Фронтенд смарт-контракти: Безшовна інтеграція Solidity та Web3 для глобальної аудиторії

Децентралізований веб, або Web3, швидко розвивається, надаючи людям та компаніям безпрецедентний контроль над їхніми даними та цифровими активами. В основі цієї революції лежать смарт-контракти – самовиконувані угоди, написані кодом, переважно на таких платформах, як Ethereum. Хоча логіка бекенду знаходиться в блокчейні, досвід взаємодії користувача з цими потужними контрактами створюється за допомогою фронтенду. Ця публікація в блозі заглиблюється в складний світ інтеграції фронтенд смарт-контрактів, зосереджуючись на тому, як розробники можуть ефективно подолати розрив між інтерфейсами користувача, створеними за допомогою популярних фронтенд-фреймворків, та надійною логікою смарт-контрактів Solidity, водночас орієнтуючись на різноманітну глобальну аудиторію.

Розуміння основних компонентів: Solidity та Web3

Перш ніж зануритися в інтеграцію, важливо зрозуміти фундаментальні будівельні блоки:

Solidity: Мова смарт-контрактів

Solidity – це високорівнева, об'єктно-орієнтована мова програмування, спеціально розроблена для написання смарт-контрактів на різних блокчечейн-платформах, насамперед Ethereum та EVM-сумісних ланцюжках. Її синтаксис має схожість з JavaScript, Python та C++, що робить її відносно доступною для розробників, які переходять до блокчейну. Код Solidity компілюється в байт-код, який потім розгортається та виконується на віртуальній машині блокчейну.

Ключові характеристики Solidity включають:

• Статично типізована: Змінні мають фіксовані типи, що дозволяє виявляти помилки під час компіляції.
• Контрактно-орієнтована: Код організований в контракти, які є основними одиницями розгортання.
• Викидання подій: Контракти можуть випускати події, щоб сигналізувати офчейн-додаткам про зміни стану.
• Успадкування: Підтримує повторне використання коду через успадкування.
• Функції-модифікатори: Дозволяють виконувати перевірки до та після виконання функцій.

Приклад простого контракту Solidity (Спрощено):

            // SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract SimpleStorage {
    uint256 public storedData;

    function set(uint256 x) public {
        storedData = x;
    }

    function get() public view returns (uint256) {
        return storedData;
    }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Web3: Міст до блокчейну

Web3 відноситься до децентралізованого інтернету, що розвивається, і характеризується технологією блокчейну та одноранговими мережами. У контексті фронтенд-розробки бібліотеки Web3 є основними інструментами, які дозволяють програмам JavaScript взаємодіяти з блокчейном Ethereum. Ці бібліотеки абстрагують складнощі прямої взаємодії з вузлами блокчейну та надають зручні методи для:

• Підключення до блокчейну (через HTTP або WebSockets).
• Доступу до інформації облікового запису.
• Надсилання транзакцій.
• Виклику функцій смарт-контрактів.
• Прослуховування подій блокчейну.

Дві найвидатніші бібліотеки Web3 JavaScript:

• web3.js: Комплексна бібліотека, що надає широкий спектр функціональних можливостей для взаємодії з блокчейном Ethereum. Вона довгий час була наріжним каменем розробки Web3.
• ethers.js: Більш сучасна, легка та часто бажана альтернатива, що зосереджена на простоті використання, безпеці та продуктивності. Вона пропонує більш модульний дизайн і, як правило, вважається більш зручною для розробників у багатьох завданнях.

Зв'язок фронтенду та бекенду: як це працює

Магія інтеграції фронтенду зі смарт-контрактами полягає в здатності фронтенд-додатків запускати дії в блокчейні та відображати його стан користувачеві. Зазвичай це включає такий потік:

1. Взаємодія з користувачем: Користувач взаємодіє з інтерфейсом фронтенду, наприклад, натискаючи кнопку, щоб надіслати криптовалюту або оновити запис у смарт-контракті.
2. Виклик бібліотеки Web3: Фронтенд-додаток, використовуючи бібліотеку Web3 (наприклад, ethers.js), пропонує користувачеві підтвердити дію через підключений криптогаманець (наприклад, MetaMask).
3. Створення транзакції: Бібліотека Web3 створює об'єкт транзакції, що містить необхідні дані, такі як адреса цільового смарт-контракту, функція для виклику та будь-які вхідні параметри.
4. Підписання гаманцем: Криптогаманець користувача підписує цю транзакцію за допомогою свого приватного ключа, авторизуючи дію.
5. Трансляція транзакції: Підписана транзакція транслюється в мережу Ethereum (або інший сумісний блокчейн).
6. Виконання блокчейну: Вузол у мережі отримує транзакцію, перевіряє її та виконує відповідну функцію в смарт-контракті.
7. Оновлення стану: Якщо виконання смарт-контракту змінює його стан (наприклад, змінює змінну), це оновлення записується в блокчейні.
8. Відгук фронтенду: Фронтенд-додаток може відстежувати статус транзакції та прослуховувати події, що випускаються смарт-контрактом, щоб надавати зворотний зв'язок користувачеві (наприклад, "Транзакція успішна!" або відображення оновлених даних).

Вибір вашого фронтенд-фреймворку та бібліотеки Web3

Вибір фронтенд-фреймворку та бібліотеки Web3 суттєво впливає на досвід розробки та архітектуру кінцевого додатка. Хоча можна використовувати будь-який сучасний фреймворк JavaScript, деякі з них частіше застосовуються в просторі Web3 завдяки їхній екосистемі та підтримці спільноти.

Популярні фронтенд-фреймворки:

• React: Декларативна JavaScript-бібліотека для створення користувацьких інтерфейсів, відома своєю компонентно-орієнтованою архітектурою та великою екосистемою. React є поширеним вибором для dApps.
• Vue.js: Прогресивний JavaScript-фреймворк, який також базується на компонентах та відзначається простотою використання та м'яким порогом входження.
• Angular: Комплексний TypeScript-орієнтований фреймворк для створення великомасштабних додатків.
• Svelte: Компілятор, який переносить роботу з браузера на етап збірки, що призводить до високопродуктивних додатків.

Міркування щодо бібліотеки Web3:

• ethers.js: Зазвичай рекомендується для нових проектів завдяки своєму сучасному дизайну, покращеним функціям безпеки та повній документації. Вона пропонує надійні утиліти для керування гаманцями, взаємодії з контрактами та обробки провайдерів.
• web3.js: Все ще широко використовується, особливо в застарілих проектах. Це потужна бібліотека, але іноді може бути більш багатослівною та менш інтуїтивно зрозумілою, ніж ethers.js, для деяких завдань.

З метою демонстрації інтеграції ми будемо переважно використовувати React та ethers.js, оскільки вони представляють поширений та ефективний стек для сучасної розробки dApp.

Покроковий посібник з інтеграції (з React та ethers.js)

Давайте розглянемо практичний приклад інтеграції фронтенду зі смарт-контрактом Solidity. Ми припустимо, що у вас є простий контракт SimpleStorage (як показано вище), скомпільований та розгорнутий у тестовій мережі або локальному середовищі розробки.

Передумови:

• Node.js та npm/yarn: Встановлені на вашому комп'ютері.
• Проект React: Налаштований за допомогою Create React App або подібного інструменту.
• Смарт-контракт: Розгорнутий, а його ABI (Application Binary Interface) та адреса відомі.
• Криптогаманець: Наприклад, MetaMask, встановлений та налаштований з тестовим обліковим записом.

1. Встановіть необхідні бібліотеки:

Перейдіть до кореневого каталогу вашого проекту React та встановіть ethers.js:

            npm install ethers
# or
yarn add ethers

            

              
                Copy
              
            
          

2. Отримайте дані смарт-контракту:

Вам знадобляться дві важливі частини інформації з вашого розгорнутого смарт-контракту:

• Адреса контракту: Унікальний ідентифікатор вашого контракту в блокчейні.
• ABI контракту (Application Binary Interface): Файл JSON, який описує функції, події та змінні стану контракту, дозволяючи фронтенду розуміти, як з ним взаємодіяти.

Зазвичай, коли ви компілюєте свій контракт Solidity за допомогою таких інструментів, як Hardhat або Truffle, ви отримуєте файл артефакту, що містить ABI та байт-код.

3. Налаштування провайдера Web3:

Першим кроком у вашому фронтенд-коді є встановлення з'єднання з блокчейном. Це робиться за допомогою провайдера. У браузерному середовищі найпоширеніший спосіб – використання вбудованого провайдера Web3 з гаманця, такого як MetaMask.

            import { ethers } from 'ethers';
import React, { useState, useEffect } from 'react';

// --- Contract Details ---
const contractAddress = "YOUR_CONTRACT_ADDRESS"; // Replace with your contract's address
const contractABI = [ /* Your contract's ABI as a JSON array */ ];

function App() {
  const [account, setAccount] = useState(null);
  const [storedValue, setStoredValue] = useState(0);
  const [inputValue, setInputValue] = useState('');
  const [signer, setSigner] = useState(null);
  const [contract, setContract] = useState(null);

  useEffect(() => {
    const loadBlockchainData = async () => {
      if (window.ethereum) {
        const provider = new ethers.providers.Web3Provider(window.ethereum);
        setSigner(provider.getSigner());

        const accounts = await window.ethereum.request({ method: 'eth_requestAccounts' });
        setAccount(accounts[0]);

        const contractInstance = new ethers.Contract(contractAddress, contractABI, provider);
        setContract(contractInstance);

        const currentValue = await contractInstance.storedData();
        setStoredValue(currentValue.toString());
      } else {
        alert('MetaMask or another Ethereum-compatible wallet is required!');
      }
    };

    loadBlockchainData();

    // Listen for account changes
    window.ethereum.on('accountsChanged', (accounts) => {
      if (accounts.length > 0) {
        setAccount(accounts[0]);
      } else {
        setAccount(null);
      }
    });
  }, []);

  // ... rest of the component
}

export default App;

            

              
                Copy
              
            
          

Пояснення:

• Ми імпортуємо ethers.
• Ми визначаємо заповнювачі для contractAddress та contractABI.
• Гачки useState використовуються для керування підключеним обліковим записом, значенням, прочитаним з контракту, вхідними даними для встановлення значення, об'єктом підписувача та екземпляром контракту.
• Гачок useEffect запускається один раз при монтуванні компонента.
• window.ethereum перевіряє, чи доступний провайдер Web3 (наприклад, MetaMask).
• new ethers.providers.Web3Provider(window.ethereum) створює екземпляр провайдера, підключений до гаманця користувача.
• provider.getSigner() отримує об'єкт, який може підписувати транзакції, що представляє підключеного користувача.
• window.ethereum.request({ method: 'eth_requestAccounts' }) пропонує користувачеві підключити свій гаманець.
• new ethers.Contract(contractAddress, contractABI, provider) створює екземпляр нашого смарт-контракту, дозволяючи нам взаємодіяти з ним. Спочатку ми використовуємо provider для читання даних.
• Ми отримуємо та відображаємо початкові storedData.
• Ми налаштовуємо слухача подій для accountsChanged, щоб оновлювати інтерфейс користувача, якщо користувач перемикає облікові записи у своєму гаманці.

4. Взаємодія зі смарт-контрактом (читання даних):

Читання даних зі смарт-контракту є операцією лише для читання і не коштує газу. Ви можете викликати функції view або pure, використовуючи екземпляр контракту, отриманий від провайдера.

            // Inside the App component, after setting up the contract instance:

const refreshValue = async () => {
  if (contract) {
    const currentValue = await contract.storedData();
    setStoredValue(currentValue.toString());
  }
};

// In your JSX, you would have a button to call this:
// Refresh Value

            

              
                Copy
              
            
          

5. Взаємодія зі смарт-контрактом (запис даних):

Запис даних у смарт-контракт (виклик функцій, що змінюють стан) вимагає підписувача та тягне за собою плату за газ. Тут гаманець користувача відіграє вирішальну роль в авторизації транзакції.

            // Inside the App component:

const handleInputChange = (event) => {
  setInputValue(event.target.value);
};

const updateStoredValue = async () => {
  if (contract && signer && inputValue) {
    try {
      // Create a contract instance with the signer to send transactions
      const contractWithSigner = contract.connect(signer);
      const tx = await contractWithSigner.set(ethers.utils.parseUnits(inputValue, "ether")); // Assuming 'set' expects uint256

      // Wait for the transaction to be mined
      await tx.wait();

      setInputValue(''); // Clear input after successful update
      refreshValue(); // Refresh the displayed value
      alert("Value updated successfully!");
    } catch (error) {
      console.error("Error updating value:", error);
      alert("Failed to update value. Check console for details.");
    }
  } else {
    alert("Please enter a value and ensure your wallet is connected.");
  }
};

// In your JSX:
// 
// Update Value

            

              
                Copy
              
            
          

Пояснення:

• Ми отримуємо вхідні дані користувача за допомогою inputValue та handleInputChange.
• Важливо, що ми створюємо новий екземпляр контракту за допомогою contract.connect(signer). Це зв'язує можливості signer щодо надсилання транзакцій з нашою взаємодією з контрактом.
• ethers.utils.parseUnits(inputValue, "ether") перетворює вхідний рядок у формат BigNumber, придатний для uint256 Solidity (за потреби відрегулюйте одиниці відповідно до очікуваного вводу вашого контракту).
• await tx.wait() призупиняє виконання до підтвердження транзакції в блокчейні.
• Обробка помилок є важливою для інформування користувача про невдалу транзакцію.

6. Обробка підключень та відключень гаманця:

Надійні dApp повинні коректно обробляти підключення та відключення гаманців користувачами.

            // In your App component's JSX:

const connectWallet = async () => {
  if (window.ethereum) {
    try {
      const provider = new ethers.providers.Web3Provider(window.ethereum);
      await window.ethereum.request({ method: 'eth_requestAccounts' });
      setSigner(provider.getSigner());
      const accounts = await provider.listAccounts();
      setAccount(accounts[0]);
      // Re-initialize contract with signer if needed for write operations immediately
      const contractInstance = new ethers.Contract(contractAddress, contractABI, provider);
      setContract(contractInstance.connect(provider.getSigner())); // Connect to the contract with the signer
      alert("Wallet connected!");
    } catch (error) {
      console.error("Error connecting wallet:", error);
      alert("Failed to connect wallet.");
    }
  } else {
    alert("MetaMask or another Ethereum-compatible wallet is required!");
  }
};

const disconnectWallet = () => {
  setAccount(null);
  setSigner(null);
  setContract(null);
  // Optionally, you might want to trigger a full page reload or clear state more aggressively
  alert("Wallet disconnected.");
};

// In your JSX:
// {!account ? (
//   Connect Wallet
// ) : (
//   

//     
Connected Account: {account}
//     Disconnect Wallet
//   
// )}

            

              
                Copy
              
            
          

7. Прослуховування подій смарт-контракту:

Смарт-контракти можуть випускати події, щоб повідомляти фронтенд про значні зміни стану. Це ефективніший спосіб оновлення інтерфейсу, ніж постійне опитування.

            // Inside the useEffect hook, after setting up the contract instance:

if (contract) {
  // Example: Listening for a hypothetical 'ValueChanged' event from SimpleStorage
  contract.on("ValueChanged", (newValue, event) => {
    console.log("ValueChanged event received:", newValue.toString());
    setStoredValue(newValue.toString());
  });

  // Clean up the event listener when the component unmounts
  return () => {
    if (contract) {
      contract.removeAllListeners(); // Or specify the event name
    }
  };
}

            

              
                Copy
              
            
          

Примітка: Щоб це працювало, ваш контракт SimpleStorage повинен був би випустити подію, наприклад, у функції set:

            // Inside the SimpleStorage contract:

// ...

event ValueChanged(uint256 newValue);

function set(uint256 x) public {
    storedData = x;
    emit ValueChanged(x); // Emit the event
}

// ...

            

              
                Copy
              
            
          

Додаткові міркування для глобальної аудиторії

1. Досвід користувача та абстракція гаманця:

• Онбординг: Багато користувачів є новачками у криптогаманцях. Надайте чіткі інструкції та посібники щодо налаштування та використання таких гаманців, як MetaMask, Trust Wallet або Coinbase Wallet.
• Wallet Connect: Інтегруйтеся з WalletConnect для підтримки ширшого спектру мобільних та десктопних гаманців, покращуючи доступність для користувачів, які не використовують MetaMask. Бібліотеки, такі як @web3-react/walletconnect-connector або rainbow-kit, можуть спростити це.
• Інформованість про мережу: Переконайтеся, що користувачі перебувають у правильній блокчейн-мережі (наприклад, Ethereum Mainnet, Polygon, Binance Smart Chain). Відображайте інформацію про мережу та скеровуйте користувачів до перемикання, якщо це необхідно.
• Комісії за газ: Комісії за газ можуть бути нестабільними та змінюватися залежно від мережі. Інформуйте користувачів про потенційні витрати на газ та час підтвердження транзакцій. Розгляньте стратегії, такі як мета-транзакції, якщо це можливо, для абстрагування оплати газу.

2. Інтернаціоналізація (i18n) та локалізація (l10n):

• Мовна підтримка: Перекладайте елементи інтерфейсу, повідомлення про помилки та інструкції кількома мовами. Бібліотеки, такі як react-intl або i18next, можуть бути безцінними.
• Культурні нюанси: Пам'ятайте про культурні відмінності в дизайні, колірних схемах та стилях спілкування. Те, що прийнятно або привабливо в одній культурі, може бути неприйнятним в іншій.
• Формати дати та часу: Відображайте дати та час у зручному, локалізованому форматі.
• Форматування чисел та валют: Форматуйте числа та будь-які відображені суми криптовалют відповідно до місцевих конвенцій. Хоча смарт-контракти працюють з точними числовими значеннями, фронтенд-відображення може бути локалізованим.

3. Продуктивність та масштабованість:

• Кінцеві точки RPC: Покладатися виключно на MetaMask для всіх взаємодій може бути повільним для отримання даних. Розгляньте можливість використання виділених провайдерів RPC (наприклад, Infura, Alchemy) для швидших операцій читання.
• Кешування: Впроваджуйте кешування на стороні клієнта для часто доступних, нечутливих даних, щоб зменшити кількість запитів до блокчейну.
• Оптимістичні оновлення: Надайте негайний візуальний зворотний зв'язок користувачеві після ініціювання дії, ще до підтвердження транзакції в блокчейні.
• Рішення Layer 2: Для додатків, що вимагають високої пропускної здатності та низьких комісій за транзакції, розгляньте інтеграцію з масштабуючими рішеннями Layer 2, такими як Optimism, Arbitrum або zkSync.

4. Найкращі практики безпеки:

• Перевірка вводу: Завжди перевіряйте введення користувача на фронтенді, але ніколи не покладайтеся виключно на фронтенд-перевірку. Сам смарт-контракт повинен мати надійну перевірку, щоб запобігти зловмисному вводу.
• Безпека ABI: Переконайтеся, що ви використовуєте правильний та перевірений ABI для вашого смарт-контракту. Неправильні ABI можуть призвести до ненавмисних викликів функцій.
• HTTPS: Завжди надавайте доступ до вашої фронтенд-програми через HTTPS для захисту від атак "людина посередині".
• Управління залежностями: Підтримуйте залежності вашого проекту (включаючи бібліотеки Web3) в актуальному стані, щоб виправляти вразливості безпеки.
• Аудити смарт-контрактів: Для dApps у виробничому середовищі переконайтеся, що ваші смарт-контракти пройшли професійні аудити безпеки.
• Управління приватними ключами: Наголосіть, що користувачі ніколи не повинні ділитися своїми приватними ключами або початковими фразами. Ваша фронтенд-програма ніколи не повинна безпосередньо запитувати або обробляти приватні ключі.

5. Обробка помилок та зворотний зв'язок з користувачем:

• Чіткі повідомлення про помилки: Надавайте користувачам конкретні та дієві повідомлення про помилки, скеровуючи їх, як вирішити проблеми (наприклад, "Недостатній баланс", "Будь ласка, перейдіть до мережі Polygon", "Транзакція відхилена гаманцем").
• Стани завантаження: Вказуйте, коли транзакції очікують або дані завантажуються.
• Відстеження транзакцій: Запропонуйте користувачам способи відстеження їхніх поточних транзакцій у блокчейн-експлорерах (наприклад, Etherscan).

Інструменти та робочий процес розробки

Оптимізований робочий процес розробки має вирішальне значення для ефективного створення та розгортання dApps. Основні інструменти включають:

• Hardhat / Truffle: Середовища розробки для компіляції, розгортання, тестування та налагодження смарт-контрактів. Вони також генерують артефакти контрактів (включаючи ABI), необхідні для фронтенд-інтеграції.
• Ganache: Особистий блокчейн для розробки Ethereum, що використовується для запуску локальних тестів та налагодження.
• Etherscan / Polygonscan / тощо: Блокчейн-експлорери для перевірки коду контракту, відстеження транзакцій та перегляду даних блокчейну.
• IPFS (InterPlanetary File System): Для децентралізованого зберігання статичних фронтенд-активів, що робить ваш dApp стійким до цензури.
• The Graph: Децентралізований протокол для індексації та запитів даних блокчейну, який може значно покращити продуктивність фронтендів dApp, надаючи індексовані дані замість прямого запиту до блокчейну.

Приклади: Глобальні dApp

Численні dApps, створені з використанням Solidity та інтеграції Web3, обслуговують глобальну аудиторію:

• Платформи децентралізованих фінансів (DeFi): Uniswap (децентралізована біржа), Aave (кредитування та позики), Compound (протокол кредитування) дозволяють користувачам у всьому світі отримувати доступ до фінансових послуг без посередників. Їхні фронтенди безперешкодно взаємодіють зі складними смарт-контрактами DeFi.
• Ринки невзаємозамінних токенів (NFT): OpenSea, Rarible та Foundation дозволяють художникам та колекціонерам з усього світу створювати, купувати та продавати унікальні цифрові активи, при цьому фронтенд-інтерфейси безпосередньо взаємодіють зі смарт-контрактами NFT (такими як ERC-721 або ERC-1155).
• Децентралізовані автономні організації (DAO): Платформи, такі як Snapshot, дозволяють глобальним спільнотам голосувати за пропозиції, використовуючи токен-активи, при цьому фронтенди полегшують створення пропозицій та голосування шляхом взаємодії зі смарт-контрактами управління.
• Ігри Play-to-Earn: Axie Infinity та подібні блокчейн-ігри використовують NFT та токени для внутрішньоігрових активів, при цьому ігрові інтерфейси фронтенду підключаються до смарт-контрактів для торгівлі та керування цими активами.

Ці приклади підкреслюють силу та охоплення інтеграції фронтенду зі смарт-контрактами, що з'єднує мільйони користувачів у всьому світі з децентралізованими додатками.

Висновок: Розширення можливостей децентралізованого майбутнього

Інтеграція фронтенду зі смарт-контрактами є критично важливою дисципліною для створення наступного покоління децентралізованих додатків. Опанувавши взаємодію між смарт-контрактами Solidity та бібліотеками Web3 JavaScript, розробники можуть створювати зручні, безпечні та потужні dApps, які використовують переваги технології блокчейну. Для глобальної аудиторії першочерговим є ретельна увага до користувацького досвіду, інтернаціоналізації, продуктивності та безпеки. Оскільки екосистема Web3 продовжує розвиватися, попит на кваліфікованих фронтенд-розробників, які можуть безперешкодно долати розрив між інтерфейсами користувача та логікою блокчейну, лише зростатиме, відкриваючи більш децентралізоване, прозоре та орієнтоване на користувача цифрове майбутнє для всіх.

Основні висновки для глобальної розробки dApp:

• Пріоритизуйте онбординг користувачів та сумісність гаманців.
• Впроваджуйте надійну інтернаціоналізацію для ширшого охоплення.
• Оптимізуйте продуктивність, використовуючи ефективне отримання та кешування даних.
• Дотримуйтесь суворих правил безпеки як для фронтенду, так і для коду смарт-контракту.
• Надавайте чіткий, локалізований зворотний зв'язок та обробку помилок.

Шлях інтеграції фронтенд-досвіду з можливостями смарт-контрактів є захоплюючим та винагороджувальним. Дотримуючись найкращих практик та використовуючи інструменти, що розвиваються, розробники можуть зробити свій внесок у створення справді децентралізованого та доступного інтернету для користувачів у всьому світі.