Python 스마트 계약: 이더리움 가상 머신에서 잠재력 발휘하기

이더리움과 같은 암호화폐가 주도하는 블록체인 혁명은 신뢰, 투명성, 탈중앙화 시스템에 대한 우리의 사고방식에 패러다임의 전환을 가져왔습니다. 이 혁명의 핵심에는 스마트 계약이라는 개념, 즉 계약 조건이 코드로 직접 작성된 자체 실행 계약이 있습니다. Solidity가 이더리움 가상 머신(EVM)에서 스마트 계약을 작성하는 데 지배적인 언어였지만, 가독성, 광범위한 라이브러리, 개발자 친화성으로 유명한 Python을 활용하려는 관심이 커지고 있습니다. 이 게시물은 EVM에서 스마트 계약 개발을 위한 Python의 흥미로운 잠재력을 탐구하며, 전 세계 개발자들이 그 힘을 활용할 수 있도록 하는 도구, 개념 및 모범 사례를 살펴봅니다.

이더리움 가상 머신(EVM): 이더리움의 심장

Python 스마트 계약에 뛰어들기 전에, 그것들이 작동하는 환경인 이더리움 가상 머신(EVM)을 이해하는 것이 중요합니다. EVM은 이더리움 네트워크에서 스마트 계약을 실행하는 분산형 튜링 완전 가상 머신입니다. 수천 개의 노드에 걸쳐 결정론적이고 검증 가능한 방식으로 코드를 실행하는 글로벌 분산 컴퓨터라고 생각하면 됩니다. 이더리움 네트워크의 모든 노드는 EVM 인스턴스를 실행하여 스마트 계약 실행이 일관되고 변조 방지됨을 보장합니다.

EVM의 주요 특징:

• 탈중앙화: 단일 서버가 아닌 컴퓨터 네트워크입니다.
• 결정론적: 동일한 입력과 상태가 주어지면 EVM은 항상 동일한 출력을 생성합니다. 이는 합의에 매우 중요합니다.
• 튜링 완전: 일반 컴퓨터가 수행할 수 있는 모든 계산을 수행할 수 있어 복잡한 스마트 계약 로직이 가능합니다.
• 가스 메커니즘: EVM의 모든 작업에는 '가스'라는 특정 비용이 발생하며, 이는 이더로 지불됩니다. 이는 무한 루프를 방지하고 효율적인 코드 작성을 장려합니다.
• 샌드박스 환경: 스마트 계약은 격리된 환경에서 실행되어 호스트 시스템에 접근하거나 영향을 미치는 것을 방지합니다.

EVM은 바이트코드 수준에서 작동합니다. Solidity와 같은 언어는 EVM 바이트코드로 컴파일되지만, 다음과 같은 의문이 생깁니다. 이 목적을 위해 Python을 직접 또는 간접적으로 활용할 수 있을까요?

블록체인 개발에서 Python의 매력

Python의 인기는 부인할 수 없습니다. 명확한 구문, 광범위한 표준 라이브러리, 활발한 커뮤니티 덕분에 웹 개발 및 데이터 과학에서 머신러닝 및 자동화에 이르기까지 광범위한 애플리케이션을 위한 주요 언어가 되었습니다. 이러한 강점은 블록체인 세계에도 놀랍도록 잘 적용됩니다.

• 가독성 및 단순성: Python의 깔끔한 구문은 스마트 계약 프로그래밍을 처음 접하는 개발자의 학습 곡선을 크게 줄여줍니다. 이러한 접근성은 블록체인 개발을 민주화하고 전 세계적으로 더 넓은 인재 풀을 유치할 수 있습니다.
• 방대한 생태계 및 라이브러리: Python은 거의 모든 작업을 위한 비교할 수 없는 라이브러리 컬렉션을 자랑합니다. 이는 개발자가 데이터 조작, 암호화, 네트워킹 등과 같은 작업을 위해 기존 도구를 활용하여 개발 주기를 가속화할 수 있음을 의미합니다.
• 개발자 생산성: Python 코드를 작성하고 테스트하는 용이성은 일반적으로 개발자 생산성을 높입니다. 이는 빠른 반복이 종종 필요한 빠르게 변화하는 블록체인 공간에서 특히 유용합니다.
• 커뮤니티 지원: 방대하고 활발한 Python 커뮤니티는 도움을 위한 풍부한 자료, 튜토리얼 및 포럼을 의미합니다. 이 글로벌 지원 네트워크는 어려움을 겪는 개발자에게 매우 중요합니다.

Python과 EVM 연결하기: Pythonic 스마트 계약 언어 Vyper

Python 자체는 EVM 바이트코드로 직접 컴파일되지 않지만, 블록체인 커뮤니티는 이러한 격차를 해소하기 위한 솔루션을 개발했습니다. 이 중 가장 중요한 것은 Vyper입니다. Vyper는 Python과 중요한 구문적 유사성을 공유하는 계약 지향 프로그래밍 언어입니다. 특히 EVM을 위해 안전하고 감사 가능하며 작성하기 쉽도록 설계되었습니다.

Vyper의 설계 철학은 장황함보다 명확성과 보안을 강조합니다. 의도적으로 Python(및 Solidity)에서 발견되는 특정 기능을 제한하여 취약점을 유발하거나 코드를 감사하기 어렵게 만들 수 있는 요소를 제거합니다. 이러한 보안 중심 접근 방식은 중요한 스마트 계약을 작성하는 데 매력적인 옵션이 됩니다.

Vyper 작동 방식:

• Pythonic 구문: Vyper 코드는 Python과 비슷하게 보이고 느껴져 Python 개발자에게 익숙합니다.
• EVM 바이트코드 컴파일: Vyper 소스 코드는 EVM 바이트코드로 컴파일되며, 이는 이더리움 블록체인에 배포될 수 있습니다.
• 보안 중점: Vyper는 더 엄격한 규칙을 적용하고 악용될 수 있는 특정 복잡한 기능이 없습니다. 예를 들어, Solidity와 같은 방식으로 상속을 지원하지 않으며, 더 예측 가능한 가스 비용을 목표로 합니다.
• 감사 용이성: 더 간단한 구문과 축소된 기능 세트는 감사자가 Vyper 계약을 더 쉽게 검토하고 개발자가 이해하기 쉽게 만듭니다.

예시: Vyper로 작성된 간단한 토큰 계약

Vyper에서 토큰 계약의 간소화된 예를 살펴보며 Pythonic 특성을 설명하겠습니다.

            # SPDX-License-Identifier: MIT

# A simplified ERC20-like token contract

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 million tokens with 18 decimal places
    self.balances[msg.sender] = self.total_supply

@external
def transfer(_to: address, _value: uint256) -> bool:
    assert _value <= self.balances[msg.sender], "Insufficient balance"
    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
              
            
          

데코레이터(`@external`)가 있는 함수 정의, 타입 힌트가 있는 변수 선언, 표준 제어 흐름 등 Python과의 유사성에 주목하십시오. 이는 Python 개발자에게 훨씬 더 부드러운 전환을 가능하게 합니다.

다른 접근 방식 및 라이브러리

Vyper가 주요 전용 Pythonic 스마트 계약 언어이지만, 다른 도구 및 라이브러리도 Python과 EVM의 상호 작용을 용이하게 합니다.

• Web3.py: 이것은 Python에서 이더리움 블록체인과 상호 작용하기 위한 중요한 라이브러리입니다. 이더리움 노드(Ganache, Infura 또는 로컬 노드와 같은)에 연결하고, 트랜잭션을 보내고, 블록체인 데이터를 쿼리하며, Solidity 또는 Vyper로 작성된 계약을 배포할 수 있습니다. Web3.py 자체는 스마트 계약을 작성하지 않지만, 스마트 계약을 관리하고 상호 작용하는 데 필수적입니다.
• Brownie: 스마트 계약을 위한 Python 기반 개발 및 테스트 프레임워크입니다. Brownie는 프로젝트 관리자, 태스크 러너, 통합 콘솔과 같은 기능을 제공하여 스마트 계약을 구축, 테스트 및 배포하는 프로세스를 간소화합니다. Solidity 및 Vyper와 원활하게 작동합니다.
• Eth-Brownie: (Brownie와 종종 상호 교환적으로 사용됨) - Python으로 작성된 이더리움 스마트 계약을 위한 강력한 개발 프레임워크입니다. 종속성을 관리하고, 계약을 컴파일하고, 테스트를 실행하고, 블록체인과 상호 작용하는 편리한 방법을 제공합니다.

이러한 도구는 Python 개발자가 블록체인 상호 작용의 많은 저수준 복잡성을 추상화하여 복잡한 탈중앙화 애플리케이션(dApps)을 구축할 수 있도록 지원합니다.

Python (Vyper)으로 안전한 스마트 계약 작성하기

스마트 계약 개발에서 보안은 가장 중요합니다. 스마트 계약의 버그는 상당한 재정적 손실과 명성에 돌이킬 수 없는 손상을 초래할 수 있습니다. Vyper의 설계는 제한을 두어 본질적으로 보안을 촉진합니다. 그러나 개발자는 여전히 모범 사례를 준수해야 합니다.

안전한 스마트 계약을 위한 모범 사례:

• 간단하게 유지: 복잡한 코드는 오류 및 취약점에 더 취약합니다. 계약에 필요한 필수 로직을 고수하십시오.
• 철저한 테스트: 모든 계약 기능에 대해 포괄적인 단위 테스트 및 통합 테스트를 작성하십시오. 효율적인 테스트를 위해 Brownie와 같은 프레임워크를 사용하십시오.
• 가스 비용 이해: 비효율적인 코드는 과도하게 높은 가스 수수료로 이어져 사용자 경험에 영향을 미치고 잠재적으로 계약을 비경제적으로 만들 수 있습니다. Vyper는 예측 가능성을 목표로 하지만, 인식이 중요합니다.
• 재진입 공격: 외부 계약이 초기 실행이 완료되기 전에 호출 계약으로 다시 호출하여 자금을 고갈시킬 수 있는 재진입 취약점을 인지하십시오. Vyper의 설계는 이러한 위험 중 일부를 완화합니다.
• 정수 오버플로우/언더플로우: Vyper가 일부 작업에 임의 정밀도 정수를 사용하지만, 개발자는 특히 외부 입력 또는 계산을 다룰 때 잠재적인 오버플로우 또는 언더플로우 문제에 여전히 유의해야 합니다.
• 접근 제어: 승인된 주소만 민감한 작업을 수행할 수 있도록 강력한 접근 제어 메커니즘을 구현하십시오. `owner` 또는 역할 기반 접근 제어와 같은 수정자를 사용하십시오.
• 외부 호출: 외부 계약을 호출할 때 주의하십시오. 반환 값을 검증하고 외부 계약이 예기치 않게 작동할 가능성을 고려하십시오.
• 감사: 모든 프로덕션 준비 스마트 계약에 대해 전문 보안 감사는 필수적입니다. 신뢰할 수 있는 감사 법인을 고용하여 코드를 검토하십시오.

예시: Vyper에서의 접근 제어

다음은 Vyper에서 간단한 소유자 기반 접근 제어를 구현하는 방법입니다.

            
# SPDX-License-Identifier: MIT

owner: public(address)

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

# Modifier to restrict access to the owner
@modifier
def only_owner():
    assert msg.sender == self.owner, "Only the owner can call this function"
    assert.gas_left(GAS_MAINTENANCE_THRESHOLD) # Example gas check
    init_gas_left = gas_left()
    
    @external
    def __default__()(_data: bytes) -> bytes32:
        # The logic within the modified function would go here
        # For this example, we'll just return a dummy value
        pass

    # The following lines are conceptually where the wrapped function's code would execute
    # In actual Vyper, this is handled more directly by the compiler
    # For demonstration, imagine the decorated function's body is executed here
    
    # Example of executing the original function logic after checks
    # This part is conceptual for demonstration, actual Vyper handles this internally
    # Let's assume some operation happens here...
    
    # The following line is a placeholder for what the original function would return
    # In a real scenario, the decorated function would return its specific value
    return as_bytes32(0)

@external
@only_owner
def withdraw_funds():
    # This function can only be called by the owner
    # Placeholder for withdrawal logic
    pass

            

              
                Copy
              
            
          

이 예에서 `@only_owner` 수정자는 계약을 배포한 주소(`self.owner`)만이 `withdraw_funds` 함수를 실행할 수 있도록 보장합니다. 이 패턴은 블록체인에서 민감한 작업을 관리하는 데 중요합니다.

스마트 계약에 Python (Vyper) 사용의 이점

스마트 계약 개발에 Vyper와 같은 Pythonic 도구를 사용하는 것은 몇 가지 분명한 이점을 제공합니다.

• 낮은 진입 장벽: 방대한 전 세계 Python 개발자들에게 Vyper는 Solidity를 처음부터 마스터하는 것보다 훨씬 더 완만한 학습 곡선을 제공합니다. 이는 블록체인 기술 채택을 상당히 가속화할 수 있습니다.
• 향상된 가독성 및 유지보수성: Python의 본질적인 가독성은 더 명확하고 유지보수하기 쉬운 스마트 계약 코드로 이어집니다. 이는 장기적인 프로젝트 관리 및 협업, 특히 국제 팀에서 매우 중요합니다.
• 빠른 프로토타이핑 및 개발: Python의 광범위한 라이브러리와 Vyper의 개발자 친화적인 특성을 활용하면 더 빠른 개발 주기와 dApp의 더 빠른 프로토타이핑이 가능합니다.
• 보안 중점: Vyper의 설계 선택은 보안과 감사 가능성을 우선시하여 개발자가 기본적으로 더 강력한 계약을 구축하는 데 도움을 줍니다.
• 도구 및 통합: Python의 성숙한 생태계는 스마트 계약 테스트, 디버깅 및 상호 작용(예: Web3.py, Brownie)을 위한 훌륭한 도구를 제공하여 전체 개발 워크플로우를 간소화합니다.

과제 및 고려 사항

장점에도 불구하고 스마트 계약에 Python을 사용하는 것은 다음과 같은 과제도 따릅니다.

• EVM의 한계: EVM 자체에는 한계가 있으며 작업과 관련된 특정 가스 비용이 있습니다. 개발자는 사용되는 고급 언어와 관계없이 이러한 미묘한 차이를 이해해야 합니다.
• Vyper의 기능 세트: Vyper의 축소된 기능 세트가 보안을 강화하지만, Solidity에 비해 특정 복잡한 패턴이나 최적화를 더 어렵게 만들 수 있습니다. 개발자는 이러한 제약 조건에 적응해야 합니다.
• 커뮤니티 및 채택: 성장하고 있지만, Vyper 및 Python 스마트 계약 개발 커뮤니티는 Solidity보다 작습니다. 이는 사전 구축된 라이브러리, 예제 및 깊은 전문 지식을 갖춘 개발자가 더 적다는 것을 의미할 수 있습니다.
• 도구 성숙도: 블록체인을 위한 Python 도구는 훌륭하지만, Solidity의 도구 생태계(예: Hardhat, Truffle)는 더 성숙하고 더 많은 사용자 기반을 가지고 있다고 할 수 있습니다.
• 가스 최적화: 최적의 가스 효율성을 달성하는 것은 때때로 고급 언어에서 더 어려울 수 있습니다. 개발자는 효율적인 코드를 작성하고 Vyper 코드가 EVM 바이트코드로 어떻게 변환되는지 이해하는 데 부지런해야 합니다.

Python 스마트 계약의 미래

블록체인 개발 환경은 끊임없이 진화하고 있습니다. 이러한 진화에서 Python의 역할은 커질 것으로 예상됩니다.

• Vyper 채택 증가: 더 많은 개발자가 Vyper의 이점을 발견함에 따라 채택이 증가할 것으로 예상되며, 이는 더 큰 커뮤니티와 더 풍부한 도구 및 리소스 생태계로 이어질 것입니다.
• 상호 운용성: 다양한 스마트 계약 언어 및 플랫폼 간의 상호 운용성을 개선하기 위한 노력이 진행 중입니다. 이는 Python 기반 스마트 계약과 기존 Solidity 기반 시스템의 보다 원활한 통합으로 이어질 수 있습니다.
• 레이어 2 솔루션: 레이어 2 확장 솔루션의 등장으로 스마트 계약 배포 비용과 복잡성이 감소하고 있습니다. 이는 Pythonic 스마트 계약을 더 광범위한 애플리케이션에 더 접근하기 쉽고 실용적으로 만들 수 있습니다.
• 교육 및 리소스: 전 세계적으로 블록체인 개발자에 대한 수요가 증가함에 따라 Python 기반 스마트 계약 개발을 위한 교육 리소스가 더욱 풍부해져 진입 장벽을 더욱 낮출 것입니다.

Python 스마트 계약 개발 시작하기

Python으로 스마트 계약 구축을 시작할 준비가 되셨습니까? 다음은 로드맵입니다.

1. Python 설치: 시스템에 최신 버전의 Python이 설치되어 있는지 확인하십시오.
2. Vyper 설치: 공식 Vyper 문서를 따라 컴파일러를 설치하십시오.
3. 개발 프레임워크 설치: 프로젝트 관리, 테스트 및 배포를 위해 Brownie(또는 ApeWorX와 같은 다른 프레임워크)를 설치하십시오. pip를 사용하십시오: `pip install eth-brownie`.
4. 로컬 블록체인 설정: 실제 가스 비용 없이 로컬 개발 및 테스트를 위해 Ganache 또는 Hardhat Network를 사용하십시오.
5. 첫 번째 계약 작성: 이전에 보여준 토큰 계약과 같은 간단한 예시로 시작하여 점진적으로 복잡성을 구축하십시오。
6. 철저한 테스트: 계약의 모든 기능에 대해 광범위한 테스트를 작성하십시오.
7. 커뮤니티에서 배우기: 지원 및 지식 공유를 위해 Vyper 및 Brownie 커뮤니티에 참여하십시오.
8. Web3.py 탐색: Web3.py를 사용하여 Python 애플리케이션에서 배포된 계약과 상호 작용하는 방법을 이해하십시오.

결론

Python은 접근 가능한 구문과 강력한 생태계를 통해 스마트 계약 개발 세계에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다. Vyper와 같은 언어와 Brownie와 같은 강력한 개발 프레임워크를 통해 Python 개발자는 이제 이더리움 가상 머신에 스마트 계약을 자신 있게 구축, 테스트 및 배포할 수 있습니다. 여전히 과제가 남아 있지만, 개발 생산성 증가, 가독성 향상, 낮은 진입 장벽 등의 이점은 Python을 탈중앙화 애플리케이션 개발의 미래를 위한 매력적인 선택으로 만듭니다. 이러한 도구와 모범 사례를 수용함으로써 전 세계 개발자들은 급성장하는 Web3 생태계에 기여하고 탈중앙화된 미래를 위한 새로운 가능성을 열 수 있습니다.

블록체인 기술의 글로벌 특성은 협업과 사용 편의성을 촉진하는 도구와 언어가 자연스럽게 중요성을 얻을 것임을 의미합니다. Python은 보편적인 매력으로 차세대 스마트 계약 및 탈중앙화 혁신을 형성하는 데 더 큰 역할을 할 수 있는 완벽한 위치에 있습니다.