Создание смарт-контрактов Solidity для блокчейна Ethereum. Практическое руководство

Установку Geth и Swarm в ОС Debian нужно выполнять из исходных текстов. При этом вначале нужно будет установить Go, а затем уже собственно Geth и Swarm.

На момент создания нашей книги была доступна версия Go 1.12.1. Заметим, что Geth и Swarm находятся в состоянии постоянного совершенствования. Не исключено, что к моменту, когда вы начнете работу над этой книгой, для них придется устанавливать новую версию Go.

Предварительная подготовка

Прежде всего обновите пакеты и установите необходимые утилиты:

$ sudo apt-get update

$ sudo apt-get upgrade

$ apt-get install vim sudo git curl gcc mc

Если вы при установке ОС не добавили пользователю book возможность работы с командой sudo, сделайте это аналогично тому, как это было описано ранее для Ubuntu.

После этого можно переходить к установке Go и Geth.

Загрузка дистрибутива Go

Дистрибутивы Go различных версий и для различных платформ можно найти здесь: https://golang.org/dl/.

Прежде всего подключимся к нашему серверу (физическому или виртуальному) пользователем book и загрузим архив Go нужной версии:

$ curl -O https://dl.google.com/go/go1.12.1.linux-amd64.tar.gz

Теперь, находясь в консоли с правами пользователя book, распаковываем загруженный архив в каталог /usr/local:

$ sudo tar -C /usr/local -xzf go1.12.1.linux-amd64.tar.gz

У вас будет запрошен пароль пользователя book. Команда sudo необходима, так как обычному пользователю запрещена запись файлов в каталог /usr/local.

Установка переменных окружения

Далее мы создаем в домашнем каталоге пользователя book каталог go и устанавливаем переменные окружения:

$ mkdir -p ~/go; echo "export GOPATH=$HOME/go" >> ~/.bashrc

$ echo "export PATH=$PATH:$HOME/go/bin:/usr/local/go/bin" >> ~/.bashrc

$ source ~/.bashrc

Проверяем, что переменные окружения установлены:

$ printenv | grep go

GOPATH=/root/go

PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/root/go/bin:/usr/local/go/bin

Проверка версии Go

Прежде чем перейти собственно к установке Geth и Swarm, нужно проверить версию go:

$ go version

go version go1.12.1 linux/amd64

Если у вас версия 1.12.1, то все нормально. Но если ранее по каким-то причинам на вашем сервере была установлена старая версия go из репозитория, удаляем ее так:

sudo apt-get remove golang-go

sudo apt-get remove –auto-remove golang-go

Установка Geth и Swarm

Первым шагом загрузите исходный код Geth из репозитория на GitHub:

$ mkdir -p $GOPATH/src/github.com/ethereum

$ cd $GOPATH/src/github.com/ethereum

$ git clone https://github.com/ethereum/go-ethereum

$ cd go-ethereum

$ git checkout master

$ go get github.com/ethereum/go-ethereum

Далее запустите компиляцию клиента Geth и Swarm:

go install -v ./cmd/geth

go install -v ./cmd/swarm

Если при компиляции появились ошибки, попробуйте установить Go другой версии. Перед этим удалите все каталоги, созданные в процессе предыдущей установки.

Если же все хорошо, то осталось только проверить версию установленной Geth и Swarm:

$ geth version

Geth

Version: 1.9.0-unstable

Architecture: amd64

Protocol Versions: [63 62]

Network Id: 1

Go Version: go1.12.1

Operating System: linux

GOPATH=/home/book/go

GOROOT=/usr/local/go

$ swarm version

Swarm

Version: 0.3.12-unstable

Go Version: go1.12.1

OS: linux

Как видите, были установлены нестабильные версии Geth и Swarm. С помощью whereis вы можете определить, в какой каталог была выполнена установка:

$ whereis geth

geth: /home/book/go/bin/geth

Чтобы установить стабильную версию, загрузите ее бинарный код с сайта https://geth.ethereum.org/downloads/. Затем извлеките из архива программу geth и скопируйте в отдельный каталог.

Актуальную инструкцию по установке Geth и Swarm можно найти по адресу https://media.readthedocs.org/pdf/swarm-guide/latest/swarm-guide.pdf.

Для того чтобы быстро освоить процесс создания смарт-контрактов, нам нужен блокчейн. Вначале создадим приватный блокчейн на своем сервере, так как с ним проще всего работать. Далее мы будем использовать тестовую сеть Rinkeby, работающую в точности как Ethereum и пригодную для отладки «настоящих» контрактов перед публикацией в Ethereum.

Готовим файл genesis.json

Прежде всего создайте в домашнем каталоге пользователя book файл genesis.json (листинг 2.1.).

Листинг 2.1. Файл genesis.json

{

 "config": {

    "chainId": 1999,

    "homesteadBlock": 0,

    "eip155Block": 0,

    "eip158Block": 0

 },

 "difficulty": "10",

 "gasLimit": "5100000",

 "alloc": {}

}

Этот файл описывает первичный блок (genesis block) цепочки блоков – самый первый блок блокчейна. Так как мы создаем наш приватный блокчейн, то и о первом блоке мы должны позаботиться сами.

Хорошее описание первичного блока сети Ethereum можно найти, например, здесь: https://arvanaghi.com/blog/explaining-the-genesis-block-in-ethereum/.

Блок config файла genesis.json содержит переменные конфигурации сети Ethereum.

Поле chainId содержит идентификатор блокчейна. Он используется для защиты от репликации, т.е. от неавторизованных действий пользователей, пытающихся действовать от имени настоящего отправителя данных.

Если речь идет о главной сети Ethereum, то ее идентификатор равен 1. Идентификатор тестовой сети Rinkeby равен 4. При создании нашей приватной сети мы можем указать любое значение, отличное от известных. Мы выбрали значение 1999.

Значение 0 в поле homesteadBlock указывает на то, что мы будем использовать релиз сети Ethereum под названием Homestead. Homestead представляет собой второй релиз сети Ethereum (первый релиз назывался Frontier). Нулевое значение этого параметра используется и в основной сети Ethereum.

Немного о параметрах с префиксом EIP. При реализации Homestead был обновлен протокол, причем без обратной совместимости с предыдущим релизом Ethereum. Соответствующие изменения отражены в документах «Предложения по улучшению Ethereum» (Ethereum Improvement Proposals, EIPs), опубликованных на сайте https://eips.ethereum.org/.

Реализация изменений может потребовать выполнения так называемой процедуры хардфорка (hard-forking), или обновления ПО узлов. В результате этой процедуры может меняться структура блока, появляется возможность использовать ранее недоступные блоки и вносить различные изменения в протокол.

Так как мы не будем делать хардфорк, то установим значения соответствующих параметров eip155Block и eip158Block равными нулю.

Параметр difficulty важен для нас в практическом смысле. Этот параметр имеет прямое влияние на время генерации новых блоков блокчейна. Для нашего «учебного» блокчейна мы установим очень маленькое значение этого параметра, равное 10, чтобы скорость добавления новых блоков была приемлемой даже на виртуальных серверах небольшой производительности.

С помощью параметра gasLimit мы задаем в рамках блокчейна предел расхода так называемого газа (Gas). Газ Ethereum представляет собой расходный ресурс, который тратится на выполнение таких операций, как отправка транзакций, публикация и выполнение контрактов и т.п. Далее мы расскажем об этом подробнее. В нашей приватной тестовой сети мы устанавливаем достаточно большое значение, чтобы не возникали ограничения при запуске тестовых программ.

Параметр alloc позволяет при инициализации блокчейна создать кошельки и заранее наполнить их тестовым эфиром. В первых примерах мы не будем использовать эту возможность.

Создаем каталог для работы

Создайте в домашнем каталоге подкаталог node1:

$ mkdir node1

В этом каталоге будут располагаться данные блокчейна.

Создаем аккаунт

Теперь перейдем к созданию нашего приватного блокчейна. Прежде всего войдите в домашний каталог пользователя book и создайте новый аккаунт:

$ geth –datadir node1 account new

При создании аккаунта будет запрошен пароль, который нужно сохранить в безопасном месте:

INFO [02-13|08:42:28.798] Maximum peer count                       ETH=25 LES=0 total=25

Your new account is locked with a password. Please give a password. Do not forget this password.

Passphrase:

Repeat passphrase:

Address: { 4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413 }

Команда account new выведет на консоль в фигурных скобках так называемый адрес узла. В нашем случае это адрес 4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413. Мы будем указывать его в различных командах.

Параметр datadir команды geth указывает путь к рабочему каталогу. Мы используем каталог /home/book/node1.

Запускаем инициализацию узла

После создания аккаунта нам нужно выполнить инициализацию узла, выполняем ее из домашнего каталога пользователя book:

$ geth –datadir node1 init genesis.json

Здесь мы с помощью параметра datadir должны указать путь к рабочему каталогу, а в параметре init – путь к файлу первичного блока genesis.json.

Команда выполнит инициализацию и выведет на консоль результаты своей работы:

INFO [02-13|08:43:53.934] Maximum peer count                       ETH=25 LES=0 total=25

INFO [02-13|08:43:53.936] Allocated cache and file handles         database=/home/book/node1/geth/chaindata cache=16 handles=16

INFO [02-13|08:43:53.950] Writing custom genesis block

INFO [02-13|08:43:53.950] Persisted trie from memory database      nodes=0 size=0.00B time=28.058µs gcnodes=0 gcsize=0.00B gctime=0s livenodes=1 livesize=0.00B

INFO [02-13|08:43:53.951] Successfully wrote genesis state         database=chaindata                       hash=a5e5bc…3f490e

INFO [02-13|08:43:53.951] Allocated cache and file handles         database=/home/book/node1/geth/lightchaindata cache=16 handles=16

INFO [02-13|08:43:53.955] Writing custom genesis block

INFO [02-13|08:43:53.955] Persisted trie from memory database      nodes=0 size=0.00B time=1.778µs  gcnodes=0 gcsize=0.00B gctime=0s livenodes=1 livesize=0.00B

INFO [02-13|08:43:53.956] Successfully wrote genesis state         database=lightchaindata                       hash=a5e5bc…3f490e

Для работы с узлом вам нужно будет открыть две консоли, подключившись в каждой консоли пользователем book.

Чтобы запустить узел, выполните в первой консоли следующую команду:

$ geth –etherbase "0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413" –datadir node1 –nodiscover –mine –minerthreads 1 –maxpeers 0 –verbosity 3 –networkid 98760 –rpc –rpcapi="db,eth,net,web3,personal,web3" console

В качестве параметра –etherbase нужно ввести адрес узла, полученный при первоначальном создании аккаунта.

На экране появится множество сообщений о ходе инициализации. В ходе этого процесса будет запущена генерация файла DAG. Вам нужно будет дождаться завершения процесса генерации:

INFO [02-13|08:51:16.647] Maximum peer count                       ETH=0 LES=0 total=0

INFO [02-13|08:51:16.649] Starting peer-to-peer node               instance=Geth/v1.8.22-stable-7fa3509e/linux-amd64/go1.10.4

INFO [02-13|08:51:16.649] Allocated cache and file handles         database=/home/book/node1/geth/chaindata cache=512 handles=524288

INFO [02-13|08:51:16.662] Initialised chain configuration          config="{ChainID: 1999 Homestead: 0 DAO: DAOSupport: false EIP150: EIP155: 0 EIP158: 0 Byzantium: Constantinople:   ConstantinopleFix: Engine: unknown}"

INFO [02-13|08:51:16.663] Disk storage enabled for ethash caches   dir=/home/book/node1/geth/ethash count=3

INFO [02-13|08:51:16.663] Disk storage enabled for ethash DAGs     dir=/home/book/.ethash           count=2

INFO [02-13|08:51:16.663] Initialising Ethereum protocol           versions="[63 62]" network=98760

INFO [02-13|08:51:16.724] Loaded most recent local header          number=0 hash=a5e5bc…3f490e td=10 age=49y10mo16h

INFO [02-13|08:51:16.724] Loaded most recent local full block      number=0 hash=a5e5bc…3f490e td=10 age=49y10mo16h

INFO [02-13|08:51:16.724] Loaded most recent local fast block      number=0 hash=a5e5bc…3f490e td=10 age=49y10mo16h

INFO [02-13|08:51:16.724] Loaded local transaction journal         transactions=0 dropped=0

INFO [02-13|08:51:16.725] Regenerated local transaction journal    transactions=0 accounts=0

INFO [02-13|08:51:16.732] New local node record                    seq=3 id=eae4aa1f2059eed4 ip=127.0.0.1 udp=0 tcp=30303

INFO [02-13|08:51:16.732] Started P2P networking                   self="enode://5ac26687728e3e3f4575e5e8feab33748bbc467951e1841b2063cc201dcb6ed4e9b9e26ca322fc935cc5b6b042ebbb6126f5bd7d6cf6903c1e19600cf7f6c8b5@127.0.0.1:30303?discport=0"

INFO [02-13|08:51:16.732] IPC endpoint opened                      url=/home/book/node1/geth.ipc

INFO [02-13|08:51:16.733] HTTP endpoint opened                     url=http://127.0.0.1:8545     cors= vhosts=localhost

INFO [02-13|08:51:16.733] Transaction pool price threshold updated price=1000000000

INFO [02-13|08:51:16.733] Updated mining threads                   threads=1

INFO [02-13|08:51:16.733] Transaction pool price threshold updated price=1000000000

INFO [02-13|08:51:16.734] Commit new mining work                   number=1 sealhash=5c4116…c8c1bf uncles=0 txs=0 gas=0 fees=0 elapsed=562.141µs

INFO [02-13|08:51:16.779] Mapped network port                      proto=tcp extport=30303 intport=30303 interface=NAT-PMP(192.168.0.1)

Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.8.22-stable-7fa3509e/linux-amd64/go1.10.4

coinbase: 0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413

at block: 0 (Wed, 31 Dec 1969 16:00:00 PST)

datadir: /home/book/node1

modules: admin:1.0 debug:1.0 eth:1.0 ethash:1.0 miner:1.0 net:1.0 personal:1.0 rpc:1.0 txpool:1.0 web3:1.0

> INFO [02-13|08:51:18.459] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=0 elapsed=983.779ms

INFO [02-13|08:51:19.420] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=1 elapsed=1.944s

INFO [02-13|08:51:20.395] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=2 elapsed=2.919s

INFO [02-13|08:51:21.440] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=3 elapsed=3.963s

…

INFO [02-13|08:55:56.193] Successfully sealed new block            number=46 sealhash=fccbc1…5cc27f hash=776967…3700c9 elapsed=7.306s

INFO [02-13|08:55:56.193]

INFO [02-13|08:55:56.193]

INFO [02-13|08:55:56.193] Commit new mining work                   number=47 sealhash=41558f…3ef931 uncles=0 txs=0 gas=0 fees=0 elapsed=97.707µs

> [1;5FINFO [02-13|08:56:01.030] Successfully sealed new block            number=47 sealhash=41558f…3ef931 hash=f67a9b…773bfd elapsed=4.837s

INFO [02-13|08:56:01.030]

INFO [02-13|08:56:01.030]

INFO [02-13|08:56:01.030] Commit new mining work                   number=48 sealhash=d4ab02…7151c7 uncles=0 txs=0 gas=0 fees=0 elapsed=97.374µs

В зависимости от производительности вашего виртуального или физического сервера генерация файла DAG может занять несколько минут или дольше.

Файл DAG содержит направленный ациклический граф (Directed Acyclic Graph). Он используется для добавления блоков в Ethereum с помощью алгоритма с названием Ethash. Его размер может составлять более 1 Гбайта. Размер этого блока увеличивается по мере роста сети Ethereum. Текущий размер блока можно узнать, например, на сайте https://investoon.com/tools/dag_size. На момент создания этого учебного курса файл DAG для основной сети Ethereum был размером 2.95 Гбайт.

Чем больше файл DAG, тем труднее выполнить майнинг. Если для майнинга используются видеокарты, то данные DAG должны полностью поместиться в память видеокарты, иначе применение видеокарты для майнинга будет бесполезным.

Так как запуск узла вы будете выполнять часто, рекомендуем подготовить пакетный файл для запуска с именем, например, start_node.sh (листинг 2.2.).

Листинг 2.2. Файл start_node.sh

geth –etherbase "0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413" –datadir node1 –nodiscover –mine –minerthreads 1 –maxpeers 0 –verbosity 3 –networkid 98760 –rpc –rpcapi="db,eth,net,web3,personal,web3" console

Параметры запуска узла

Расскажем о параметрах geth, которые мы использовали при запуске узла. Эти параметры были выбраны исходя из назначения нашего узла – мы создаем узел для учебной приватной сети Ethereum. Когда вы будете создавать узел для работы с тестовой сетью Rinkeby или с основной сетью Ethereum, нужно будет указывать другие параметры.

Чтобы получить краткую справку по всем командам и параметрам geth, запустите ее следующим образом:

$ geth -h

С параметром datadir, который указывает путь к каталогу блокчейна, вы уже знакомы. При запуске узла укажите тот же каталог, что мы использовали при инициализации приватного блокчейна.

Параметр etherbase задает публичный адрес, на который будет отправлено вознаграждение за майнинг.

Параметр nodiscover отключает поиск других узлов сети. Мы указали его, так как пока будем работать только с одним узлом блокчейна.

Мы также указали значение параметра maxpeers, равное нулю. Таким способом мы фактически отключили обмен по сети между узлами нашего блокчейна.

С помощью параметра mine мы запускаем так называемый майнинг – процесс создания новых блоков в нашем блокчейне. Это необходимо, так как без появления новых блоков выполнение транзакций и публикация смарт-контрактов будут невозможны.

Параметр minerthreads указывает количество потоков, используемых для майнинга. Если ресурсы вашего сервера позволяют и там установлен многоядерный процессор, то для ускорения майнинга можно увеличить значение этого параметра.

Очень важный параметр – networkid. Это идентификатор сети. Здесь мы должны указать уникальный идентификатор 98760 нашего приватного блокчейна.

Параметр verbosity задает детализацию журнала:

• 0 – не записывать данные в журнал;

• 1 – записывать сообщения об ошибках;

• 2 – записывать предупреждающие сообщения;

• 3 – записывать информационные сообщения;

• 4 – записывать отладочную информацию;

• 5 – записывать детальную информацию.

По умолчанию используется значение 3.

Так как мы будем работать с узлом с помощью протокола JSON RPC, нам необходимо включить такую возможность, указав параметр rpc. Дополнительно с помощью параметра rpcapi мы перечисляем, какие программные интерфейсы должен предоставить нам узел. Здесь мы указали такой набор: db, eth, net, web3, personal, web3. Подробнее об этом мы расскажем позже.

При запуске geth мы указываем команду console. Эта команда запускает интерактивную консоль JavaScript, где мы сможем выдавать команды.