Pythoni nutilepingud: Ethereum Virtual Machine'i võimsuse vallandamine

Ethereumi-suguste krüptovaluutade eestvedamisel toimunud plokiahela revolutsioon on toonud kaasa paradigma muutuse selles, kuidas me mõtleme usaldusest, läbipaistvusest ja detsentraliseeritud süsteemidest. Selle revolutsiooni keskmes on nutilepingute kontseptsioon – isetäituvad lepingud, mille tingimused on otse koodi kirjutatud. Kuigi Solidity on olnud domineeriv keel nutilepingute kirjutamiseks Ethereum Virtual Machine'il (EVM), on kasvav huvi Pythoni kasutamise vastu, mis on tuntud oma loetavuse, ulatuslike teekide ja arendajasõbralikkuse poolest. See postitus süveneb Pythoni põnevasse potentsiaali nutilepingute arendamisel EVM-il, uurides tööriistu, kontseptsioone ja parimaid tavasid, mis võimaldavad arendajatel üle maailma selle võimsust ära kasutada.

Ethereum Virtual Machine (EVM): Ethereumi südamepuu

Enne kui süveneme Pythoni nutilepingutesse, on oluline mõista keskkonda, milles need toimivad: Ethereum Virtual Machine (EVM). EVM on detsentraliseeritud, Turing-täielik virtuaalmasin, mis täidab nutilepinguid Ethereumi võrgus. Mõelge sellele kui globaalsele, hajutatud arvutile, mis käitab koodi deterministlikul ja kontrollitaval viisil tuhandete sõlmede kaudu. Iga Ethereumi võrgu sõlm käitab EVM-i eksemplari, tagades nutilepingute täitmise järjepidevuse ja võltsimiskindluse.

EVM-i peamised omadused:

• Detsentraliseeritud: See pole üks server, vaid arvutivõrk.
• Deterministlik: Sama sisendi ja oleku korral annab EVM alati sama väljundi. See on konsensuse jaoks kriitilise tähtsusega.
• Turing-täielik: See suudab sooritada mis tahes arvutust, mida tavaline arvuti suudab, võimaldades keerulist nutilepingute loogikat.
• Gaasimehhanism: Iga operatsioon EVM-is maksab teatud koguse 'gaasi', mis makstakse Etheris. See hoiab ära lõputud tsüklid ja motiveerib tõhusat koodi.
• Liivakastikeskkond: Nutilepingud töötavad isoleeritud keskkonnas, vältides nende juurdepääsu vastuvõtvasse süsteemi või selle mõjutamist.

EVM töötab baiditasemel. Kuigi sellised keeled nagu Solidity kompileeritakse EVM-i baitkoodiks, tekib küsimus: kas saame Pythonit selleks otse või kaudselt kasutada?

Pythoni veetlus plokiahela arenduses

Pythoni populaarsus on vaieldamatu. Selle selge süntaks, ulatuslik standardteek ja elav kogukond on teinud sellest paljude rakenduste jaoks eelistatud keele, alates veebiarendusest ja andmeteadusest kuni masinõppe ja automatiseerimiseni. Need tugevused kanduvad märkimisväärselt hästi üle plokiahela maailma:

• Loetavus ja lihtsus: Pythoni puhas süntaks vähendab oluliselt nutilepingute programmeerimisega alustavate arendajate õppimiskõverat. See ligipääsetavus võib demokratiseerida plokiahela arendust, meelitades ligi laiema talentide hulga kogu maailmas.
• Ulatuslik ökosüsteem ja teegid: Pythonil on võrratu teekide kogu peaaegu iga ülesande jaoks. See tähendab, et arendajad saavad kasutada olemasolevaid tööriistu andmete manipuleerimiseks, krüptograafiaks, võrgunduseks ja muuks, kiirendades arendustsükleid.
• Arendaja tootlikkus: Pythoni koodi lihtsus kirjutamisel ja testimisel toob üldiselt kaasa suurema arendaja tootlikkuse. See on eriti kasulik kiire tempoga plokiahela ruumis, kus kiire kordamine on sageli vajalik.
• Kogukonna tugi: Massiivne ja aktiivne Pythoni kogukond tähendab rohkelt ressursse, õpetusi ja foorumeid abi saamiseks. See globaalne tugivõrgustik on arendajatele väljakutsetega silmitsi seistes hindamatu.

Pythoni ja EVM-i sildamine: Vyper, Pythonilik nutilepingute keel

Kuigi Python ise ei kompileeru otse EVM-i baitkoodiks, on plokiahela kogukond välja töötanud lahendusi selle lünga ületamiseks. Nende seas kõige silmapaistvam on Vyper. Vyper on lepingutele orienteeritud programmeerimiskeel, mis jagab olulisi süntaktilisi sarnasusi Pythoniga. See on loodud turvaliseks, auditeeritavaks ja hõlpsasti kirjutatavaks, spetsiaalselt EVM-i jaoks.

Vyperi disainifilosoofia rõhutab selgust ja turvalisust sõnakuse asemel. See piirab tahtlikult teatud Pythonis (ja Soliditys) leiduvaid funktsioone, mis võivad viia haavatavusteni või muuta koodi auditeerimise keerulisemaks. See turvalisusele keskendumine teeb sellest atraktiivse valiku kriitiliste nutilepingute kirjutamiseks.

Kuidas Vyper töötab:

• Pythonilik süntaks: Vyperi kood näeb välja ja tundub nagu Python, muutes selle Pythoni arendajatele tuttavaks.
• Kompileerimine EVM-i baitkoodiks: Vyperi lähtekood kompileeritakse EVM-i baitkoodiks, mille saab seejärel Ethereumi plokiahelasse juurutada.
• Turvalisuse fookus: Vyper jõustab rangemaid reegleid ja puuduvad teatud keerulised funktsioonid, mida saab ära kasutada. Näiteks ei ole sellel pärilust samamoodi nagu Solidityl ja see taotleb ennustatavamaid gaasikulusid.
• Auditeerimise lihtsus: Lihtsam süntaks ja vähendatud funktsioonide komplekt muudavad Vyperi lepingud audiitoritel lihtsamini üle vaadatavaks ja arendajatel arusaadavaks.

Näide: Lihtne märgi leping Vyperis

Vaatame lihtsustatud näidet märgi lepingust Vyperis, et illustreerida selle Pythonilikku olemust:

            # SPDX-License-Identifier: MIT

# Lihtsustatud ERC20-sarnane märgi leping

owner: public(address)
total_supply: public(uint256)
balances: HashMap[address, uint256]

@external
def __init__():
    self.owner = msg.sender
    self.total_supply = 1_000_000 * 10**18  # 1 miljon märki 18 detsimaaliga
    self.balances[msg.sender] = self.total_supply

@external
def transfer(_to: address, _value: uint256) -> bool:
    assert _value <= self.balances[msg.sender], "Ebapiisav saldo"
    self.balances[msg.sender] -= _value
    self.balances[_to] += _value
    log Transfer(msg.sender, _to, _value)
    return True

@external
def get_balance(_owner: address) -> uint256:
    return self.balances[_owner]

            

              
                Copy
              
            
          

Pange tähele sarnasust Pythoniga: funktsioonide definitsioonid dekoraatoritega (`@external`), muutujate deklaratsioonid tüübihintidega ja standardne juhtimisvoog. See muudab Pythoni arendajate jaoks ülemineku palju sujuvamaks.

Muud lähenemisviisid ja teegid

Kuigi Vyper on peamine pühendatud Pythonilik nutilepingute keel, on ka teisi tööriistu ja teeke, mis hõlbustavad Pythoni suhtlust EVM-iga:

• Web3.py: See on oluline teek Ethereumi plokiahelaga Pythonist suhtlemiseks. See võimaldab teil ühenduda Ethereumi sõlmega (nagu Ganache, Infura või kohalik sõlm), saata tehinguid, pärida plokiahela andmeid ja juurutada Soliditys või Vyperis kirjutatud lepinguid. Web3.py ise ei kirjuta nutilepinguid, kuid on oluline nende haldamiseks ja nendega suhtlemiseks.
• Brownie: Pythoni-põhine arendus- ja testimisraamistik nutilepingute jaoks. Brownie lihtsustab nutilepingute loomise, testimise ja juurutamise protsessi, pakkudes funktsioone nagu projektihaldur, ülesannete käivitaja ja integreeritud konsool. See töötab sujuvalt Solidity ja Vyperiga.
• Eth-Brownie: (sageli kasutatakse Browniega vaheldumisi) – võimas arendusraamistik Pythonis kirjutatud Ethereumi nutilepingute jaoks. See pakub mugavat viisi sõltuvuste haldamiseks, lepingute kompileerimiseks, testide käivitamiseks ja plokiahelaga suhtlemiseks.

Need tööriistad annavad Pythoni arendajatele võimaluse luua keerukaid detsentraliseeritud rakendusi (dApps), abstraheerides paljud plokiahela interaktsiooni madala taseme keerukused.

Turvaliste nutilepingute kirjutamine Pythoniga (Vyper)

Turvalisus on nutilepingute arenduses esmatähtis. Viga nutilepingus võib põhjustada märkimisväärseid rahalisi kaotusi ja mainele korvamatut kahju. Vyperi disain edendab loomupäraselt turvalisust, kehtestades piiranguid. Kuid arendajad peavad siiski järgima parimaid tavasid:

Parimad tavad turvaliste nutilepingute jaoks:

• Hoidke see lihtne: Keeruline kood on vastuvõtlikum vigadele ja haavatavustele. Järgige oma lepingu jaoks vajalikku olulist loogikat.
• Põhjalik testimine: Kirjutage kõigi lepingu funktsioonide jaoks põhjalikud üksustestid ja integratsioonitestid. Tõhusa testimise jaoks kasutage selliseid raamistikke nagu Brownie.
• Mõistke gaasikulusid: Ebatõhus kood võib viia ülemäära kõrgete gaasitasudeni, mis mõjutab kasutajakogemust ja võib muuta lepingu ebökonoomseks. Vyper püüab ennustatavuse poole, kuid teadlikkus on võtmetähtsusega.
• Reentrancy rünnakud: Olge teadlik reentrancy haavatavustest, kus väline leping saab tagasi helistavasse lepingusse tagasi helistada enne esialgse täitmise lõppemist, potentsiaalselt tühjendades vahendeid. Vyperi disain leevendab mõningaid neist riskidest.
• Täisarvude ületäitumine/alavool: Kuigi Vyper kasutab mõnede toimingute jaoks suvalise täpsusega täisarvusid, peavad arendajad siiski olema teadlikud potentsiaalsetest ületäitumise või alavoolu probleemidest, eriti kui tegemist on väliste sisendite või arvutustega.
• Juurdepääsukontroll: Rakendage tugevaid juurdepääsukontrolli mehhanisme, et tagada ainult volitatud aadresside tundlike toimingute teostamine. Kasutage modifikaatoreid nagu `owner` või rollipõhist juurdepääsukontrolli.
• Välised kõned: Olge ettevaatlik, kui teete kõnesid välistele lepingutele. Kontrollige tagastusväärtusi ja arvestage võimalusega, et väline leping käitub ootamatult.
• Auditid: Iga tootmiseks valmis nutilepingu puhul on professionaalne turvaaudit asendamatu. Kaasake oma koodi ülevaatamiseks mainekaid auditeerimisfirmasid.

Näide: Juurdepääsukontroll Vyperis

Siin on, kuidas te võiksite Vyperis rakendada lihtsa omanikupõhise juurdepääsukontrolli:

            
# SPDX-License-Identifier: MIT

owner: public(address)

@external
def __init__():
    self.owner = msg.sender

# Modifikaator juurdepääsu piiramiseks omanikule
@modifier
def only_owner():
    assert msg.sender == self.owner, "Ainult omanik saab seda funktsiooni kutsuda"
    assert.gas_left(GAS_MAINTENANCE_THRESHOLD) # Näide gaasikontrollist
    init_gas_left = gas_left()
    
    @external
    def __default__()(_data: bytes) -> bytes32:
        # Modifitseeritud funktsiooni loogika asuks siin
        # Selle näite puhul tagastame lihtsalt tühiväärtuse
        pass

    # Järgmised read on kontseptuaalselt kohad, kus pakendatud funktsiooni kood täidetaks
    # Tegelikus Vyperis käsitletakse seda kompilaatori poolt otsemini
    # Demonstratsiooni eesmärgil kujutame ette, et kaunistatud funktsiooni keha täidetakse siin
    
    # Näide algse funktsiooniloogika täitmisest pärast kontrolle
    # See osa on demonstratsiooni eesmärgil kontseptuaalne, tegelik Vyper käsitleb seda sisemiselt
    # Oletame, et siin toimub mingi operatsioon...
    
    # Järgmine rida on kohatäide sellele, mida algne funktsioon tagastaks
    # Reaalses stsenaariumis tagastaks kaunistatud funktsioon oma spetsiifilise väärtuse
    return as_bytes32(0)

@external
@only_owner
def withdraw_funds():
    # Seda funktsiooni saab kutsuda ainult omanik
    # Kohatäide raha väljavõtmise loogika jaoks
    pass

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites tagab modifikaator `@only_owner`, et ainult lepingu juurutanud aadress (`self.owner`) saab täita funktsiooni `withdraw_funds`. See muster on ülioluline tundlike toimingute haldamiseks plokiahelas.

Pythoni (Vyperi) kasutamise eelised nutilepingute jaoks

Pythoni tööriistade, nagu Vyper, valimine nutilepingute arendamiseks pakub mitmeid selgeid eeliseid:

• Madalam sisenemisbarjäär: Suurele globaalsele Pythoni arendajate hulgale pakub Vyper palju leebemat õppimiskõverat võrreldes Solidity nullist omandamisega. See võib märkimisväärselt kiirendada plokiahela tehnoloogia kasutuselevõttu.
• Parem loetavus ja hooldatavus: Pythoni omane loetavus tähendab selgemat ja paremini hooldatavat nutilepingute koodi. See on elutähtis pikaajalise projektijuhtimise ja koostöö jaoks, eriti rahvusvahelistes meeskondades.
• Kiire prototüüpimine ja arendus: Pythoni ulatuslike teekide ja Vyperi arendajasõbralikkuse ärakasutamine võimaldab kiiremaid arendustsükleid ja dAppide kiiremat prototüüpimist.
• Fookus turvalisusele: Vyperi disainivalikud prioritiseerivad turvalisust ja auditeeritavust, aidates arendajatel vaikimisi luua vastupidavamaid lepinguid.
• Tööriistad ja integratsioon: Pythoni küps ökosüsteem pakub suurepäraseid tööriistu testimiseks, silumiseks ja nutilepingutega suhtlemiseks (nt Web3.py, Brownie), lihtsustades kogu arendusvoogu.

Väljakutsed ja kaalutlused

Vaatamata eelistele kaasneb Pythoni kasutamisega nutilepingute jaoks ka väljakutseid:

• EVM-i piirangud: EVM-il endal on piirangud ja spetsiifilised gaasikulud seoses toimingutega. Arendajad peavad neid nüansse mõistma, olenemata kasutatavast kõrgkeelest.
• Vyperi funktsioonide komplekt: Kuigi Vyperi vähendatud funktsioonide komplekt suurendab turvalisust, võib see muuta teatud keerulised mustrid või optimeerimised Solidityga võrreldes keerulisemaks. Arendajad peavad nende piirangutega kohanema.
• Kogukond ja kasutuselevõtt: Kuigi kasvav, on Vyperi ja Pythoni nutilepingute arenduskogukond väiksem kui Solidity oma. See võib tähendada vähem eelvalmistatud teeke, näiteid ja hõlpsasti kättesaadavaid sügavate teadmistega arendajaid.
• Tööriistade küpsus: Kuigi Pythoni tööriistad plokiahela jaoks on suurepärased, on Solidity tööriistade ökosüsteem (nt Hardhat, Truffle) vaieldamatult küpsem ja sellel on suurem kasutajaskond.
• Gaasi optimeerimine: Optimaalse gaasitõhususe saavutamine võib kõrgkeeltes mõnikord olla keerulisem. Arendajad peavad olema hoolsad tõhusa koodi kirjutamisel ja mõistma, kuidas nende Vyperi kood EVM-i baitkoodiks tõlgitakse.

Pythoni nutilepingute tulevik

Plokiahela arenduse maastik areneb pidevalt. Pythoni roll selles evolutsioonis tõenäoliselt kasvab:

• Vyperi suurenenud kasutuselevõtt: Kuna rohkem arendajaid avastab Vyperi eeliseid, eeldatakse selle kasutuselevõtu suurenemist, mis toob kaasa suurema kogukonna ning rikkama tööriistade ja ressursside ökosüsteemi.
• Koostalitlusvõime: Käivad jõupingutused erinevate nutilepingute keelte ja platvormide vahelise koostalitlusvõime parandamiseks. See võib viia Pythoni-põhiste nutilepingute sujuvamani integreerimiseni olemasolevate Solidity-põhiste süsteemidega.
• 2. kihi lahendused: 2. kihi skaleerimislahenduste tõusuga vähenevad nutilepingute juurutamise kulud ja keerukus. See võib muuta Pythonilikud nutilepingud laiemale rakenduste ringile kättesaadavamaks ja praktilisemaks.
• Haridus ja ressursid: Kuna nõudlus plokiahela arendajate järele kasvab globaalselt, muutuvad Pythoni-põhiste nutilepingute arenduse haridusressursid tõenäoliselt kättesaadavamaks, vähendades veelgi sisenemisbarjääri.

Alustamine Pythoni nutilepingute arendusega

Kas olete valmis alustama nutilepingute loomist Pythoniga? Siin on teekond:

1. Installige Python: Veenduge, et teie süsteemi on installitud Pythoni uusim versioon.
2. Installige Vyper: Järgige ametlikku Vyperi dokumentatsiooni kompilaatori installimiseks.
3. Installige arendusraamistik: Installige Brownie (või mõni muu raamistik nagu ApeWorX) oma projektide haldamiseks, testimiseks ja juurutamiseks. Kasutage pipi: `pip install eth-brownie`.
4. Seadistage kohalik plokiahel: Kasutage Ganache'i või Hardhat Networki kohalikuks arenduseks ja testimiseks, ilma et tekiks tegelikke gaasikulusid.
5. Kirjutage oma esimene leping: Alustage lihtsate näidetega, nagu varem näidatud märgi leping, ja suurendage järk-järgult keerukust.
6. Testige rangelt: Kirjutage kõigi oma lepingu funktsioonide jaoks ulatuslikud testid.
7. Õppige kogukonnalt: Suhelge Vyperi ja Brownie kogukondadega toe ja teadmiste jagamiseks.
8. Uurige Web3.py-d: Saate aru, kuidas suhelda oma juurutatud lepingutega Pythoni rakendusest, kasutades Web3.py-d.

Kokkuvõte

Python oma ligipääsetava süntaksi ja võimsa ökosüsteemiga rajab olulist nišši nutilepingute arenduse maailmas. Selliste keelte nagu Vyper ja tugevate arendusraamistike nagu Brownie kaudu saavad Pythoni arendajad nüüd kindlalt luua, testida ja juurutada nutilepinguid Ethereum Virtual Machine'il. Kuigi väljakutsed jäävad, teeb suurenenud arendaja tootlikkuse, parema loetavuse ja madalama sisenemisbarjääri eelised Pythonist atraktiivse valiku detsentraliseeritud rakenduste arenduse tulevikuks. Neid tööriistu ja parimaid tavasid omaks võttes saavad arendajad üle maailma panustada tärkavasse Web3 ökosüsteemi ja avada uusi võimalusi detsentraliseeritud tuleviku jaoks.

Plokiahela tehnoloogia globaalne olemus tähendab, et koostööd ja kasutusmugavust soodustavad tööriistad ja keeled saavutavad loomulikult tuntuse. Python oma universaalse veetlusega on ideaalselt positsioneeritud mängima suuremat rolli nutilepingute ja detsentraliseeritud innovatsioonide järgmise põlvkonna kujundamisel.