Làm cách nào để xây dựng hợp đồng thông minh từng bước cho các ứng dụng Blockchain?

Giới thiệu

Là một nhà phát triển dày dạn kinh nghiệm với nhiều năm trong ngành blockchain, tôi có thể tự tin nói rằng sự phát triển của hợp đồng thông minh thực sự hấp dẫn. Qua nhiều năm, tôi đã học được một vài điều về cách làm cho các cường quốc kỹ thuật số này hoạt động hiệu quả và hiệu quả hơn.

Trong lĩnh vực đổi mới blockchain có nhịp độ nhanh, hợp đồng thông minh là một trong những yếu tố thay đổi cuộc chơi quan trọng. Về cơ bản, hợp đồng thông minh thể hiện các thỏa thuận kỹ thuật số tự thực hiện trong đó các điều khoản và điều kiện được mã hóa theo cách chúng tự động thực thi khi xảy ra một số kích hoạt được xác định trước, loại bỏ sự cần thiết của người trung gian. Trọng tâm của công nghệ blockchain là các hợp đồng tự thực thi này.

Các ứng dụng phi tập trung (dApps) hoạt động độc lập với bất kỳ điều khiển trung tâm nào nhờ sử dụng hợp đồng thông minh. Các hợp đồng này chỉ tự động hóa các giao dịch và hoạt động khi các điều kiện cụ thể được đáp ứng, đảm bảo chúng minh bạch, an toàn và đáng tin cậy. Các nhà phát triển lành nghề nắm vững nghệ thuật tạo ra các hợp đồng thông minh này có thể đổi mới các giải pháp cho nhiều lĩnh vực khác nhau.

Công cụ phát triển hợp đồng thông minh

Môi trường phát triển:
- Truffle: Đây là một khung phát triển cung cấp một bộ công cụ để phát triển, biên soạn, liên kết và triển khai các hợp đồng thông minh.
- Hardhat: Hardhat là lựa chọn phổ biến của các nhà phát triển nhờ các tính năng như tính linh hoạt và khả năng mở rộng. Ngoài ra, nó còn có trình chạy tác vụ tích hợp, khả năng quản lý mạng và có thể mở rộng các chức năng của mình thông qua các plugin.
- Ganache: Một blockchain cá nhân dành cho các nhà phát triển Ethereum. Nó được sử dụng để triển khai các hợp đồng, phát triển ứng dụng và chạy thử nghiệm.
- Thiết lập và định cấu hình môi trường phát triển

1. Cài đặt Node.js và thiết lập npm
2. Cài đặt Truffle: npm install -g truffle
3. Cài đặt Hardhat: cài đặt -save-dev hardhat
4. Cài đặt Ganache

Khung kiểm tra:

Việc kiểm tra các hợp đồng JavaScript đòi hỏi phải sử dụng Mocha và Chai. Mocha đóng vai trò là khung thử nghiệm, trong khi Chai hoạt động như một thư viện xác nhận. Cùng nhau, chúng tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện các bài kiểm tra và thành phần của các xác nhận kiểm tra.

Ganache là một blockchain cá nhân để phát triển Ethereum mà bạn có thể sử dụng để triển khai các hợp đồng

Các phương pháp hay nhất để thử nghiệm hợp đồng thông minh:

Viết các ca kiểm thử toàn diện
Sử dụng xác nhận
Mô phỏng các phụ thuộc bên ngoài
Kiểm tra tự động
Tối ưu hóa việc sử dụng Gas
Thực hiện kiểm tra bảo mật
Duy trì bộ thử nghiệm
Triển khai mạng thử nghiệm

Ví dụ sử dụng:

const { mong đợi } = require(“chai”);

describe(“Hợp đồng lưu trữ đơn giản”, function {
it(“Việc triển khai nên gán giá trị ban đầu”, hàm async {
const [owner] = chờ ethers.getSigners;
const SimpleStorage = chờ ethers.getContractFactory(“SimpleStorage”);
const simpleStorage = chờ SimpleStorage.deploy;

chờ simpleStorage .deployed;
expect(await simpleStorage.get).to.equal(0);
});

it(“Nên lưu trữ giá trị chính xác”, hàm async {
const [chủ sở hữu] = đang chờ ethers.getSigners;
const SimpleStorage = đang chờ ethers.getContractFactory(“SimpleStorage”);
const simpleStorage = đang chờ SimpleStorage.deploy;

đang chờ simpleStorage.deployed;

const setValue = đang chờ simpleStorage.set(42);
đang chờ setValue.wait;

mong đợi(await simpleStorage.get). to.equal(42);
});
});

Xây dựng hợp đồng thông minh

Vòng đời hợp đồng thông minh:

Hãy cùng xem Vòng đời của Hợp đồng thông minh

1. Thiết kế: Ở đây chúng ta cần xác định các chỉ số thiết kế, mục đích cũng như yêu cầu của hợp đồng.
2. Phát triển: Đây là bước quan trọng mà bạn cần viết mã của hợp đồng
3. Thử nghiệm: Chúng tôi cần xác thực hợp đồng thông qua thử nghiệm
4. Triển khai: Bây giờ, sau khi hoàn tất các bước trên, bạn có thể triển khai hợp đồng lên mạng.
5. Bảo trì: Theo dõi và cập nhật hợp đồng thường xuyên.

Viết hợp đồng thông minh:

Ví dụ về mẫu hợp đồng thông minh cơ bản (không bao gồm chi tiết Solidity):

pragma Solidity ^0.8.0;

hợp đồng SimpleStorage {
uint256 dữ liệu được lưu trữ riêng tư;

bộ hàm(uint256 x) công khai {
dữ liệu được lưu trữ = x;

hàm lấy kết quả trả về từ chế độ xem công khai (uint256) {
trả về dữ liệu đã lưu trữ;

}

Trong mã được cung cấp, các phần tử chính là biến (trạng thái), hàm và trình kích hoạt (sự kiện). Các chức năng trong hợp đồng phác thảo các nhiệm vụ sẽ được thực thi, trong khi các biến trạng thái đóng vai trò lưu trữ dữ liệu.

Các mô hình và thực tiễn phổ biến:

Mẫu nhà máy:

Việc sử dụng mẫu Factory giúp đơn giản hóa quá trình tạo nhiều phiên bản hợp đồng. Điều này tỏ ra hữu ích khi bạn cần nhanh chóng thiết lập các hợp đồng mới một cách linh hoạt, chẳng hạn như tạo các phiên bản hợp đồng riêng biệt phù hợp với nhiều người dùng khác nhau hoặc các tình huống cụ thể.

Mẫu đơn:

Việc sử dụng mẫu Singleton đảm bảo chỉ có sẵn một phiên bản hợp đồng và cung cấp một phương thức phổ biến để tương tác với nó. Điều này đặc biệt có lợi cho các hợp đồng xử lý các tài nguyên chung hoặc trạng thái toàn cầu như cơ quan đăng ký trung tâm hoặc hợp đồng quản lý tài sản tập thể.

Thực tiễn tốt nhất để viết hợp đồng có thể duy trì và hiệu quả.

Giữ hợp đồng đơn giản và dễ hiểu
Sử dụng cách đặt tên mô tả
Tuân thủ các tiêu chuẩn mã hóa
Tối ưu hóa việc sử dụng gas
Thực hiện kiểm soát truy cập
Tiến hành kiểm toán thường xuyên
Duy trì tài liệu phù hợp

Tương tác với Hợp đồng thông minh:

Chúng tôi sử dụng Web3.py và ether.js để tương tác với các liên hệ đã triển khai và tích hợp giao diện người dùng

Dưới đây là một số đoạn mã ví dụ:

from web3 import Web3

# Kết nối với mạng Ethereum
web3 = Web3(Web3.HTTPProvider(‘https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID’))

# Xác định ABI hợp đồng và địa chỉ
abi =
‘[{“constant”:false,”inputs”:[{“name”:”x”,”type”:” uint256″}],”name”:”set”,”outputs”:[],”payable”:false,”stateMutability”:”nonpayable”,”type”:”function”},{“constant”:true, ”inputs”:[],”name”:”get”,”outputs”:[{“name”:””,”type”:”uint256″}],”payable”:false,”stateMutability”:”view ”,,”type”:”function”}]’
contract_address = ‘0xYourContractAddress’

# Tạo một phiên bản hợp đồng
contract = web3.eth.contract(address=contract_address, abi=abi)

# Gọi các hàm của hợp đồng
stored_data = Contract.functions.get.call
print(f’Stored Data: {stored_data}’)

# Gửi giao dịch để sửa đổi trạng thái của hợp đồng
tx_hash = Contract.functions.set(42).transact({‘from’: web3.eth.accounts[0]})
web3 .eth.waitForTransactionReceipt(tx_hash)

Sau đây là đoạn mã để tích hợp giao diện người dùng bằng Web3,js

  Bộ nhớ đơn giản

< p id=””storedData””>

Bảo mật hợp đồng thông minh

Bảo mật là điều tối quan trọng trong Blockchain. Duy trì các biện pháp và thực hành an ninh là điều cần thiết.

Các lỗ hổng phổ biến:

Một số lỗ hổng phổ biến trong miền này là Reentrancy và Tràn/tràn số nguyên.

Reentrancy đề cập đến tình huống kẻ tấn công gọi hợp đồng thông minh nhiều lần trước khi lệnh gọi trước đó được xử lý hoặc hoàn tất đầy đủ.

Các vấn đề về số học: Những vấn đề này xảy ra khi tính toán vượt quá giới hạn số cao nhất hoặc thấp nhất cho phép.

Các phương pháp bảo mật tốt nhất:

Kỹ thuật bảo đảm hợp đồng thông minh:

Sử dụng phiên bản Trình biên dịch mới nhất
Thực hiện theo các kiểm tra-hiệu ứng-tương tác
Giới hạn số lượng mã trong các hàm dự phòng
Kiểm tra thường xuyên các hợp đồng.

Việc sử dụng các thư viện và framework để tăng cường bảo mật:

OpenZeppelin đề cập đến một tập hợp các hợp đồng thông minh đã được xác minh và an toàn, đảm bảo sự bảo vệ mạnh mẽ cho các hợp đồng của chính bạn trong cộng đồng chuỗi khối Ethereum.

Công cụ kiểm tra:

Huyền thoạiX

MythX là công cụ phân tích bảo mật thực hiện quét bảo mật trong hợp đồng thông minh của bạn.

Các bước để tích hợp MythX vào quy trình phát triển:

Đăng ký MythX,
cấu hình dự án của bạn
chạy quét để xác định
khắc phục vấn đề bảo mật.

trượt

Công cụ như Slither kiểm tra các hợp đồng thông minh Solidity, tìm kiếm các lỗi tiềm ẩn và mối lo ngại về an toàn. Thay vì thực thi mã, nó sẽ xem xét kỹ lưỡng các vấn đề có thể xảy ra. Slither giúp xác định các lỗ hổng phổ biến trong mã của bạn, đưa ra các đề xuất để nâng cao chất lượng và tính bảo mật của mã.

Thực hiện kiểm tra bảo mật trên hợp đồng thông minh:

Xem lại mã để tìm lỗ hổng
Sử dụng các công cụ tự động
Giải quyết các vấn đề đã được xác định trước khi triển khai lần cuối

Triển khai và tương tác

Chiến lược triển khai:

Mạng thử nghiệm:

Nói một cách đơn giản hơn, mạng thử nghiệm là bản sao của hệ thống chuỗi khối Ethereum trong đó Ether “giả” hoặc “thử nghiệm” được sử dụng thay vì mạng thật. Các mạng này đóng vai trò là nơi thử nghiệm để các nhà phát triển xác minh và gỡ lỗi các hợp đồng thông minh trước khi triển khai chúng lên mạng Ethereum thực tế (mạng chính).

Rinkeby: Mạng thử nghiệm bằng chứng xác thực chạy và không bị hỏng.
Ropsten: Một mạng thử nghiệm bằng chứng công việc trông rất giống mạng Ethereum chính.
Kovan: Một mạng thử nghiệm chứng minh thẩm quyền khác được biết đến là nhanh và ổn định.

Thiết lập Testnet để triển khai:

//Trong Truffle
module.exports = {
  mạng: {
    rinkeby: {
      nhà cung cấp: => new HDWalletProvider(mnemonic, `https://rinkeby.infura.io /v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID`),
network_id: 4, // Rinkeby’s id
      gas: 4500000, // Rinkeby có giới hạn khối thấp hơn mainnet
      gasGiá: 10000000000

truffle di chuyển -network rinkeby

Cuối cùng, hãy kiểm tra hợp đồng đã triển khai trên Etherscan hoặc các trình khám phá khối tương tự khác.

Mạng chính

Trên nền tảng Ethereum chính này, các giao dịch thực sự diễn ra và khi triển khai, đó là với Ether thực tế.

Cấu hình của mạng:

module.exports = {
  mạng: {
    mainnet: {
provider: => new HDWalletProvider(mnemonic, `https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID`),< br/>      network_id: 1, // ID của Mainnet
      gas: 4500000, // Giới hạn khối của Mainnet
      gasGiá: 10000000000 // 10 gwei (trong wei)

  < br/>};

Cân nhắc tối ưu hóa khí:

Cải thiện hiệu quả sử dụng gas có thể giảm đáng kể chi phí triển khai cho hợp đồng thông minh của bạn và giúp nó hoạt động trơn tru hơn.

Giảm thiểu các thao tác lưu trữ
Tiến hành các hoạt động hàng loạt
Sử dụng các loại dữ liệu hiệu quả
Tránh mảng động trong bộ lưu trữ

Khả năng tương tác và tích hợp

Khả năng tương thích chuỗi chéo:

Tương tác chuỗi chéo được sử dụng để có khả năng tương tác.

Kỹ thuật tương tác với nhiều mạng blockchain:

Hoán đổi nguyên tử:

Với tư cách là một nhà đầu tư tiền điện tử, tôi đánh giá cao các nền tảng cho phép tôi trao đổi tài sản trên hai chuỗi khối riêng biệt mà không yêu cầu bên thứ ba trung gian. Các hệ thống này thường sử dụng các hợp đồng khóa thời gian băm (HTLC) để đảm bảo: chúng đảm bảo rằng tất cả các điều kiện đều được đáp ứng bởi cả hai bên tham gia giao dịch.

Giao thức tương tác:

Polkadot và Cosmos tạo điều kiện liên lạc và cộng tác liền mạch giữa các chuỗi khối khác nhau bằng cách sử dụng giao thức Truyền thông liên chuỗi khối (IBC), cho phép chúng dễ dàng gửi tin nhắn cho nhau.

API và Oracles:

Oracles đóng vai trò trung gian, cung cấp thông tin bên ngoài cho các hợp đồng thông minh. Về cơ bản, chúng thu hẹp khoảng cách giữa công nghệ blockchain và các nguồn ngoài chuỗi, cho phép các hợp đồng thông minh tương tác với dữ liệu và sự kiện trong thế giới thực.

Tại sao nên sử dụng Oracle?

Nói một cách đơn giản, hợp đồng thông minh không có khả năng lấy thông tin từ các nguồn bên ngoài như cơ sở dữ liệu hoặc API. Tuy nhiên, các nhà tiên tri đóng vai trò là người trung gian mang dữ liệu trong thế giới thực theo yêu cầu của hợp đồng thông minh, do đó cho phép họ phản ứng linh hoạt với các sự kiện bên ngoài, khiến chúng trở nên thiết thực và linh hoạt hơn.

Chainlink được công nhận rộng rãi là một trong những nền tảng oracle phi tập trung hàng đầu. Nó cho phép các hợp đồng thông minh giao tiếp với nhiều nguồn dữ liệu bên ngoài, API web và hệ thống ngân hàng thông thường.

Với tư cách là một nhà nghiên cứu, tôi nhận thấy rằng Giao diện lập trình ứng dụng (API) đóng vai trò là cầu nối kết nối các hợp đồng thông minh với các tài nguyên và dữ liệu bên ngoài, từ đó mở rộng đáng kể khả năng của chúng. Kết nối này cho phép các hợp đồng thông minh tương tác không chỉ với hệ thống thông tin tài chính mà còn với các nền tảng truyền thông xã hội phổ biến.

Chủ đề nâng cao

Hợp đồng thông minh có thể nâng cấp:

Mẫu proxy: Proxy cho phép nâng cấp hợp đồng mà không thay đổi địa chỉ hợp đồng.

Các kỹ thuật nâng cấp: Đưa vào các mẫu hành động cho phép cập nhật logic trong khi vẫn giữ nguyên dữ liệu.

Giải pháp lớp 2:

Giải pháp lớp 2 được sử dụng cho khả năng mở rộng.

Bitcoin sử dụng Lightning Network như một giải pháp ngoài chuỗi để giao dịch nhanh hơn, giá cả phải chăng hơn. Về cơ bản, nó tạo ra một mạng lưới các kênh thanh toán giữa những người dùng.

Trên Ethereum, plasma và các bản tổng hợp được sử dụng làm giải pháp mở rộng quy mô. Những công cụ này quản lý các giao dịch bên ngoài chuỗi chính, cung cấp bản tóm tắt ngắn gọn hoặc “tóm tắt” cho chuỗi chính. Việc giảm khối lượng công việc trên blockchain chính cho phép cải thiện hiệu quả.

Ứng dụng trong thế giới thực và nghiên cứu điển hình

Phân tích nghiên cứu điển hình:

Chúng ta có thể lấy ví dụ về Uniswap: Sàn giao dịch phi tập trung.

Tổng quan về dự án: Điều này liên quan đến Sàn giao dịch phi tập trung (DEX) được xây dựng trên Ethereum, nơi hệ thống tạo lập thị trường cho phép giao dịch mã thông báo ERC-20 thông qua nhóm thanh khoản.

Nhóm thanh khoản giúp giao dịch suôn sẻ, hợp đồng chính của hệ thống Tạo lập thị trường tự động (AMM) để tạo các cặp giao dịch mới và hợp đồng xử lý định tuyến giao dịch.

Các phương pháp hay: kiểm tra an toàn thường xuyên, sử dụng gas tốt hơn và thiết lập quá trình ra quyết định của cộng đồng bằng mã thông báo UNI.

Phát triển dự án:

Hướng dẫn bắt đầu và quản lý dự án hợp đồng thông minh của bạn:

Xác định Phạm vi dự án: xác định và nghiên cứu vấn đề
Chọn nền tảng blockchain phù hợp
Thiết kế hợp đồng thông minh: Kiểm tra kiến trúc, bảo mật và tối ưu hóa
Phát triển và thử nghiệm
Triển khai và duy trì

Những cân nhắc chính khi lập kế hoạch và thực hiện dự án.

Trải nghiệm người dùng (UX)
Kết nối cộng đồng
Tuân thủ quy định
Sự bền vững.

Kết luận

Trước khi kết luận, chúng ta hãy xem xét các xu hướng trong tương lai. Điều gì sắp xảy ra trong hợp đồng thông minh?

Việc áp dụng các công nghệ đổi mới như Bằng chứng không kiến thức (ZKP) và Tổ chức tự trị phi tập trung (DAO), cùng với việc tăng cường áp dụng các giải pháp Lớp 2 cho khả năng mở rộng, có thể cách mạng hóa sự phát triển và ứng dụng trong tương lai. Bằng cách tận dụng những công cụ này, hợp đồng thông minh sẽ tiếp tục thúc đẩy các khái niệm mới trên nhiều lĩnh vực khác nhau, nhằm hợp lý hóa các quy trình, thúc đẩy tính minh bạch và đảm bảo an ninh.

Bằng cách tuân thủ các phương pháp và thực tiễn tốt nhất này, các nhà phát triển có thể xây dựng, khởi tạo và duy trì các hợp đồng thông minh trên tất cả các dự án blockchain. Bối cảnh phát triển của công nghệ blockchain mang đến nhiều khả năng đổi mới và sáng tạo. Hãy tiếp tục viết mã với niềm vui!

2024-08-03 11:38