Ethereum išmaniųjų sutarčių supratimas: išsamus vadovas

Išmaniosios sutartys yra Ethereum ir kitų blokų grandinės platformų pagrindas. Tai savaime vykdomi susitarimai, parašyti kodu, saugomi blokų grandinėje ir automatiškai įgyvendinami, kai įvykdomos konkrečios sąlygos. Šis vadovas pateikia išsamią Ethereum išmaniųjų sutarčių apžvalgą, apimančią jų funkcionalumą, kūrimą, saugumo aspektus ir realaus pasaulio pritaikymą.

Kas yra išmaniosios sutartys?

Iš esmės, išmaniosios sutartys yra programos, saugomos blokų grandinėje, kurios vykdomos, kai įvykdomos iš anksto nustatytos sąlygos. Jos automatizuoja susitarimo vykdymą, pašalindamos tarpininkų poreikį ir užtikrindamos skaidrumą. Galvokite apie jas kaip apie skaitmeninius pardavimo automatus: kai įdedate reikiamą sumą (įvykdote sąlygas), produktas išduodamas automatiškai (sutartis įvykdoma).

Skirtingai nuo tradicinių sutarčių, surašytų teisine kalba, išmaniosios sutartys yra parašytos kodu (Ethereum atveju – daugiausia Solidity kalba). Šis kodas apibrėžia susitarimo sąlygas ir veiksmus, kurie bus atlikti, kai šios sąlygos bus patenkintos. Decentralizuota blokų grandinės prigimtis užtikrina, kad įdiegus išmaniąją sutartį, jos negalima pakeisti ar cenzūruoti, o tai garantuoja nekintamumą ir pasitikėjimą.

Pagrindinės išmaniųjų sutarčių savybės:

• Decentralizuotos: Saugomos ir vykdomos paskirstytame tinkle, pašalinant vieną gedimo tašką.
• Autonomiškos: Vykdomos automatiškai, kai įvykdomos iš anksto nustatytos sąlygos.
• Skaidrios: Kodas ir vykdymo istorija yra viešai patikrinami blokų grandinėje.
• Nekeičiamos: Įdiegus, išmaniųjų sutarčių negalima pakeisti.
• Saugios: Naudoja kriptografijos principus duomenų vientisumui užtikrinti ir apsisaugoti nuo neteisėtos prieigos.

Ethereum virtualioji mašina (EVM)

Ethereum virtualioji mašina (EVM) yra išmaniųjų sutarčių vykdymo aplinka Ethereum blokų grandinėje. Tai Turingo pilnumo virtuali mašina, o tai reiškia, kad ji gali įvykdyti bet kokį algoritmą, turėdama pakankamai resursų. EVM vykdo išmaniosios sutarties kodą, valdo Ethereum blokų grandinės būseną ir užtikrina, kad visos transakcijos būtų galiojančios ir saugios.

Kiekvienas išmaniosios sutarties vykdymas EVM sunaudoja skaičiavimo resursus, kurie matuojami „gas“. „Gas“ yra skaičiavimo pastangų, reikalingų konkrečioms operacijoms išmaniojoje sutartyje atlikti, apskaitos vienetas. Vartotojai turi mokėti „gas“ mokesčius už išmaniųjų sutarčių vykdymą, taip skatinant kasėjus įtraukti transakcijas į blokų grandinę ir užkertant kelią paslaugų trikdymo atakoms.

Solidity: pagrindinė Ethereum išmaniųjų sutarčių kalba

Solidity yra populiariausia programavimo kalba, skirta rašyti išmaniosioms sutartims Ethereum tinkle. Tai aukšto lygio, į sutartis orientuota kalba, panaši į JavaScript ir C++. Solidity sukurta taip, kad būtų lengva išmokti ir naudoti, kartu suteikiant galingų funkcijų sudėtingoms išmaniosioms sutartims kurti.

Pagrindinės Solidity savybės:

• Statinis tipizavimas: Kintamieji turi būti deklaruoti su konkrečiu duomenų tipu, kas padidina kodo saugumą ir sumažina klaidų skaičių.
• Paveldėjimas: Išmaniosios sutartys gali paveldėti savybes ir funkcijas iš kitų sutarčių, skatinant kodo pakartotinį naudojimą.
• Bibliotekos: Pakartotinai naudojamo kodo rinkiniai, kuriuos galima iškviesti iš kelių išmaniųjų sutarčių.
• Modifikatoriai: Kodo segmentai, kuriuos galima pridėti prie funkcijų, norint apriboti prieigą arba įgyvendinti konkrečias sąlygas.
• Įvykiai: Mechanizmai, skirti išsiųsti žurnalus (logs), kuriuos gali stebėti išorinės programos.

Pavyzdinė Solidity sutartis: paprastas skaitiklis

Štai pagrindinė Solidity sutartis, kuri įgyvendina paprastą skaitiklį:

            
pragma solidity ^0.8.0;

contract Counter {
  uint256 public count;

  constructor() {
    count = 0;
  }

  function increment() public {
    count = count + 1;
  }

  function decrement() public {
    count = count - 1;
  }

  function getCount() public view returns (uint256) {
    return count;
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Ši sutartis apibrėžia būsenos kintamąjį count ir funkcijas, skirtas didinti, mažinti ir gauti dabartinę skaitiklio reikšmę. Raktinis žodis public padaro kintamąjį count ir funkcijas prieinamas visiems blokų grandinėje. Raktinis žodis view funkcijoje getCount nurodo, kad ši funkcija nekeičia sutarties būsenos ir jos vykdymui nereikia „gas“ mokesčio.

Išmaniųjų sutarčių kūrimas: žingsnis po žingsnio vadovas

Išmaniųjų sutarčių kūrimas apima keletą etapų, nuo kūrimo aplinkos paruošimo iki sutarties įdiegimo Ethereum blokų grandinėje.

1. Kūrimo aplinkos paruošimas:

Jums reikės šių įrankių:

• Node.js ir npm: JavaScript vykdymo aplinka ir paketų tvarkyklė.
• Truffle: Kūrimo karkasas Ethereum sistemai.
• Ganache: Vietinė Ethereum blokų grandinė testavimui.
• Remix IDE: Internetinė IDE, skirta rašyti ir diegti išmaniąsias sutartis.
• Metamask: Naršyklės plėtinys, skirtas valdyti Ethereum paskyras.

Truffle ir Ganache galite įdiegti naudodami npm:

            
npm install -g truffle
npm install -g ganache-cli

            

              
                Copy
              
            
          

2. Išmaniosios sutarties rašymas:

Naudokite Solidity išmaniosios sutarties kodui rašyti. Apibrėžkite sutarties būsenos kintamuosius, funkcijas ir įvykius.

3. Išmaniosios sutarties kompiliavimas:

Kompiliuokite Solidity kodą į baitkodą naudodami Solidity kompiliatorių (solc). Truffle suteikia patogų būdą kompiliuoti sutartis:

            
truffle compile

            

              
                Copy
              
            
          

4. Išmaniosios sutarties testavimas:

Kruopščiai išbandykite išmaniąją sutartį, kad įsitikintumėte, jog ji veikia kaip tikėtasi. Rašykite vienetinius testus naudodami JavaScript arba Solidity. Truffle suteikia testavimo karkasą testams rašyti ir vykdyti:

            
truffle test

            

              
                Copy
              
            
          

5. Išmaniosios sutarties diegimas:

Įdiekite sukompiliuotą baitkodą į Ethereum blokų grandinę. Tam reikalinga Ethereum paskyra su pakankamai Ether (ETH), kad būtų galima sumokėti „gas“ mokesčius. Galite diegti į testavimo tinklą (pvz., Ropsten, Rinkeby) testavimo tikslais arba į pagrindinį tinklą (mainnet) realiam naudojimui. Truffle suteikia diegimo karkasą, skirtą valdyti diegimus:

            
truffle migrate

            

              
                Copy
              
            
          

6. Sąveika su išmaniąja sutartimi:

Sąveikaukite su įdiegta išmaniąja sutartimi naudodami web3 biblioteką (pvz., web3.js, ethers.js). Šias bibliotekas galite naudoti funkcijoms iškviesti, transakcijoms siųsti ir įvykiams stebėti.

Išmaniųjų sutarčių saugumo aspektai

Išmaniųjų sutarčių saugumas yra itin svarbus. Įdiegus išmaniąją sutartį, jos pakeisti negalima. Pažeidžiamumai gali sukelti didelius finansinius nuostolius ir pakenkti reputacijai. Štai keletas svarbių saugumo aspektų:

Dažniausi pažeidžiamumai:

• Pakartotinis įėjimas (Reentrancy): Piktavališka sutartis pakartotinai iškviečia pažeidžiamą sutartį, kol pirmasis iškvietimas dar nebaigtas, potencialiai išsiurbdama lėšas.
• Sveikųjų skaičių perpildymas/nepakankamumas: Operacijos, kurių rezultatai viršija arba nesiekia maksimalios ar minimalios leistinos reikšmės, sukelia netikėtą elgesį.
• Priklausomybė nuo laiko žymos: Pasikliavimas blokų laiko žymomis kritinei logikai, kurias gali manipuliuoti kasėjai.
• „Gas“ limito problemos: Transakcijos, kurios baigia „gas“, kol nebaigtos, palieka sutartį nenuoseklioje būsenoje.
• Paslaugos trikdymas (DoS): Atakos, kurios neleidžia teisėtiems vartotojams sąveikauti su sutartimi.
• Aplenkimas (Front Running): Laukiamos transakcijos išnaudojimas, vykdant transakciją su didesne „gas“ kaina, kad ji būtų įtraukta į bloką anksčiau.

Geriausios saugaus išmaniųjų sutarčių kūrimo praktikos:

• Naudokite saugaus kodavimo praktikas: Laikykitės nustatytų saugumo gairių ir šablonų.
• Atlikite išsamų testavimą: Rašykite visapusiškus vienetinius ir integracinius testus.
• Atlikite saugumo auditus: Pasamdykite profesionalius auditorius, kad peržiūrėtų kodą dėl pažeidžiamumų.
• Naudokite formalųjį tikrinimą: Matematiškai įrodykite sutarties logikos teisingumą.
• Įdiekite prieigos kontrolę: Apribokite prieigą prie jautrių funkcijų naudodami modifikatorius.
• Tinkamai tvarkykite klaidas: Įgyvendinkite tinkamą klaidų tvarkymą, kad išvengtumėte netikėto elgesio.
• Būkite atnaujinti: Sekite naujausius saugumo pažeidžiamumus ir geriausias praktikas.

Įrankiai išmaniųjų sutarčių saugumui:

• Slither: Statinės analizės įrankis Solidity kodui.
• Mythril: Saugumo analizės įrankis Ethereum išmaniosioms sutartims.
• Oyente: Statinis analizatorius, skirtas aptikti pažeidžiamumus Ethereum išmaniosiose sutartyse.
• Remix IDE: Teikia integruotus saugumo analizės įrankius.

Realūs Ethereum išmaniųjų sutarčių pritaikymo pavyzdžiai

Išmaniosios sutartys naudojamos įvairiose pramonės šakose, keisdamos susitarimų sudarymo ir vykdymo būdus. Štai keletas žymių pavyzdžių:

Decentralizuoti finansai (DeFi):

DeFi programos naudoja išmaniąsias sutartis kurdamos decentralizuotas skolinimo platformas, biržas ir kitas finansines paslaugas. Pavyzdžiai:

• Aave: Decentralizuotas skolinimo protokolas, leidžiantis vartotojams skolintis ir skolinti kriptovaliutas.
• Uniswap: Decentralizuota birža (DEX), leidžianti vartotojams prekiauti kriptovaliutomis be tarpininkų.
• Compound: Decentralizuota skolinimo platforma, kuri algoritmiškai koreguoja palūkanų normas pagal pasiūlą ir paklausą.

Nekeičiamieji žetonai (NFT):

NFT naudoja išmaniąsias sutartis, kad atstovautų unikalių skaitmeninių turtų, tokių kaip meno kūriniai, kolekcionuojami daiktai ir virtuali žemė, nuosavybę. Pavyzdžiai:

• CryptoPunks: 10 000 unikalių pikselių meno personažų kolekcija.
• Bored Ape Yacht Club: Beždžionių tematikos avatarų kolekcija.
• Decentraland: Virtualus pasaulis, kuriame vartotojai gali pirkti, parduoti ir statyti ant virtualios žemės.

Tiekimo grandinės valdymas:

Išmaniosios sutartys gali būti naudojamos prekėms sekti ir valdyti, kai jos juda tiekimo grandine, didinant skaidrumą ir efektyvumą. Pavyzdžiui, įmonė galėtų naudoti išmaniąją sutartį, kad sektų produkto kilmę ir paskirties vietą, užtikrintų jo autentiškumą ir užkirstų kelią klastojimui. Pavyzdžiui, „Walmart“ naudoja blokų grandinės technologiją, kad sektų savo mangų kilmę, gerindama maisto saugą ir atsekamumą.

Balsavimo sistemos:

Išmaniosios sutartys gali būti naudojamos kuriant saugias ir skaidrias balsavimo sistemas, mažinant sukčiavimo ir manipuliavimo riziką. Pavyzdžiui, šalis galėtų naudoti išmaniąją sutartį rinkimams vykdyti, užtikrindama, kad balsai būtų skaičiuojami tiksliai ir kad rezultatai būtų apsaugoti nuo klastojimo. „Follow My Vote“ yra įmonė, siūlanti blokų grandinės pagrindu veikiančius balsavimo sprendimus, skirtus padidinti saugumą ir skaidrumą rinkimuose.

Sveikatos apsauga:

Išmaniosios sutartys gali palengvinti saugų pacientų duomenų dalijimąsi ir valdymą, užtikrindamos privatumą ir sąveikumą. Pavyzdžiui, pacientų medicininiai įrašai gali būti saugomi blokų grandinėje, suteikiant asmenims kontrolę, kas gali prieiti prie jų sveikatos informacijos. Tai gali supaprastinti duomenų mainus tarp sveikatos priežiūros paslaugų teikėjų, gerinant pacientų priežiūrą ir išlaikant duomenų saugumą.

Nekilnojamasis turtas:

Išmaniosios sutartys gali supaprastinti nekilnojamojo turto sandorius ir sumažinti tarpininkų poreikį. Pavyzdžiui, išmanioji sutartis galėtų automatizuoti nuosavybės teisės į turtą perdavimą, užtikrindama, kad sandoris būtų įvykdytas efektyviai ir saugiai. „Propy“ yra platforma, kuri naudoja blokų grandinės technologiją, siekdama supaprastinti nekilnojamojo turto sandorius, sumažinti popierizmo ir padidinti skaidrumą.

Ethereum išmaniųjų sutarčių ateitis

Išmaniosios sutartys sparčiai vystosi, nuolat atsiranda naujų inovacijų ir pritaikymų. Augant Ethereum ekosistemai, išmaniosios sutartys atliks vis svarbesnį vaidmenį formuojant decentralizuotų programų ir blokų grandinės technologijos ateitį. Ateities tendencijos apima 2-ojo lygmens (Layer-2) mastelio keitimo sprendimus (pvz., Optimism ir Arbitrum), skirtus sumažinti „gas“ mokesčius ir padidinti transakcijų greitį, tolesnį pritaikymą įmonių aplinkoje bei patogesnių vartotojui įrankių ir sąsajų kūrimą.

Iššūkiai ir galimybės:

• Mastelio keitimas: Ethereum transakcijų pralaidumas yra ribotas, o tai gali lemti didelius „gas“ mokesčius ir lėtus transakcijų laikus. 2-ojo lygmens mastelio keitimo sprendimai sprendžia šį iššūkį.
• Saugumas: Išmaniųjų sutarčių saugumas tebėra didelis rūpestis, ir reikalingi nuolatiniai tyrimai, siekiant sukurti saugesnes kodavimo praktikas ir įrankius.
• Reguliavimas: Teisinis išmaniųjų sutarčių reguliavimas vis dar vystosi, ir reikalingas aiškumas, kad būtų užtikrintas išmaniųjų sutarčių teisinis įgyvendinamumas.
• Prieinamumas: Siekiant paskatinti pritaikymą, labai svarbu padaryti išmaniųjų sutarčių kūrimą prieinamesnį platesniam kūrėjų ratui.

Išvada

Ethereum išmaniosios sutartys yra galinga technologija, galinti pakeisti daugybę pramonės šakų. Suprasdami jų funkcionalumą, kūrimo procesą ir saugumo aspektus, galite panaudoti išmaniųjų sutarčių galią kurdami novatoriškas ir paveikias programas. Ethereum ekosistemai toliau vystantis, išmaniosios sutartys neabejotinai atliks lemiamą vaidmenį formuojant decentralizuotos technologijos ateitį. Pasinaudokite galimybėmis ir ištirkite, kaip išmaniosios sutartys gali pakeisti jūsų pramonės šaką.

Šis išsamus vadovas yra puikus atspirties taškas. Toliau mokykitės, eksperimentuokite ir prisidėkite prie gyvybingos Ethereum bendruomenės!