Смарт-контракты. Что такое смарт-контракт и как его создать в Solidity. С подробным разбором кода

Артем Демиденко, 2023

Исчерпывающее руководство для тех, кто стремится овладеть искусством создания и использования смарт-контрактов. С этой книгой вы погрузитесь в захватывающий мир блокчейна и Ethereum, начнете с основных концепций и постепенно продвинетесь к сложным темам и применениям.Преодолевая языковой барьер и технические сложности, книга предоставляет понятное введение в язык программирования Solidity, основной инструмент для разработки смарт-контрактов. Через наглядные примеры и шаг за шагом инструкции, вы научитесь создавать, тестировать и развертывать свои смарт-контракты на Ethereum.Внимание также уделено безопасности смарт-контрактов, предостерегая от распространенных уязвимостей и атак. Вы узнаете о передовых методах аудита и тестирования, которые помогут обеспечить надежность ваших контрактов.Книга не только предоставляет технические знания, но и исследует практические сценарии использования, такие как создание токенов и участие в децентрализованных финансах (DeFi).

Глава 2: Основы блокчейна и Ethereum

2.1: Основы блокчейна и его роль в смарт-контрактах

Современный мир переживает цифровую революцию, и одним из самых инновационных достижений в этой области является технология блокчейн. Блокчейн — это децентрализованная и надежная система записи данных, которая стала основой для развития смарт-контрактов. Для полного понимания смарт-контрактов важно осознать, что такое блокчейн и как он функционирует.

Основы блокчейна:

Блокчейн можно представить как цепочку блоков, каждый из которых содержит набор транзакций или данных. Каждый блок связан с предыдущим блоком, образуя цепочку, поэтому он называется"блокчейн" — блоки, объединенные в цепь. Эта цепочка блоков распределена по узлам (компьютерам), которые совместно управляют блокчейном. Такой децентрализованный подход обеспечивает высокий уровень безопасности и надежности данных.

Криптография и консенсус:

Блокчейн использует криптографию для обеспечения безопасности данных. Каждый блок содержит хеш (криптографическую сумму) предыдущего блока, что делает цепочку блоков устойчивой к внесению изменений. Кроме того, блокчейн использует механизмы консенсуса (например, Proof of Work или Proof of Stake), чтобы узлы могли согласовать и подтвердить новые транзакции.

Децентрализация и преимущества:

Главное преимущество блокчейна — это его децентрализованная природа. Вместо того чтобы иметь централизованный орган (например, банк) для проверки и обработки транзакций, блокчейн позволяет участникам сети взаимодействовать напрямую без посредников. Это улучшает прозрачность, снижает затраты и повышает безопасность.

Роль блокчейна в смарт-контрактах:

Смарт-контракты — это автоматизированные программы, которые выполняют условия и соглашения между участниками без необходимости доверять третьей стороне. Блокчейн играет центральную роль в смарт-контрактах, предоставляя среду, в которой они могут функционировать.

1. Децентрализация: Блокчейн обеспечивает децентрализованный контроль над смарт-контрактами. Участники сети соглашаются о состоянии контракта и его выполнении, что устраняет необходимость доверия к централизованной организации.

2. Безопасность: Блокчейн гарантирует надежность и безопасность смарт-контрактов. Записи в блокчейне не могут быть изменены без согласия большинства участников, что защищает контракты от подделки и мошенничества.

3. Надежность: Благодаря механизмам консенсуса и криптографии, блокчейн обеспечивает надежное выполнение смарт-контрактов без необходимости полагаться на доверие к одному участнику.

4. Прозрачность: Все транзакции и состояния смарт-контрактов общедоступны и могут быть проверены любым участником сети, обеспечивая высокий уровень прозрачности.

5. Отсутствие посредников: Благодаря использованию блокчейна, смарт-контракты позволяют участникам обходить посредников и сокращать затраты на их услуги.

Все эти аспекты делают блокчейн фундаментальной технологией для реализации смарт-контрактов. Понимание принципов работы блокчейна поможет вам более глубоко осознать, как смарт-контракты функционируют и как их применять на практике.

2.2: Платформа Ethereum и её роль в смарт-контрактах

Ethereum — это платформа, основанная на технологии блокчейна, которая играла ключевую роль в развитии и популяризации смарт-контрактов. Основанная в 2015 году Виталиком Бутериным, Ethereum предложила совершенно новый подход к использованию блокчейн-технологии, позволяя программировать и выполнять смарт-контракты в децентрализованной среде.

Ключевые характеристики Ethereum:

1. Смарт-контракты: Одной из основных инноваций Ethereum стали смарт-контракты. Смарт-контракты — это самовыполняющиеся программы, которые выполняются автоматически, когда выполняются определенные условия. Они позволяют создавать и автоматизировать различные виды сделок и операций, включая финансовые транзакции, управление активами, голосования и многое другое.

2. Тьюринг-полнота: Ethereum является тьюринг-полной платформой, что означает, что на ней можно создавать сложные и мощные смарт-контракты с помощью полноценных программированных языков, таких как Solidity.

3. Ether (ETH): Эфир — это криптовалюта, используемая в сети Ethereum. Она играет роль топлива для выполнения транзакций и выполнения смарт-контрактов. Участники сети платят небольшие суммы эфира за использование вычислительных ресурсов сети (газ) и за транзакции.

4. Децентрализация: Ethereum стремится к децентрализации, что означает отсутствие центрального контроля и участие множества независимых узлов в обработке транзакций и поддержке сети. Это делает сеть более устойчивой к цензуре и сбоям.

5. Ethereum Virtual Machine (EVM): EVM — это виртуальная машина, которая исполняет смарт-контракты на Ethereum. Она обеспечивает изоляцию и безопасность выполнения контрактов, позволяя разработчикам создавать комплексные децентрализованные приложения.

Роль Ethereum в смарт-контрактах:

Ethereum предоставляет платформу и инфраструктуру для разработки, развертывания и выполнения смарт-контрактов. Смарт-контракты на Ethereum имеют широкий спектр применений:

1. Финансовые приложения: Смарт-контракты Ethereum позволяют создавать децентрализованные финансовые инструменты, такие как криптовалютные кошельки, стейблкоины, децентрализованные биржи и кредитные протоколы DeFi.

2. Игры и развлечения: Разработчики могут создавать смарт-контракты для децентрализованных игр, коллекционных предметов и виртуальных миров, предоставляя пользователям большую автономию и контроль над своими активами.

3. Управление активами: Смарт-контракты позволяют создавать цифровые активы, такие как токены и жетоны, а также программировать условия и правила их передачи и управления.

4. Голосования и управление: Ethereum поддерживает создание смарт-контрактов для голосований, выборов и управления, обеспечивая прозрачность и устойчивость к манипуляциям.

5. Цифровые идентификаторы: Смарт-контракты Ethereum могут быть использованы для создания систем цифровой идентификации, подтверждая личность и авторизацию без необходимости централизованных посредников.

Ethereum оказало огромное влияние на развитие блокчейн-технологии и смарт-контрактов, став основой для множества инновационных проектов и приложений. Понимание роли Ethereum в смарт-контрактах является важным шагом для всех, кто хочет войти в мир децентрализованных приложений и услуг.

2.3: Ether (ETH) и газ: важные понятия для понимания работы смарт-контрактов

Смарт-контракты, основанные на платформе Ethereum, являются ключевой составляющей децентрализованных приложений и услуг. Для того чтобы полностью понять, как работают смарт-контракты, необходимо разобраться в двух важных понятиях: Ether (ETH) и газе. Эти концепции играют критическую роль в процессе создания, развертывания и выполнения смарт-контрактов.

Ether (ETH):

Ether (ETH) — это криптовалюта, которая используется в сети Ethereum как средство обмена и хранения стоимости. Эфир можно сравнить с «топливом» для смарт-контрактов и транзакций в сети. Когда вы выполняете транзакцию или вызываете метод смарт-контракта, вы должны заплатить некоторое количество эфира в качестве вознаграждения для майнеров сети, которые обрабатывают вашу транзакцию. Это обеспечивает инцентив для майнеров поддерживать работу сети Ethereum.

Газ:

Газ — это ещё одно важное понятие в мире Ethereum. Газ измеряет количество вычислительных ресурсов, необходимых для выполнения определенной операции в смарт-контракте или для обработки транзакции. Каждая операция в смарт-контракте или транзакция имеет свой уровень газа, который указывает на то, сколько вычислительной мощности и времени требуется для её выполнения.

При отправке транзакции или вызове смарт-контракта вы указываете лимит газа и стоимость газа (в эфирах) для этой операции. Если операция требует больше газа, чем указано в лимите, то она автоматически отменяется, но уже заплаченные эфиры за газ не возвращаются.

Стоимость газа:

Стоимость газа определяется рыночной динамикой и зависит от спроса и предложения в сети Ethereum. В нормальных условиях, более сложные операции требуют больше газа для выполнения, и следовательно, их стоимость будет выше. Разработчики смарт-контрактов и пользователи должны следить за стоимостью газа, чтобы оптимизировать расходы при использовании смарт-контрактов.

Заключение:

Понимание Ether и газа является фундаментальным для работы с смарт-контрактами. Ether служит валютой и средством для оплаты транзакционных сборов, а газ позволяет измерить и оптимизировать вычислительные затраты в сети Ethereum. Разработчики и пользователи должны учитывать стоимость газа и эфира, чтобы обеспечить эффективное функционирование своих смарт-контрактов и транзакций.