Создание смарт-контрактов Solidity для блокчейна Ethereum. Практическое руководство

Александр Вячеславович Фролов, 2019

Эта книга поможет быстро приступить к созданию смарт-контактов Solidity и распределенных приложений DApp для блокчейна Ethereum. Она состоит из 12 уроков с практическими заданиями. Выполнив их, читатель сможет создавать собственные локальные узлы Ethereum, публиковать смарт-контракты и вызывать их методы, обмениваться данными между реальным миром и смарт-контрактами с помощью оракулов, работать с сетью Rinkeby. Книга адресована всем, кто интересуется передовыми технологиями в области блокчейнов и хочет быстро получить знания, позволяющие заниматься интересной и перспективной работой.

Урок 4. Учетные записи и перевод средств между аккаунтами

Цель урока: научиться просматривать список аккаунтов, создавать новые аккаунты, познакомиться с криптовалютными единицами в сети Ethereum, а также научиться переводить средства с одного аккаунта на другой с помощью транзакции из консоли Geth.

Практические задания: нужно просмотреть список аккаунтов, добавить новый аккаунт и перевести на него средства с другого аккаунта. Далее нужно посмотреть состояние транзакции и получить ее квитанцию.

К четвертому уроку мы подготовили серверы Ubuntu и Debian и установили на них Go Ethereum (программу Geth), создали узел приватной сети. Мы проделали аналогичную операцию с микрокомпьютером Raspberry Pi 3, установив на него ОС Rasberian и Geth для запуска сети в тестовом режиме с параметром — dev.

Мы научились подключаться к узлу сети в отдельном окне консоли, получив приглашение Geth в виде символа “>” (далее мы будем назвать это приглашение консолью Geth). Напомним, что для выхода из консоли Geth и возврата к системному приглашению ОС нужно ввести команду exit.

Детальное описание программного интерфейса фреймворка Web3 JavaScript API версии 0.2x.x, вы найдете здесь: https://github.com/ethereum/wiki/wiki/JavaScript-API.

На момент подготовки книги версия 1.0 еще не реализована, но вы можете изучить документацию на нее по адресу http://web3js.readthedocs.io/en/1.0/. В нашем руководстве мы будем приводить примеры использования и стабильной версии 0.2x.x, и бета-версий 1.0-beta.xx.

Просмотр и добавление аккаунтов

В сети Ethereum, как тестовой, так и «настоящей», аккаунты играют очень важную роль. Именно аккаунтам принадлежат криптовалютные средства, необходимые для выполнения транзакций. Все взаимодействия в сети Ethereum происходят в виде транзакций между аккаунтами.

Заметим, что помимо аккаунтов пользователей, в сети Ethereum предусмотрены аккаунты смарт-контрактов, загруженных в блокчейн, но об этом мы будем говорить позже.

В процессе инициализации приватной узла сети Ethereum на втором уроке мы добавляли первую учетную запись (аккаунт) явным образом, задавая для нее пароль:

$ geth — datadir node1 account new

На третьем уроке мы запускали тестовую приватную сеть, задавая geth параметр — dev. При этом на узле уже была создана одна учетная запись, к тому же с большим положительным балансом.

Когда вы добавляете аккаунт, создаются приватный и публичный ключ. Приватный ключ хранится на диске вашего сервера, публичный используется для идентификации аккаунта другими пользователями.

Просмотр списка аккаунтов

Откройте две консоли и подключитесь в каждой из них пользователем book. Далее в первой консоли запустите узел следующей командой:

$ sh start_node.sh

Во второй консоли подключитесь к запущенному узлу:

$ sh attach_node.sh

Скрипты start_node.sh и attach_node.sh мы подготовили ранее на втором уроке нашего курса.

Теперь, чтобы посмотреть список аккаунтов, достаточно выдать такую команду в консоли второй Web3:

> web3.eth.accounts

["0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413"]

Если аккаунтов несколько, они будут показаны через запятую как элементы массива:

> web3.eth.accounts

["0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413","0xf212d0180b331a88bd3cafbd77bbd0d56398ae00"]

Каждый аккаунт обладает своим идентификатором, или адресом, представляющим собой длинное шестнадцатеричное число. Именно эти адреса и показывает команда web3.eth.accounts.

Добавление аккаунта

Вы можете добавить аккаунты в консоли Geth или в консоли ОС, запустив там Geth с соответствующим параметром.

Давайте добавим новый аккаунт, указав для него пароль test (никогда не используйте такие простые пароли в рабочих проектах):

> web3.personal.newAccount("test")

"0x346cc69a63f9b84c45f17e337574c0150ab6bc03"

Здесь мы обратились к объекту web3.personal. Чтобы такие обращения были возможны, при запуске узла сети мы указали название этого объекта наряду с другими объектами в параметре rpcapi (см. урок 2). При использовании параметра — dev параметр rpcapi задавать явным образом не требуется.

Если раньше массив аккаунтов содержал два элемента, то теперь в нем будет на один элемент больше:

> web3.eth.accounts

["0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413","0xf212d0180b331a88bd3cafbd77bbd0d56398ae00","0x346cc69a63f9b84c45f17e337574c0150ab6bc03"]

Для каждого аккаунта на узле создается ключ. Другой неотъемлемый параметр аккаунта — это его пароль. Пароль при создании аккаунта никуда не записывается, поэтому его невозможно восстановить.

Теперь для добавления аккаунта воспользуемся командой geth account с параметром new. Откройте новое консольное окно пользователем book и введите там следующую команду:

$ geth — datadir node1 account new

Будет добавлен новый аккаунт, а его идентификатор (адрес), будет показан в фигурных скобках:

INFO [02-17 23:01:28.855] 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: {ae7bb3649a5c597d44f812b4a636f3cc21ee98e1}

При добавлении аккаунта у вас будет запрошен пароль.

Обратите внимание, что во всех этих командах мы указывали путь к рабочему каталогу нашего приватного блокчейна с помощью параметра datadir.

Теперь если вы вернетесь в консольное окно Geth и посмотрите там список аккаунтов, то увидите, что теперь на вашем узле определено целых четыре аккаунта:

> web3.eth.accounts

["0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413","0xf212d0180b331a88bd3cafbd77bbd0d56398ae00","0x346cc69a63f9b84c45f17e337574c0150ab6bc03","0xae7bb3649a5c597d44f812b4a636f3cc21ee98e1"]

Параметры команды geth account

Запуская команду geth account с параметрами в консоли ОС, вы можете полностью управлять аккаунтами. Это самый безопасный способ, так как в процессе управления пользователями вы не обращаетесь ни к каким фреймворкам, а работаете с Geth напрямую.

Команде geth account можно передавать параметры, перечисленные в табл. 4.1.

Табл. 4.1. Параметры команды geth account

Хорошее описание управления аккаунтами с примерами можно найти здесь: https://github.com/ethereum/go-ethereum/wiki/Managing-your-accounts.

Пароли аккаунтов

Обращаем ваше внимание, что пароли аккаунтов невозможно восстановить. Если вы создаете узел для реального проекта или собираетесь использовать аккаунт для хранения криптовалютных средств, обращайтесь с паролем очень осторожно.

Лучше всего запомнить пароль или записать его на обычной бумаге и хранить в безопасном месте. Доступ к вашему аккаунту обеспечивается приватным ключом и паролем.

Приватный ключ хранится на сервере узла и может быть похищен, например, с использованием какой-нибудь уязвимости в ОС или в ПО, установленном на сервере. Но чтобы использовать похищенный ключ, злоумышленнику потребуется еще и пароль. Мы не рекомендуем хранить пароль в компьютере (на сервере, ноутбуке и любом другом), так как он может быть похищен вместе с ключом.

Также учтите, что вредоносные программы могут перехватить управление клавиатурой, а также получить доступ к буферу обмена данных Clipboard. В этом случае они смогут похитить пароль в процессе его ввода с клавиатурой. Используйте антивирусные программы для защиты от вирусов и вредоносных программ различных типов.

Если злоумышленник сможет похитить приватный ключ и пароль, он получит полный доступ к вашему аккаунту и сможет, например, перевести все имеющиеся там криптовалютные средства на свой аккаунт.

Криптовалюта в Ethereum

Как мы уже говорили, для того чтобы владелец аккаунта мог проводить транзакции, публиковать и запускать смарт-контракты, на аккаунте должны быть средства. В тестовой сети, которую мы создали на втором уроке, эти средства можно получить при помощи майнинга. Если вы создаете тестовую сеть с помощью Geth, передавая ей параметр — dev, уже будет создан аккаунт, имеющий на балансе значительное количество криптовалюты.

Далее вы можете создавать новые аккаунты и переводить на них средства с тех аккаунтов тестовой сети, где уже имеются монеты.

Однако в основной сети Ethereum майнинг — дорогое и долгое занятие. Есть другая возможность, а именно: приобретение криптовалютных средств у владельцев других аккаунтов на биржах и обменниках. При этом владелец аккаунта может перевести средства на ваш аккаунт. Вы должны будете сообщить адрес вашего аккаунта, и если вы ошибетесь, то не будет никакой возможности вернуть ваши средства.

На этом уроке мы будем выполнять операцию перевода средств (разумеется, тестовых) в нашей приватной сети.

Денежные единицы Ethereum

Внутренняя валюта сети Ethereum называется Ether, или эфир. Когда владелец аккаунта выполняет транзакции, валюта, которая имеется на счету аккаунта, тратится.

Помимо Ether, существуют более крупные и более мелкие единицы криптовалюты Ethereum (аналогично тому, как в фиатных деньгах существуют рубли и копейки, доллары и центы).

Самая мелкая единица — это Wei. В одном эфире (т.е. в одном Ether) содержится целых 1 000 000 000 000 000 000 единиц Wei.

Как вы увидите далее, единица Wei удобнее, чем Ether, когда речь идет об оплате транзакций, не отнимающих много ресурсов.

В таблице 4.2. мы привели полный список денежных единиц Ethereum и их ценность в единицах Wei.

Таблица 4.2. Денежные единицы Ethereum

В интернете можно найти сайты с конвертами криптовалют Ethereum, вот один из них: https://etherconverter.online/. Здесь же показывается текущий курс Ether по отношению к доллару и евро.

Определяем текущий баланс наших аккаунтов

Выше мы добавили в нашу приватную сеть несколько аккаунтов. Полный список аккаунтов всегда можно посмотреть в консоли Geth при помощи команды web3.eth.accounts.

С помощью функции web3.eth.getBalance мы можем посмотреть баланс аккаунта в единицах Wei. Адрес аккаунта нужно передать функции в качестве параметра:

> web3.eth.getBalance("0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413")

2.3085e+22

Функция web3.eth.getBalance возвращает достаточно большое число. Вообще при работе с API фреймворков Ethereum мы часто будем иметь дело с очень большими числами. Когда вы будете разрабатывать свое децентрализованное приложение (DApp), это нужно будет учитывать.

Для того чтобы узнать баланс нужного вам аккаунта в Ether, используйте функцию fromWei:

> web3.fromWei(eth.getBalance("0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413"))

23110

При этом функции eth.getBalance нужно передать адрес проверяемого аккаунта.

Перевод средств с одного аккаунта на другой

Если подобным образом проверить баланс для аккаунтов, созданных нами дополнительно, то окажется, что сразу после создания он равен нулю, например:

> web3.fromWei( eth.getBalance("0xf212d0180b331a88bd3cafbd77bbd0d56398ae00"))

0

Это неудивительно, ведь мы еще не переводили средства на эти аккаунты. Но можно перевести деньги с основного аккаунта нашей приватной сети, которую мы создали на втором уроке. Для нее был запущен майнинг, поэтому там уже должны быть средства.

Метод eth.sendTransaction

Давайте посмотрим, какие у нас есть аккаунты и какой на них баланс:

> web3.eth.accounts

["0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413","0xf212d0180b331a88bd3cafbd77bbd0d56398ae00","0x346cc69a63f9b84c45f17e337574c0150ab6bc03","0xae7bb3649a5c597d44f812b4a636f3cc21ee98e1"]

> web3.fromWei( eth.getBalance("0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413"))

23135

> web3.fromWei( eth.getBalance("0xf212d0180b331a88bd3cafbd77bbd0d56398ae00"))

0

> web3.fromWei( eth.getBalance("0x346cc69a63f9b84c45f17e337574c0150ab6bc03"))

0

> web3.fromWei( eth.getBalance("0xae7bb3649a5c597d44f812b4a636f3cc21ee98e1"))

0

Как видите, на первом из этих аккаунтов средства есть, а на остальных — ничего нет.

Давайте переведем часть средств, а именно 0.05 Ether, с первого их этих аккаунтов на другой, где средств нет. Воспользуемся для этого методом eth.sendTransaction:

> eth.sendTransaction({from:"0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413", to:"0xf212d0180b331a88bd3cafbd77bbd0d56398ae00", value: web3.toWei(0.05,"ether")})

При попытке выполнить эту операцию вы, однако, получите сообщение об ошибке:

Error: authentication needed: password or unlock

at web3.js:3143:20

at web3.js:6347:15

at web3.js:5081:36

at <anonymous>:1:1

Перед выполнением такой операции необходимо разблокировать исходный аккаунт, с которого отправляются средства. Для разблокировки введите такую команду:

> web3.personal.unlockAccount("0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413","*********")

true

Вместо звездочек укажите пароль, с которым данный аккаунт создавался. Если аккаунт и пароль были указаны правильно, на консоли вы увидите true.

Теперь повторите вызов функции eth.sendTransaction:

> eth.sendTransaction({from:"0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413", to:"0xf212d0180b331a88bd3cafbd77bbd0d56398ae00", value: web3.toWei(0.05,"ether")})

"0xb6d13a5e915c3af1feabad7caec7b45348146695973b32285df287639717e916"

На этот раз функция выполнится успешно и вернет нам так называемый хеш транзакции (Transaction Hash) со значением:

0xb6d13a5e915c3af1feabad7caec7b45348146695973b32285df287639717e916

Чтобы перевод средств произошел успешно, эта транзакция должна быть выполнена. Кроме того, нужно дождаться, когда в вашу тестовую сеть будет добавлен новый блок. После этого средства появятся на целевом счету.

Посмотрите на консоль, где мы запустили наш узел. Видим, что там есть сообщение о запуске транзакции с указанным выше хешем, а также о том, что был добавлен новый блок:

INFO [02-17 23:20:50.917] Submitted transaction fullhash=0xb6d13a5e915c3af1feabad7caec7b45348146695973b32285df287639717e916 recipient=0xF212D0180B331a88BD3CafbD77bBd0D56398aE00

INFO [02-17 23:20:53.018] Commit new mining work number=4643 sealhash=0f860c…d73ae1 uncles=0 txs=1 gas=21000 fees=2.1e-05 elapsed=36.186ms

INFO [02-17 23:22:10.119] Successfully sealed new block number=4643 sealhash=0f860c…d73ae1 hash=3c9761…8b0eea elapsed=1m17.116s

INFO [02-17 23:22:10.119] block reached canonical chain number=4636 hash=3b5237…0e8761

INFO [02-17 23:22:10.119] mined potential block number=4643 hash=3c9761…8b0eea

Теперь, если проверить баланс второго аккаунта, на который мы переводили средства, то окажется, что он как раз равен 0.05 Ether, как и должно быть:

> web3.fromWei( eth.getBalance("0xf212d0180b331a88bd3cafbd77bbd0d56398ae00"))

0.05

Функции eth.sendTransaction мы передали в параметрах from и to адреса исходного и целевого аккаунта соответственно. В параметре value мы задали количество переводимых средств в единицах Wei. Так как нам удобнее указывать размер средств в более крупных единицах Ether, для перевода в Wei мы воспользовались функцией web3.toWei.

Заметим, что в реальной сети вместе с транзакцией нам нужно указать средства, которые пойдут на обработку этой транзакции (так называемый газ). Для этого команде eth.sendTransaction нужно задать параметры gas (количество газа, заданное для выполнения операции) и gasPrice (стоимость газа в Wei):

eth.sendTransaction({from:"0x208970e5e3d48a6eab968e64ba3447f6181310c1", to:"0x82a4165f21d8f1867d536e81537fc0085e5470a1",value: web3.toWei(5,"ether"), gas: 120000, gasPrice: 80000000000})

Просмотр состояния транзакции

Зная хеш транзакции, вы можете получить о ней определенную информацию. Это можно сделать при помощи метода web3.eth.getTransaction, передав ему в качестве параметра строку хеша транзакции.

В ответ вы получите объект следующего вида:

> web3.eth.getTransaction("0xb6d13a5e915c3af1feabad7caec7b45348146695973b32285df287639717e916")

{

blockHash:"0x3c9761fefa52a0bc563733d87163828c5fe1316d78ca89be8af18d9c818b0eea",

blockNumber: 4643,

from:"0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413",

gas: 90000,

gasPrice: 1000000000,

hash:"0xb6d13a5e915c3af1feabad7caec7b45348146695973b32285df287639717e916",

input:"0x",

nonce: 0,

r:"0x1e3519fbca45cc5f6a0804232c8f0362d42c8abfeaf5225536867651f53787fd",

s:"0x69e617eceec461b727a0997fd837264e02242fa16f61491e58974faaf20c49c7",

to:"0xf212d0180b331a88bd3cafbd77bbd0d56398ae00",

transactionIndex: 0,

v:"0xfc2",

value: 50000000000000000

}

Поля объекта состояния транзакции перечислены в табл. 4.3.

Таблица 4.3. Состояние транзакции

Как видите, здесь есть адреса отправителя from и получателя to, а также объем переведенных средств в Wei.

Когда вы запускаете транзакцию на выполнение, она выполняется не сразу. Вначале транзакция находится в состоянии ожидания, пока майнеры не создадут для нее новый блок. Анализируя поля номера блока blockNumber, в котором размещается транзакция, можно определить, была ли запущена транзакция или еще нет.

Поля v, r, s содержат значения для подписи транзакции. Их содержимое можно использовать для получения публичного ключа аккаунта. Способ их использования с этой целью обсуждается здесь: https://ethereum.stackexchange.com/questions/13778/get-public-key-of-any-ethereum-account.

Содержимое полей gasPrice и gas имеет отношение к стоимости транзакции. Пока мы работаем с тестовой сетью, об этом можно не беспокоиться. Если кратко, то gasPrice содержит так называемую стоимость газа, который тратится на выполнение транзакции, а поле gas — количество газа, которое выделил отправитель для выполнения транзакции.

Вы можете думать о газе, как о бензине, который тратится на выполнение транзакций. Стоимость этого бензина может меняться, а на разные транзакции этого бензина тратится разное количество.

Квитанция транзакции

Когда транзакция выполнилась (о чем можно узнать при помощи только что рассмотренного метода web3.eth.getTransaction), вы можете получить так называемую квитанцию об ее выполнении. Для этого предназначен метод web3.eth.getTransactionReceipt.

Передайте этому методу в качестве параметра хеш завершенной транзакции, и вы получите квитанцию в виде объекта:

> web3.eth.getTransactionReceipt("0xb6d13a5e915c3af1feabad7caec7b45348146695973b32285df287639717e916")

{

blockHash:"0x3c9761fefa52a0bc563733d87163828c5fe1316d78ca89be8af18d9c818b0eea",

blockNumber: 4643,

contractAddress: null,

cumulativeGasUsed: 21000,

from:"0x4f744742ac711fd111c7a983176db1d48d29f413",

gasUsed: 21000,

logs: [],

logsBloom:"0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",

root:"0xa5cdcd909d837e937189f4cffc52840111f4430bf871f07094eaea96c47d682d",

to:"0xf212d0180b331a88bd3cafbd77bbd0d56398ae00",

transactionHash:"0xb6d13a5e915c3af1feabad7caec7b45348146695973b32285df287639717e916",

transactionIndex: 0

}

Поля объекта квитанции перечислены в табл. 4.4.

Таблица 4.4. Квитанция выполненной транзакции

Анализируя квитанцию, вы можете узнать номер блока, в котором размещена транзакция blockNumber, а также индекс позиции размещения транзакции в блоке transactionIndex.

При помощи полей cumulativeGasUsed и gasUsed вы сможете понять, сколько газа ушло на выполнение транзакции. При запуске транзакции вы можете выделить определенное количество газа, но если газа будет больше, израсходуется только часть ваших средств. В реальной сети Ethereum, если газа будет выделено слишком мало, транзакция будет очень долго находиться в состоянии ожидания или не будет выполнена вовсе.

Также обратите внимание на поле contractAddress. Когда мы займемся публикацией смарт-контрактов, нам потребуется адрес размещенного смарт-контракта из этого поля.

Итоги урока

На четвертом уроке вы научились управлять аккаунтами, а также переводить средства с одного аккаунта на другой. Попутно вы изучили криптовалютные единицы, которые применяются в сети Ethereum.

Вы узнали, что созданные транзакции сначала попадают в состояние ожидания и находятся в нем до тех пор, пока в блокчейн не будет добавлен новый блок. Проверку состояния транзакции можно выполнить методом web3.eth.getTransaction.

Когда транзакция выполнена, то с помощью метода web3.eth.getTransactionReceipt вы можете получить ее квитанцию. Из квитанции можно определить, сколько газа было потрачено на выполнение транзакции. Если транзакция была связана с публикацией контракта, то этот метод поможет вам получить адрес опубликованного контракта. Адрес контракта необходим, как вы скоро узнаете, для вызова его методов.