную защиту ваших собственных контрактов в сообществе блокчейнов Ethereum.

Инструменты аудита:

МифX

MythX — это инструмент анализа безопасности, который выполняет сканирование безопасности в ваших смарт-контрактах.

 Шаги по интеграции MythX в рабочий процесс разработки:

  • Зарегистрируйтесь на MythX,
  • настроить свой проект 
  • запустить сканирование, чтобы идентифицировать
  • исправить проблемы с безопасностью.                     

Скольжение

Такой инструмент, как Slither, проверяет смарт-контракты Solidity на предмет потенциальных ошибок и проблем безопасности. Вместо выполнения кода он тщательно проверяет его на наличие возможных проблем. Slither помогает выявить распространенные уязвимости в вашем коде, предлагая предложения по повышению его качества и безопасности.

Проведение аудита безопасности смарт-контрактов:

  • Проверьте код на наличие уязвимостей
  • Используйте автоматизированные инструменты
  • Устраните выявленные проблемы перед окончательным развертыванием.

Развертывание и взаимодействие

Стратегии развертывания:

Тестовые сети:

Проще говоря, тестовые сети — это копии системы блокчейна Ethereum, где вместо реальных используется «фиктивный» или «тестовый» эфир. Эти сети служат разработчикам испытательной площадкой для проверки и отладки смарт-контрактов перед их развертыванием в реальной сети Ethereum (основной сети).

  •  Rinkeby: тестовая сеть с подтверждением полномочий, которая работает и не выходит из строя.
  •  Ropsten: тестовая сеть с доказательством работы, которая очень похожа на основную сеть Ethereum.
  •  Кован: Еще одна тестовая сеть с подтверждением авторитетности, известная своей быстрой и стабильной работой.

Настройка тестовых сетей для развертывания:

//В Truffle
module.exports = {
  networks: {
    rinkeby: {
      provider: => new HDWalletProvider(mnemonic, `https://rinkeby.infura.io /v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID`),
network_id: 4,       // Идентификатор Ринкеби
      gas: 4500000,        // У Ринкеби меньший лимит блоков, чем у основной сети
      gasPrice: 10000000000

      };

///Разверните контракт:
trufflemigrate -networkrinkeby

Наконец проверьте развернутый контракт на Etherscan или другом подобном обозревателе блоков.

Основные сети

На этой основной платформе Ethereum происходят настоящие транзакции, и при развертывании они выполняются с настоящим Ether.

Конфигурация сети:

Module.exports = {
  networks: {
    mainnet: {
provider: => new HDWalletProvider(mnemonic, `https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID`),< br/>      network_id: 1,       // Идентификатор основной сети
      gas: 4500000,        // Лимит блоков основной сети
      gasPrice: 10000000000 // 10 гвэй (в вэй)
      } бр/>};

Соображения по оптимизации газа:

Повышение эффективности использования газа может значительно снизить затраты на развертывание вашего смарт-контракта и сделать его работу более гладкой.

  • Минимизируйте операции хранения
  • Выполнение пакетных операций
  • Используйте эффективные типы данных
  • Избегайте динамических массивов в хранилище

Взаимодействие и интеграция

Межсетевая совместимость:

Межцепочные взаимодействия используются для обеспечения совместимости.

Методы взаимодействия с несколькими сетями блокчейнов:

Атомарные свопы: 

Как криптоинвестор, я ценю платформы, которые позволяют мне обменивать активы между двумя разными блокчейнами, не прибегая к помощи стороннего посредника. Эти системы часто используют контракты с блокировкой времени хэширования (HTLC) для обеспечения гарантий: они гарантируют, что все условия выполняются обеими сторонами, участвующими в транзакции.

Протоколы совместимости:

Polkadot и Cosmos обеспечивают бесперебойную связь и сотрудничество между различными блокчейнами, используя протокол межблокчейн-связи (IBC), который позволяет им легко отправлять сообщения друг другу.

API и оракулы:

Оракулы выступают в роли посредников, предоставляя внешнюю информацию для смарт-контрактов. По сути, они устраняют разрыв между технологией блокчейна и источниками вне цепочки, позволяя смарт-контрактам взаимодействовать с реальными данными и событиями.

 Зачем использовать оракулы?

Проще говоря, смарт-контракты не имеют возможности получать информацию из внешних источников, таких как базы данных или API. Однако оракулы выступают в роли посредников, которые передают реальные данные, необходимые для смарт-контрактов, что позволяет им динамически реагировать на внешние события, что делает их более практичными и универсальными.

Chainlink широко признана одной из лучших децентрализованных платформ Oracle. Он позволяет смарт-контрактам взаимодействовать с различными внешними источниками данных, веб-API и обычными банковскими системами.

Как исследователь, я считаю, что интерфейсы прикладного программирования (API) служат мостом, соединяющим смарт-контракты с внешними ресурсами и данными, тем самым значительно расширяя их возможности. Это соединение позволяет смарт-контрактам взаимодействовать не только с финансовыми информационными системами, но и с популярными платформами социальных сетей.

Дополнительные темы

Обновляемые смарт-контракты:

Шаблоны прокси. Прокси позволяют обновлять контракт без изменения адреса контракта.

Методы обновления. Внедрите в действие шаблоны, позволяющие обновлять логику, сохраняя при этом данные нетронутыми.

Решения уровня 2:

Решения уровня 2 используются для масштабируемости.

Биткойн использует Lightning Network в качестве автономного решения для более быстрых и доступных транзакций. По сути, он создает сеть каналов оплаты среди пользователей.

В Ethereum в качестве решений для масштабирования используются плазма и накопительные пакеты. Эти инструменты управляют транзакциями за пределами основной цепочки, предоставляя краткое изложение или «резюме» основной цепочки. Такое снижение рабочей нагрузки на основной блокчейн позволяет повысить эффективность.

Применение из реальной жизни и практические примеры

Анализ тематического исследования:

Мы можем взять пример Uniswap: децентрализованную биржу.

Обзор проекта: Речь идет о децентрализованной бирже (DEX), построенной на Ethereum, где система маркет-мейкера позволяет торговать токенами ERC-20 через пулы ликвидности.

Пулы ликвидности для бесперебойных транзакций, основные контракты системы Automated Market Maker (AMM) для создания новых торговых пар и контракты, управляющие маршрутизацией торговых операций.

Передовая практика:  регулярные проверки безопасности, улучшение использования газа и налаживание процесса принятия решений сообществом с помощью токена UNI.

Разработка проекта:

Руководство по запуску и управлению проектом смарт-контракта:

Определите объем проекта: выявление и исследование проблем
Выберите правильную блокчейн-платформу
Разработайте смарт-контракт: проверьте архитектуру, безопасность и оптимизацию
Разработайте и протестируйте
Разверните и поддерживайте

Основные соображения по планированию и реализации проекта.

  • Пользовательский опыт (UX)
  • Участие сообщества
  • Соответствие нормативным требованиям
  • Устойчивость.

Заключение

Прежде чем закончить, давайте посмотрим на будущие тенденции. Что будет в смарт-контрактах? 

Использование инновационных технологий, таких как доказательство с нулевым разглашением (ZKP) и децентрализованных автономных организаций (DAO), а также более широкое внедрение решений уровня 2 для масштабируемости, может произвести революцию в будущих разработках и приложениях. Используя эти инструменты, смарт-контракты будут продолжать способствовать развитию новых концепций в различных секторах, стремясь оптимизировать процессы, повышать прозрачность и обеспечивать безопасность.

Придерживаясь этих методов и лучших практик, разработчики могут создавать, инициировать и поддерживать интеллектуальные контракты во всех проектах, связанных с блокчейном. Развивающаяся среда блокчейн-технологий предлагает множество возможностей для инноваций и творчества. Продолжайте программировать с радостью!

Смотрите также

2024-08-03 11:38