TypeScript integracija su blokų grandine: nauja paskirstytojo registro tipo saugos era

Blokų grandinės pasaulis yra pagrįstas nekintamumo, skaidrumo ir nepasitikėjimo principais. Pagrindinis kodas, dažnai vadinamas išmaniuoju kontraktu, veikia kaip skaitmeninis, savaime vykdantis susitarimas. Įdiegus į paskirstytąjį registrą, šis kodas paprastai yra nekeičiamas. Šis pastovumas yra ir didžiausia technologijos stiprybė, ir didžiausias iššūkis. Viena klaida, nedidelis loginis trūkumas gali sukelti katastrofiškų, negrįžtamų finansinių nuostolių ir nuolatinį pasitikėjimo pažeidimą.

Istoriškai didžioji dalis įrankių ir sąveikos sluoksnio šiems išmaniesiems kontraktams, ypač Ethereum ekosistemoje, buvo sukurta naudojant grynąjį JavaScript. Nors JavaScript lankstumas ir paplitimas padėjo pradėti Web3 revoliuciją, jo dinamiška ir laisvai tipizuota prigimtis yra pavojingas įsipareigojimas didelio statymo aplinkoje, kur tikslumas yra svarbiausias. Vykdymo metu įvykstančios klaidos, netikėtos tipo prievartos ir tylūs gedimai, kurie tradiciniame žiniatinklio kūrime yra nedideli nemalonumai, blokų grandinėje gali tapti milijonų dolerių vertės išnaudojimo atvejais.

Štai čia atsiranda TypeScript. Būdamas JavaScript viršstruktūra, kuri prideda statinius tipus, TypeScript suteikia naują disciplinos, nuspėjamumo ir saugos lygį visam blokų grandinės kūrimo paketui. Tai ne tik kūrėjui patogus dalykas; tai esminis poslinkis kuriant patikimesnes, saugesnes ir lengviau prižiūrimas decentralizuotas sistemas. Šiame straipsnyje pateikiama išsami analizė, kaip TypeScript integracija transformuoja blokų grandinės kūrimą, užtikrindama tipo saugą nuo išmaniojo kontrakto sąveikos sluoksnio iki vartotojo sąsajos decentralizuotos programos (dApp).

Kodėl tipo sauga yra svarbi decentralizuotame pasaulyje

Norėdami visiškai įvertinti TypeScript poveikį, pirmiausia turime suprasti unikalias rizikas, būdingas paskirstytojo registro kūrimui. Skirtingai nuo centralizuotos programos, kur klaidą galima pataisyti ir duomenų bazę ištaisyti, klaidingas išmanusis kontraktas viešojoje blokų grandinėje yra nuolatinis pažeidžiamumas.

Dideli išmaniųjų kontraktų kūrimo statymai

Fraze "kodas yra įstatymas" blokų grandinės erdvėje yra ne tik patrauklus šūkis; tai veiklos realybė. Išmaniojo kontrakto vykdymas yra galutinis. Nėra jokios klientų aptarnavimo linijos, į kurią būtų galima paskambinti, jokio administratoriaus, kuris galėtų atšaukti operaciją. Ši negailestinga aplinka reikalauja aukštesnio kodo kokybės ir patikrinimo standarto. Dažni pažeidžiamumai per daugelį metų lėmė šimtų milijonų dolerių praradimą, dažnai dėl subtilių loginių klaidų, kurios tradicinėje programinės įrangos aplinkoje būtų buvusios daug mažiau reikšmingos.

• Nekintamumo rizika: Įdiegus logika yra iškalta akmenyje. Klaidos ištaisymas reikalauja sudėtingo ir dažnai ginčytino naujo kontrakto įdiegimo ir viso būsenos bei naudotojų perkėlimo proceso.
• Finansinė rizika: Išmanieji kontraktai dažnai valdo vertingą skaitmeninį turtą. Klaida ne tik sugadina programą; ji gali ištuštinti iždą arba užblokuoti lėšas amžiams.
• Sudėties rizika: dApps dažnai sąveikauja su keliais kitais išmaniaisiais kontraktais (vadinamaisiais "pinigų lego"). Tipo neatitikimas arba loginė klaida kviečiant išorinį kontraktą gali sukelti kaskadinius gedimus visoje ekosistemoje.

Dinamiškai tipizuotų kalbų silpnybės

JavaScript dizainas teikia pirmenybę lankstumui, kuris dažnai pasiekiamas saugos sąskaita. Jos dinaminė tipizavimo sistema nustato tipus vykdymo metu, o tai reiškia, kad apie su tipu susijusią klaidą dažnai sužinote tik įvykdę kodo kelią, kuriame ji yra. Blokų grandinės kontekste tai jau per vėlu.

Apsvarstykite šias dažnas JavaScript problemas ir jų pasekmes blokų grandinėje:

• Tipo prievartos klaidos: JavaScript bandymas būti naudingu automatiškai konvertuojant tipus gali lemti keistus rezultatus (pvz., '5' - 1 = 4, bet '5' + 1 = '51'). Kai funkcija išmaniajame kontrakte tikisi tikslaus nepasirašyto sveikojo skaičiaus (uint256), o jūsų JavaScript kodas netyčia perduoda eilutę, rezultatas gali būti nenuspėjama operacija, kuri arba tyliai žlunga, arba, blogiausiu atveju, pavyksta sugadintais duomenimis.
• Neapibrėžtos ir nulinės klaidos: Liūdnai pagarsėjusi klaida "Cannot read properties of undefined" yra pagrindinė JavaScript derinimo priemonė. dApp atveju taip galėtų atsitikti, jei reikšmė, kurios tikimasi iš kontrakto kvietimo, negrąžinama, todėl vartotojo sąsaja sugenda arba, dar pavojingiau, tęsiama su neteisinga būsena.
• Savarankiškos dokumentacijos trūkumas: Be aiškių tipų dažnai sunku tiksliai žinoti, kokio tipo duomenų funkcija tikisi arba ką ji grąžina. Šis dviprasmiškumas sulėtina kūrimą ir padidina integracijos klaidų tikimybę, ypač didelėse, globaliai paskirstytose komandose.

Kaip TypeScript sumažina šias rizikas

TypeScript išsprendžia šias problemas pridėdamas statinę tipų sistemą, kuri veikia kūrimo metu – kompiliavimo metu. Tai prevencinis metodas, kuris sukuria saugos tinklą kūrėjams, kol jų kodas kada nors paliečia tiesioginį tinklą.

• Kompiliavimo laiko klaidų tikrinimas: Svarbiausias pranašumas. Jei išmaniojo kontrakto funkcija tikisi BigNumber, o jūs bandote jai perduoti string, TypeScript kompiliatorius iš karto pažymės tai kaip klaidą jūsų kodo redaktoriuje. Šis paprastas patikrinimas pašalina visą įprastų vykdymo klaidų klasę.
• Pagerintas kodo aiškumas ir IntelliSense: Naudojant tipus, jūsų kodas tampa savarankiškai dokumentuojamas. Kūrėjai gali matyti tikslią duomenų formą, funkcijų parašus ir grąžinamas reikšmes. Tai skatina galingas įrankius, tokius kaip automatinis užbaigimas ir įterptinė dokumentacija, žymiai pagerindama kūrėjo patirtį ir sumažindama protines sąnaudas.
• Saugesnis refaktoringas: Dideliame projekte funkcijos parašo arba duomenų struktūros keitimas gali būti baisi užduotis. TypeScript kompiliatorius veikia kaip vadovas, akimirksniu parodydamas kiekvieną jūsų kodo bazės dalį, kurią reikia atnaujinti, kad būtų galima pritaikyti pakeitimą, užtikrinant, kad nieko nepraleidžiama.
• Tilto statymas Web2 kūrėjams: Milijonams kūrėjų, dirbančių su tipizuotomis kalbomis, tokiomis kaip Java, C# arba Swift, TypeScript suteikia pažįstamą ir patogų įėjimo tašką į Web3 pasaulį, sumažindamas patekimo kliūtis ir išplėsdamas talentų fondą.

Šiuolaikinis Web3 paketas su TypeScript

TypeScript įtaka neapsiriboja viena kūrimo proceso dalimi; jis persmelkia visą šiuolaikinį Web3 paketą, sukuriantį darnų, tipo saugos vamzdyną nuo backend logikos iki frontend sąsajos.

Išmanieji kontraktai (Backend logika)

Nors patys išmanieji kontraktai paprastai yra parašyti tokiomis kalbomis kaip Solidity (EVM), Vyper arba Rust (Solana), magija įvyksta sąveikos sluoksnyje. Svarbiausia yra kontrakto ABI (Application Binary Interface). ABI yra JSON failas, kuris apibūdina kontrakto viešąsias funkcijas, įvykius ir kintamuosius. Tai jūsų grandinėje esančios programos API specifikacija. Tokios priemonės kaip TypeChain nuskaito šį ABI ir automatiškai generuoja TypeScript failus, kurie suteikia visiškai tipizuotas sąsajas jūsų kontraktui. Tai reiškia, kad gaunate TypeScript objektą, kuris atspindi jūsų Solidity kontraktą, su visomis jo funkcijomis ir įvykiais, tinkamai tipizuotais.

Blokų grandinės sąveikos bibliotekos (Middleware)

Norėdami bendrauti su blokų grandine iš JavaScript/TypeScript aplinkos, jums reikia bibliotekos, kuri galėtų prisijungti prie blokų grandinės mazgo, formatuoti užklausas ir analizuoti atsakymus. Pirmaujančios bibliotekos šioje srityje visiškai priėmė TypeScript.

• Ethers.js: Ilgalaikė, išsami ir patikima biblioteka, skirta sąveikauti su Ethereum. Ji parašyta TypeScript kalba, o jos dizainas labai skatina tipo saugą, ypač kai naudojama su automatiškai sugeneruotais tipais iš TypeChain.
• viem: Naujesnė, lengva ir labai modulinė alternatyva Ethers.js. Sukurtas nuo pat pradžių naudojant TypeScript ir atsižvelgiant į našumą, `viem` siūlo didelę tipo saugą, panaudodamas šiuolaikines TypeScript funkcijas, kad užtikrintų neįtikėtiną automatinį užbaigimą ir tipo išvadą, kuri dažnai jaučiasi kaip magija.

Naudodami šias bibliotekas, jums nebereikia rankiniu būdu konstruoti operacijų objektų su eilutės raktais. Vietoj to, jūs sąveikaujate su gerai tipizuotais metodais ir gaunate tipizuotus atsakymus, užtikrindami duomenų nuoseklumą.

Frontend sistemos (Vartotojo sąsaja)

Šiuolaikiniame frontend kūrime dominuoja tokios sistemos kaip React, Vue ir Angular, kurių visos turi aukščiausios klasės TypeScript palaikymą. Kuriant dApp, tai leidžia išplėsti tipo saugą iki pat vartotojo. Būsenos valdymo bibliotekos (tokios kaip Redux arba Zustand) ir duomenų gavimo kabliukai (tokie kaip tie iš `wagmi`, kuris yra sukurtas ant `viem`) gali būti stipriai tipizuoti. Tai reiškia, kad duomenys, kuriuos gaunate iš išmaniojo kontrakto, išlieka tipo saugūs, kai jie teka per jūsų komponentų medį, užkertant kelią vartotojo sąsajos klaidoms ir užtikrinant, kad tai, ką mato vartotojas, yra teisingas grandinėje esančios būsenos atvaizdas.

Kūrimo ir testavimo aplinkos (Įrankiai)

Patikimo projekto pagrindas yra jo kūrimo aplinka. Populiariausia EVM kūrimo aplinka, Hardhat, yra sukurta naudojant TypeScript kaip pagrindą. Jūs konfigūruojate savo projektą `hardhat.config.ts` faile ir rašote diegimo scenarijus bei automatinius testus TypeScript kalba. Tai leidžia jums išnaudoti visą tipo saugos galią pačiais kritiškiausiais kūrimo etapais: diegimu ir testavimu.

Praktinis vadovas: Tipo saugos dApp sąveikos sluoksnio kūrimas

Apžvelkime supaprastintą, bet praktinį pavyzdį, kaip šios dalys dera tarpusavyje. Naudosime Hardhat, kad kompiliuotume išmanųjį kontraktą, generuotume TypeScript tipus su TypeChain ir parašytume tipo saugų testą.

1 žingsnis: Hardhat projekto nustatymas su TypeScript

Pirmiausia turite būti įdiegę Node.js. Tada inicializuokite naują projektą.

Savo terminale paleiskite:

mkdir my-typed-project && cd my-typed-project

npm init -y

npm install --save-dev hardhat

Dabar paleiskite Hardhat nustatymo vedlį:

npx hardhat

Kai būsite paraginti, pasirinkite parinktį "Create a TypeScript project". Hardhat automatiškai įdiegs visas reikiamas priklausomybes, įskaitant `ethers`, `hardhat-ethers`, `typechain` ir susijusius paketus. Jis taip pat sugeneruos `tsconfig.json` ir `hardhat.config.ts` failą, paruošdamas jus tipo saugos darbo eigai nuo pat pradžių.

2 žingsnis: Paprasto Solidity išmaniojo kontrakto rašymas

Sukurkime pagrindinį kontraktą `contracts/` kataloge. Pavadinkite jį `Storage.sol`.

// contracts/Storage.sol

// SPDX-License-Identifier: MIT

pragma solidity ^0.8.20;

contract Storage {

uint256 private number;

address public lastChanger;

event NumberChanged(address indexed changer, uint256 newNumber);

function store(uint256 newNumber) public {

number = newNumber;

lastChanger = msg.sender;

emit NumberChanged(msg.sender, newNumber);

}

function retrieve() public view returns (uint256) {

return number;

}

}

Tai paprastas kontraktas, leidžiantis bet kam saugoti nepasirašytą sveikąjį skaičių ir jį peržiūrėti.

3 žingsnis: TypeScript tipų generavimas su TypeChain

Dabar kompiliuokite kontraktą. TypeScript Hardhat starterinis projektas jau yra sukonfigūruotas automatiškai paleisti TypeChain po kompiliavimo.

Paleiskite kompiliavimo komandą:

npx hardhat compile

Kai ši komanda baigs vykdyti, pažiūrėkite į savo projekto šakninį katalogą. Pamatysite naują aplanką, pavadintą `typechain-types`. Viduje rasite TypeScript failus, įskaitant `Storage.ts`. Šiame faile yra TypeScript sąsaja jūsų kontraktui. Jis žino apie `store` funkciją, `retrieve` funkciją, `NumberChanged` įvykį ir tipus, kurių jie visi tikisi (pvz., `store` tikisi `BigNumberish`, `retrieve` grąžina `Promise`).

4 žingsnis: Tipo saugaus testo rašymas

Pažiūrėkime, kokia yra šių sugeneruotų tipų galia, parašydami testą `test/` kataloge. Sukurkite failą, pavadintą `Storage.test.ts`.

// test/Storage.test.ts

import { ethers } from "hardhat";

import { expect } from "chai";

import { Storage } from "../typechain-types"; // <-- Importuokite sugeneruotą tipą!

import { HardhatEthersSigner } from "@nomicfoundation/hardhat-ethers/signers";

describe("Storage Contract", function () {

let storage: Storage; // <-- Deklaruokite savo kintamąjį su kontrakto tipu

let owner: HardhatEthersSigner;

beforeEach(async function () {

[owner] = await ethers.getSigners();

const storageFactory = await ethers.getContractFactory("Storage");

storage = await storageFactory.deploy();

});

it("Should store and retrieve a value correctly", async function () {

const testValue = 42;

// Šis operacijos kvietimas yra visiškai tipizuotas.

const storeTx = await storage.store(testValue);

await storeTx.wait();

// Dabar pabandykime kažką, kas TURĖTŲ žlugti kompiliavimo metu.

// Atkomentuokite eilutę žemiau savo IDE:

// await storage.store("this is not a number");

// ^ TypeScript klaida: argumento tipo 'string' negalima priskirti parametrui tipo 'BigNumberish'.

// Grąžinama reikšmė iš retrieve() taip pat tipizuojama kaip Promise

const retrievedValue = await storage.retrieve();

expect(retrievedValue).to.equal(testValue);

});

it("Should emit a NumberChanged event with typed arguments", async function () {

const testValue = 100;

await expect(storage.store(testValue))

.to.emit(storage, "NumberChanged")

.withArgs(owner.address, testValue); // .withArgs taip pat tikrinamas pagal tipą!

});

});

Šiame teste kintamasis `storage` nėra tik bendrasis kontrakto objektas; jis konkrečiai tipizuojamas kaip `Storage`. Tai suteikia mums automatinį užbaigimą jo metodams (`.store()`, `.retrieve()`) ir, svarbiausia, kompiliavimo laiko patikrinimus argumentams, kuriuos perduodame. Pakomentuota eilutė rodo, kaip TypeScript neleistų jums padaryti paprastos, bet kritinės klaidos dar prieš jums paleidžiant testą.

5 žingsnis: Konceptuali Frontend integracija

Išplėsti tai į frontend programą (pvz., naudojant React ir `wagmi`) vadovaujasi tuo pačiu principu. Jūs pasidalintumėte `typechain-types` katalogu su savo frontend projektu. Kai inicializuojate kabliuką, kad galėtumėte sąveikauti su kontraktu, jūs pateikiate jam sugeneruotą ABI ir tipų apibrėžimus. Rezultatas yra tas, kad visas jūsų frontend sužino apie jūsų išmaniojo kontrakto API, užtikrinant tipo saugą nuo galo iki galo.

Pažangūs tipo saugos šablonai blokų grandinės kūrime

Be pagrindinių funkcijų kvietimų, TypeScript įgalina sudėtingesnius ir patikimesnius šablonus decentralizuotų programų kūrimui.

Individualių sutarčių klaidų tipizavimas

Šiuolaikinės Solidity versijos leidžia kūrėjams apibrėžti individualias klaidas, kurios yra daug efektyvesnės dujų atžvilgiu nei eilutėmis pagrįsti `require` pranešimai. Kontraktas gali turėti `error InsufficientBalance(uint256 required, uint256 available);`. Nors tai puikiai tinka grandinėje, jas gali būti sunku iššifruoti ne grandinėje. Tačiau naujausi įrankiai gali analizuoti šias individualias klaidas ir, naudojant TypeScript, galite sukurti atitinkamas tipizuotas klaidų klases savo kliento pusės kode. Tai leidžia jums rašyti švarią, tipo saugos klaidų apdorojimo logiką:

try {

await contract.withdraw(amount);

} catch (error) {

if (error instanceof InsufficientBalanceError) {

// Dabar galite saugiai pasiekti tipizuotas savybes

console.log(`Jums reikia ${error.required} bet turite tik ${error.available}`);

}

}

Zod panaudojimas vykdymo laiko patvirtinimui

TypeScript saugos tinklas egzistuoja kompiliavimo metu. Jis negali apsaugoti jūsų nuo negaliojančių duomenų, kurie ateina iš išorinių šaltinių vykdymo metu, tokių kaip vartotojo įvestis iš formos arba duomenys iš trečiosios šalies API. Čia vykdymo laiko patvirtinimo bibliotekos, tokios kaip Zod, tampa esminiais TypeScript partneriais.

Galite apibrėžti Zod schemą, kuri atspindi numatomą įvestį kontrakto funkcijai. Prieš siųsdami operaciją, patvirtinate vartotojo įvestį pagal šią schemą. Tai užtikrina, kad duomenys būtų ne tik teisingo tipo, bet ir atitiktų kitą verslo logiką (pvz., eilutė turi būti galiojantis adresas, skaičius turi būti tam tikrame diapazone). Tai sukuria dviejų sluoksnių gynybą: Zod patvirtina vykdymo laiko duomenis, o TypeScript užtikrina, kad duomenys būtų tvarkomi teisingai jūsų programos logikoje.

Tipo saugus įvykių apdorojimas

Išmaniųjų kontraktų įvykių klausymasis yra esminis dalykas kuriant reaguojančias dApps. Naudojant sugeneruotus tipus, įvykių apdorojimas tampa daug saugesnis. TypeChain sukuria tipizuotus pagalbininkus įvykių filtrų kūrimui ir įvykių žurnalų analizavimui. Kai gaunate įvykį, jo argumentai jau yra išanalizuoti ir teisingai tipizuoti. Mūsų `Storage` kontrakto `NumberChanged` įvykiui gautumėte objektą, kuriame `changer` yra tipizuotas kaip `string` (adresas), o `newNumber` yra `bigint`, pašalinant spėliones ir galimas klaidas iš rankinio analizavimo.

Pasaulinis poveikis: kaip tipo sauga skatina pasitikėjimą ir pritaikymą

TypeScript pranašumai blokų grandinėje neapsiriboja individualiu kūrėjo produktyvumu. Jie turi didelį poveikį visos ekosistemos sveikatai, saugumui ir augimui.

Pažeidžiamumų mažinimas ir saugumo didinimas

Pašalindamas didžiulę klaidų kategoriją prieš diegimą, TypeScript tiesiogiai prisideda prie saugesnio decentralizuoto žiniatinklio. Mažiau klaidų reiškia mažiau išnaudojimo atvejų, o tai savo ruožtu didina pasitikėjimą tarp vartotojų ir institucinių investuotojų. Patikimos inžinerijos reputacija, kurią įgalina tokie įrankiai kaip TypeScript, yra labai svarbi ilgalaikiam bet kurio blokų grandinės projekto gyvybingumui.

Kūrėjams sumažinamos patekimo kliūtys

Web3 erdvė turi pritraukti talentus iš daug didesnio Web2 kūrėjų baseino, kad pasiektų pagrindinį pritaikymą. Chaotiška ir dažnai negailestinga JavaScript pagrįsto blokų grandinės kūrimo prigimtis gali būti reikšminga atgrasymo priemonė. TypeScript, su savo struktūruota prigimtimi ir galingais įrankiais, suteikia pažįstamą ir mažiau bauginančią įvedimo patirtį, palengvinant kvalifikuotiems inžinieriams iš viso pasaulio pereiti prie decentralizuotų programų kūrimo.

Bendradarbiavimo gerinimas globaliose, decentralizuotose komandose

Blokų grandinės ir atvirojo kodo kūrimas eina koja kojon. Projektus dažnai prižiūri globaliai paskirstytos bendradarbių komandos, dirbančios skirtingose laiko zonose. Tokioje asinchroninėje aplinkoje aiškus ir savarankiškai dokumentuojamas kodas nėra prabanga; tai būtinybė. TypeScript kodo bazė, su savo aiškiais tipais ir sąsajomis, tarnauja kaip patikima sutartis tarp skirtingų sistemos dalių ir tarp skirtingų kūrėjų, palengvinanti sklandų bendradarbiavimą ir mažinanti integracijos trintį.

Išvada: neišvengiama TypeScript ir blokų grandinės sintezė

Blokų grandinės kūrimo ekosistemos trajektorija yra aiški. Laikai, kai sąveikos sluoksnis buvo traktuojamas kaip laisva JavaScript scenarijų rinkinys, baigėsi. Saugumo, patikimumo ir priežiūros poreikis pavertė TypeScript iš "malonumo turėti" į pramonės standarto geriausią praktiką. Naujos kartos įrankiai, tokie kaip `viem` ir `wagmi`, yra kuriami kaip TypeScript pirmi projektai, tai liudija jo pagrindinę svarbą.

TypeScript integravimas į jūsų blokų grandinės darbo eigą yra investicija į stabilumą. Tai priverčia discipliną, paaiškina ketinimus ir suteikia galingą automatizuotą saugos tinklą nuo daugybės įprastų klaidų. Nekintamame pasaulyje, kuriame klaidos yra nuolatinės ir brangios, šis prevencinis metodas yra ne tik apdairus, bet ir būtinas. Bet kuriam asmeniui, komandai ar organizacijai, rimtai nusiteikusiai kurti ilgalaikę perspektyvą decentralizuotoje ateityje, TypeScript pritaikymas yra kritinė sėkmės strategija.