Làm chủ ngôn ngữ lập trình vững chắc trong 5 phút: Xương sống của hợp đồng thông minh Ethereum

Giới thiệu:

Văn bản này thảo luận về các khía cạnh khác nhau của việc phát triển và triển khai các hợp đồng Solidity trên mạng Ethereum. Nó nhấn mạnh tầm quan trọng của việc viết mã an toàn và hiệu quả bằng cách tránh các lỗ hổng phổ biến như lỗi quay lại và tràn số nguyên. Văn bản cũng đề xuất các phương pháp hay nhất như sử dụng thư viện SafeMath, tiến hành kiểm tra kỹ lưỡng và triển khai các mẫu kiểm tra-hiệu ứng-tương tác để đảm bảo tính bảo mật.

Bạn đã suy nghĩ về việc sự phát triển đột biến trong lĩnh vực blockchain đã thay đổi đáng kể quan điểm của chúng ta về tài sản kỹ thuật số như thế nào chưa? Sự chuyển đổi này sẽ không thành hiện thực nếu không có Ethereum, một nền tảng có thể truy cập toàn cầu dành cho các ứng dụng phi tập trung (dApps) có bản chất là nguồn mở. Nó đóng vai trò là nền tảng cho tiền điện tử gốc của nó, Ether (ETH).

Ether, được biểu thị bằng ký hiệu ETH, nắm giữ mức vốn hóa thị trường lớn thứ hai trong số các loại tiền điện tử ở mức khoảng 404,86 tỷ USD. Điều này chỉ kém Bitcoin (BTC). Ethereum đặc biệt được công nhận vì sử dụng cơ chế đồng thuận bằng chứng cổ phần. Mạng Ethereum chào đón bất kỳ ai đang tìm kiếm một nền tảng linh hoạt, có thể lập trình và tự trị để đảm bảo bảo mật dữ liệu.

Với tư cách là nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các khả năng của Ethereum, tôi muốn nhấn mạnh tầm quan trọng của ngôn ngữ lập trình chính của nó đối với các hợp đồng thông minh – Solidity. Để hiểu rõ hơn về nền tảng của Ethereum, hãy đi sâu vào các yếu tố thiết yếu của Solidity.

Giới thiệu về Solidity:

Vững chắc là gì?

Với tư cách là một nhà đầu tư tiền điện tử, tôi đã nói như thế này: Ethereum đã giới thiệu Solidity là ngôn ngữ chính để xây dựng hợp đồng thông minh vào năm 2014. Đó là ngôn ngữ lập trình cấp cao, hướng đối tượng và được gõ tĩnh được thiết kế riêng cho nhu cầu của chúng tôi. Gavin Wood ban đầu giới thiệu Solidity, sau đó Christian Reitwiessner và Alex Beregszaszi dẫn đầu sự phát triển của nó. Mặc dù còn khá mới nhưng Solidity đã nhanh chóng nhận được sự ưu ái của các nhà phát triển Ethereum nhờ tính hiệu quả và dễ sử dụng.

Công nghệ này cung cấp các đặc điểm đáng chú ý sau: Nó cho phép đa kế thừa cùng với tuyến tính hóa C3, cho phép các kiểu dữ liệu, thư viện phức tạp do người dùng xác định và thậm chí cả các kế thừa lồng nhau. Ngoài ra, nó kết hợp Giao diện nhị phân ứng dụng (ABI) để đảm bảo an toàn về loại và bao gồm Đặc tả ngôn ngữ tự nhiên.

Tại sao lại có sự vững chắc cho Ethereum?

Là một nhà nghiên cứu nghiên cứu về công nghệ blockchain, tôi đã biết đến Solidity, một ngôn ngữ lập trình có điểm tương đồng với C++, JavaScript và Python. Đáng chú ý, nó hoạt động trên Máy ảo Ethereum (EVM), được lưu trữ trên các Nút Ethereum được liên kết với chuỗi khối. Với Solidity, tôi có thể phát triển các ứng dụng mạnh mẽ, có sức mạnh công nghiệp, mang lại nhiều lợi ích và chức năng. Các ứng dụng này hỗ trợ các thư viện và tính kế thừa do người dùng xác định để tăng tính linh hoạt. Hơn nữa, chúng đảm bảo việc triển khai và thực thi dễ dàng trên Nút Ethereum, đảm bảo trải nghiệm liền mạch.

Máy ảo Ethereum chủ yếu hoạt động như một nền tảng nơi các hợp đồng thông minh hoạt động. Vai trò của nó rất quan trọng trong việc bảo mật và thực thi mã phần mềm đáng ngờ thông qua việc sử dụng mạng lưới toàn cầu gồm các nút có thể truy cập công khai.

Với tư cách là một nhà đầu tư tiền điện tử, tôi sẽ mô tả nó như thế này: Trong Solidity, mã byte Ethereum được biên dịch để Máy ảo Ethereum (EVM) thực thi. Trọng tâm chính của nó là bảo vệ chống lại các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DoS) và đảm bảo rằng mỗi chương trình hoạt động độc lập mà không có quyền truy cập vào trạng thái của nhau. Thiết kế này đảm bảo mức độ bảo mật cao vì nó ngăn chặn mọi sự suy luận tiềm ẩn giữa các chương trình.

Cú pháp và cấu trúc vững chắc

Cú pháp cơ bản

Với tư cách là một nhà đầu tư tiền điện tử, tôi sẽ nói thế này: Solidity, ngôn ngữ lập trình cho hợp đồng thông minh Ethereum, có một số điểm tương đồng với các ngôn ngữ như C++, JavaScript và Python. Tuy nhiên, Solidity tự tạo sự khác biệt bằng cách kết hợp kiểu gõ tĩnh vào cú pháp giống ECMAScript. Nền tảng thiết kế của Solidity có thể bắt nguồn từ C++. Điều này có nghĩa là ngôn ngữ này có mô hình lập trình mệnh lệnh trong đó các hàm cần được mã hóa rõ ràng trong từng bước.

Ngôn ngữ này kết hợp các cấu trúc dữ liệu phổ biến bao gồm ánh xạ, danh sách và các loại tùy chỉnh như số nguyên, boolean và địa chỉ bộ nhớ. Các thành phần chính là các hàm, đóng vai trò là khối xây dựng nền tảng có khả năng thay đổi các biến trạng thái và cung cấp đầu ra thông qua các kiểu trả về.

Cấu trúc của một hợp đồng vững chắc

Với tư cách là một nhà đầu tư tiền điện tử, tôi sẽ mô tả nó theo cách này: Tôi bắt đầu hợp đồng thông minh của mình bằng cách đưa vào phần mở đầu, trong đó tôi chỉ định phiên bản Solidity với chỉ thị pragma. Tuyên bố này cho biết phiên bản trình biên dịch được sử dụng để mã hóa hợp đồng. Sau đó, tôi bắt đầu hợp đồng bằng cách sử dụng từ khóa “hợp đồng”, báo hiệu sự bắt đầu của mã điều chỉnh các quy tắc và chức năng của hợp đồng đầu tư cụ thể của tôi.

Trong Lập trình hướng đối tượng (OOP), hợp đồng có thể được ví như các lớp. Mỗi hợp đồng bao gồm các thành phần sau:

Nói một cách đơn giản, mọi thành phần của mã đều phục vụ một mục đích riêng biệt. Các biến trạng thái giữ lại dữ liệu của hợp đồng, các hàm phác thảo các hành động, các sự kiện hỗ trợ tương tác với các thực thể bên ngoài và các sửa đổi thiết lập các hạn chế.

Viết một hợp đồng thông minh đơn giản một cách vững chắc

Thiết lập môi trường phát triển

Hợp đồng thông minh Solidity có thể được triển khai ở cả chế độ Ngoại tuyến và Trực tuyến

Chế độ ngoại tuyến: Để chạy Solidity ngoại tuyến, bạn phải có Node.js, truffle Global và ganache-cli trên hệ thống của mình. Sau đó, bạn có thể triển khai hợp đồng thông minh, tạo dự án truffle và tương tác bằng bảng điều khiển truffle
Chế độ trực tuyến: Remix IDE được sử dụng để biên dịch và chạy các hợp đồng thông minh. Sau đây là các bước liên quan:

Bắt đầu với IDE phối lại, đặt môi trường và tạo tệp mới
Tạo mã hợp đồng thông minh và biên dịch nó
Triển khai và chạy mã
Gỡ lỗi và gọi phương thức

Ví dụ về hợp đồng vững chắc đơn giản

//Độ vững chắc của Pragma>=0.4.22///tiêu đề của hợp đồng///tác giảhợp đồng Lưu trữ{ dữ liệu riêng tư uint256; Tập hàm(uint256 _data) public{ data=_data; } Chức năng lấy kết quả trả về dạng xem công khai(uint256){ Dữ liệu trả về; }}

Hãy cùng thực hành với một ví dụ đơn giản về Hợp đồng vững chắc:

Đoạn mã:

Nói một cách đơn giản hơn, đoạn mã đã cho cho phép người dùng lưu một số nguyên không dấu. Hàm “set” có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu, còn hàm “get” lấy dữ liệu để sử dụng. Những người mới bắt đầu có thể thấy có lợi khi thực hành với những ví dụ ngắn gọn và đơn giản như vậy làm điểm khởi đầu trong lĩnh vực này.

Các tính năng nâng cao trong Solidity

Kế thừa và Thư viện

Ngoài cách viết hợp đồng rõ ràng, điểm đáng chú ý của Solidity là tính kế thừa. Kế thừa đề cập đến việc sử dụng các lớp hoặc kế thừa các thuộc tính của một lớp trong OOPS. Tương tự, nó cho phép người dùng kế thừa các thuộc tính và phương thức của một hợp đồng ở một hợp đồng khác. Điều này làm cho mã dễ đọc hơn, giúp thực hành viết rõ ràng hơn và tăng khả năng sử dụng lại mã. Các thư viện trong Solidity rất hữu ích vì chúng giúp bạn sắp xếp cách trình bày mã của mình, cho phép sửa đổi phù hợp để mô-đun hóa nó.

Các phương pháp bảo mật tốt nhất

Điều cần thiết là ưu tiên bảo mật khi phát triển hợp đồng thông minh. Rủi ro phổ biến bao gồm các cuộc tấn công vào lại và tràn số nguyên. Một cuộc tấn công reentrancy xảy ra khi mã của bạn dễ bị thao túng trong khi gọi hàm đến một hợp đồng bên ngoài. Trong trường hợp này, hợp đồng bên ngoài có thể can thiệp vào quá trình cập nhật trạng thái của hàm bằng cách thực hiện lệnh gọi khác và lặp lại các hành động, chẳng hạn như rút tiền.

Một vấn đề phổ biến là tràn số nguyên, trong đó kết quả của một phép toán vượt quá giá trị cao nhất mà loại dữ liệu được chỉ định có thể chứa. Để giảm thiểu rủi ro này, bạn nên sử dụng thư viện SafeMath, thực hiện kiểm tra nghiêm ngặt và triển khai các mẫu tương tác kiểm tra hiệu ứng (CEI) trong mã của mình.

Các biện pháp bảo mật hiệu quả bao gồm việc áp dụng các thiết kế hợp đồng đơn giản và triển khai thử nghiệm fuzz như một phương pháp độc đáo nhưng có lợi để phát hiện các vấn đề tiềm ẩn. Một cách tiếp cận chiến lược khác là thiết lập các chương trình thưởng lỗi quy mô lớn, mời cộng đồng bảo mật xác định và giải quyết các lỗ hổng để đổi lấy phần thưởng đáng kể.

Phát triển và triển khai các hợp đồng vững chắc

Quy trình phát triển

Sau đây là quy trình làm việc:

Khái niệm hóa ý tưởng: Nhà phát triển nên đưa ra mục đích rõ ràng cho hợp đồng.
Viết hợp đồng: Viết mã rõ ràng, dễ đọc bằng cách sử dụng các IDE như Remix IDE, Truffle hoặc Hardhat.
Kiểm tra: Sử dụng các khung kiểm tra thích hợp trên IDE
Gỡ lỗi: Gỡ lỗi mã cho bất kỳ vấn đề nào và kiểm tra xem mã có hoạt động như mong đợi hay không.
Kiểm tra bảo mật: Kiểm tra mọi lỗ hổng bằng cách sử dụng các công cụ bảo mật như MythX.
Triển khai: Cuối cùng, Triển khai hợp đồng và đảm bảo tích hợp liền mạch

Triển khai trên Mạng Ethereum

Khi triển khai hợp đồng thông minh, điều quan trọng là phải chú ý đến từng chi tiết trong mã hóa. Để đảm bảo tính chính xác và ngăn ngừa các sự cố tiềm ẩn, ban đầu chúng tôi triển khai hợp đồng của mình trên các mạng thử nghiệm Ethereum như Ropsten, Kovan hoặc Rinkeby. Các mạng này cho phép chúng tôi xác định và sửa bất kỳ lỗi nào trong mã trước khi tương tác với mạng chính. Một bổ sung gần đây hơn cho các mạng thử nghiệm này là Goerli, được giới thiệu vào năm 2018, hoạt động theo cơ chế đồng thuận bằng chứng về thẩm quyền.

Với tư cách là một nhà đầu tư tiền điện tử, tôi có thể nói với bạn rằng sau khi thiết lập xong các điều khoản hợp đồng, tôi cần triển khai nó trên mạng chính. Quá trình này liên quan đến việc thanh toán phí gas bằng Ether (ETH). Do đó, điều quan trọng là phải đảm bảo mã của tôi không có lỗi và chính xác trước khi triển khai. May mắn thay, các dịch vụ như Infura và Metamask cung cấp API và giải pháp ví để có trải nghiệm mượt mà hơn. Khi các hợp đồng của tôi có mặt trên mạng chính, chúng sẽ trở nên bất biến và có thể truy cập công khai.

Thay vì Môi trường phát triển tích hợp Truffle và Hardhat (IDE) thường được sử dụng, hãy cân nhắc chọn Brownie. Brownie cung cấp giao diện dòng lệnh và bảng điều khiển tương tác, khiến nó trở thành một lựa chọn thay thế tuyệt vời. Ngoài ra, Brownie còn tích hợp với pytest, điều này đặc biệt thuận tiện cho các nhà phát triển đã quen với Python. Không thể phủ nhận việc sử dụng Brownie có thể giúp bạn kiếm được điểm bánh hạnh nhân!

Tương lai của hợp đồng thông minh Ethereum và Solidity

Sự phát triển của sự vững chắc

Với tư cách là nhà phân tích của Solidity, tôi có thể chứng thực sự tiến bộ vượt bậc của ngôn ngữ lập trình này. Trọng tâm của tôi hiện nay chủ yếu là đảm bảo các cải tiến về bảo mật, nâng cao hiệu quả và tối đa hóa khả năng sử dụng lại. Cộng đồng rộng lớn hỗ trợ sự phát triển của nó đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy chúng tôi tiến lên, liên tục đóng góp những ý tưởng và tiến bộ mới giúp Solidity luôn đi đầu trong phát triển blockchain.

Là một nhà đầu tư tiền điện tử quan tâm đến việc phát triển bằng cách sử dụng Solidity, tôi có thể nói rằng cộng đồng các nhà phát triển làm việc trên công nghệ này đang mở rộng nhanh chóng ở nhiều nơi trên thế giới. Tuy nhiên, để gia nhập hàng ngũ của họ và bắt đầu xây dựng trên chuỗi khối Ethereum bằng Solidity, trước tiên điều cần thiết là phải có nền tảng vững chắc về lập trình máy tính.

Xu hướng và đổi mới

Là một nhà đầu tư tiền điện tử và là người đam mê các ứng dụng phi tập trung (dApps), tôi nhận thấy một xu hướng thú vị trong việc phát triển hợp đồng thông minh Solidity. Thay vì chỉ tập trung vào các hợp đồng độc lập, các nhà phát triển hiện đang kết hợp nhiều cải tiến khác nhau để nâng cao chức năng và khả năng tương tác của họ.

Ngoài việc tăng cường phân tích chương trình để có độ chính xác cao hơn, các nhà nghiên cứu đang nỗ lực kết hợp các phương pháp mã hóa phức tạp như hệ thống bỏ phiếu điện tử TAVS vào Solidity. Trong khi đó, các công cụ như SolSEE đang được phát triển để nâng cao khả năng sử dụng và giải quyết các hạn chế của phân tích cấp byte.

Kết luận

Tóm lại, Solidity đóng vai trò là nền tảng cho Ethereum và sự phát triển của hợp đồng thông minh. Nó cung cấp cơ sở hạ tầng mạnh mẽ, an toàn và đáng tin cậy để xây dựng các ứng dụng phi tập trung (dApps). Khi công nghệ blockchain phát triển mạnh trong ngành, vai trò tiên phong ban đầu của Solidity tiếp tục đóng vai trò thiết yếu trong việc thúc đẩy tăng trưởng. Hãy chuẩn bị sẵn sàng và tham gia phong trào hướng tới một tương lai phi tập trung!

2024-07-08 13:53