イーサリアムの開発に没頭。 パート1

ブロックチェーン技術が心を引き継いでいます。 農場は購入されており、 ICOは数百万ドルを調達しています。 当社も参加したいと考えました。 私たちは小さく始めることにしました。 一連の記事では、ブロックチェーンの分野の初心者から一般に認められている達人までの道のりを説明します。 これらの言葉を書いている時点で、私たちはまだ初心者の段階にあります。私たちは開発を監視し、一緒に開発することを提案します。

ブロックチェーンのメリットは何ですか？

ブロックチェーンの名前から判断すると、ブロックのチェーンです。 そうです。 しかし、このチェーンは何を与えますか？ 本質的に、これは、明確に定義されたルール内でデータが操作されることを確実にすることができる特別な構造を持つ分散データストレージテクノロジーです。 この保証により、ブロックチェーンネットワークに接続しているすべての人がデータ配列をすぐに保存できるようになります。つまり、配列全体を1か所で置き換えるだけでは不十分です。 そして、次の各データ、いわゆるブロックには、前のブロックのハッシュが含まれています。これにより、2つの利点が得られます。

• 完成したチェーンの中間ブロックを置き換えることは不可能です。
• ハッシュを変更せずにブロック自体を変更することはできないため、チェーンの整合性に違反することなくこれを行うことはできません。

マークルツリーはハッシュツリーです。この場合、個々のトランザクションの有効性を独立して確認するために使用されます。 トランザクション-これはブロックチェーン内のデータです



ブロックを追加する作業は、ネットワーク参加者自身が提供します。 次のブロックを追加する権利を誰に付与するかは、特別なメカニズムによって決定されます。 これらのメカニズムの最も一般的なものは、Proof-of-WorkおよびProof-of-Stakeです。 最初に、鉱夫によってブロックが追加されます-計算的に複雑な問題を解決するネットワーク参加者は、ソリューションに基づいてブロックを作成する権利を競い合い、ブロックの作成に成功した報酬として、このネットワークから一定量の通貨を受け取ります。 Proof-of-Stakeブロックは、検証者によって追加されます。ネットワークメンバーは、パフォーマンスに基づいてではなく、アカウントのこのネットワークの内部通貨の量に基づいて競合します。 同時に、彼らは少なくなりますが、彼らからより少ない仕事が必要です。 どちらの場合も、ロジックは、攻撃者が偽のブロックを追加するために稼ぐことができるよりも多くを費やす必要があるということです。 最初のケースでは-マイニング機器の場合、他のマイナーと組み合わされたパワーと同等です。 2番目の場合-ネットワークの通貨の50％を購入します。

イーサリアム

ブロックチェーンにはさまざまな実装がありますが、最も人気のあるものはビットコインとイーサリアムです。 ビットコインはブロックチェーンベースの暗号通貨の実装ですが、イーサリアムの目標は、スマートコントラクトを使用してさまざまな問題を解決できるプラットフォームを作成することです。 したがって、イーサリアムを初めて知るのは理にかなっています

スマートコントラクト

ブロックチェーン内のデータの操作は、いわゆるスマートコントラクトによって提供されます。 ブロックチェーンに保存するデータと、それらの操作のための一連の関数について説明します。 関数の実行とデータへのアクセスは、各コントラクトが提供するインターフェイスを介して実行されます。 このインターフェイスは、コンパイルとは別にソースコードから生成され、バイナリコードを実行できます。 既に述べたように、データはすべてのネットワーク参加者によって保存されるため、ネットワーク参加者のデータは公開されており、それらの読み取りには費用はかかりません。 データの変更はトランザクションを介して発生します。 各トランザクションは、次の形式の構造で表すことができます。

1. トランザクション受信者
2. デジタル送信者の署名
3. 送金された通貨の量
4. カスタムデータ（オプション）
5. トランザクションごとのガス制限
6. ガス単価

パラグラフ5および6のガスについては、次のパラグラフで説明し、別の記事でさらに詳しく説明します。



トランザクションの実行には、内部通貨コストが必要であり、トランザクションでマイナーが作成した次のブロックが一般チェーンに含まれるのを待機します。 契約コードは鉱夫のコンピューター、 EVM仮想マシンで実行され、鉱夫は報酬として手数料を受け取ります。

DApp

DApp-分散アプリケーションまたは分散アプリケーション。 IdealAppのスペルが理想的ですが、簡略化されたスペルを使用します。 アプリケーションはさまざまなテクノロジーで構築できますが、その中にはスマートコントラクトを備えたブロックチェーンもあります。 現時点では、DAppはスマートコントラクトのロジックと特定のユーザーインターフェイスであると言えます。 多かれ少なかれ大量のデータとメッセージングを理想的なDAppに保存することも分散化する必要がありますが、これらのテクノロジーは登場し始めており、別の記事に値します。 ブロックチェーンは、現在の状態のストレージを提供し、スマートコントラクトを通じてビジネスロジックを実装します。







分散アプリケーションが目指している理想。 写真はここから借りています。



DAppを使用すると、ユーザーは特別なソフトウェアをインストールすることにより、コンピューター上のブロックチェーンに直接アクセスできます。 ブロックチェーンは、通常のモバイルおよびWebアプリケーションのサーバー側でのいくつかの個別の操作にも使用できます。 選択は特定のタスクに依存します。 DAppの簡易バージョンは、次のように表すことができます。









写真はイゴール・バリノフのプレゼンテーションから撮影され、翻訳されています



この場合のフロントエンドとバックエンドはアプリケーションの古典的な要素であり、ブロックチェーンを使用した機能はEVM仮想マシンで実行されます。 ユーザーは、仮想マシンの標準機能（トランザクションの送信や口座残高の表示など）にアクセスできるだけでなく、たとえば、堅実な言語などのスマートコントラクトで説明されている機能にもアクセスできます。 この仮想マシンへのアクセスは、RPCインターフェイスを介して提供されます。



分散アプリケーションの作成は、データキーパーへの信頼の欠如、集中型システムの攻撃に対して脆弱なサーバー、クローズドシステムなど、多くの問題を解決できるため、かなり要求の厳しい方向になります。

最初のブロックチェーン接続

少なくとも何らかの形でネットワークのメンバーであることの意味を確認するために、 Mist （執筆時点では0.9.0の最新バージョン）-Ethereumウォレットをダウンロードしました。 ミストウォレットが呼び出されるのは、アカウントとそれらの残高を管理できるからです。 メイン通貨はエーテル（エーテル）ですが、独自のトークンを発行することができます。それらはウォレットにも表示されます。 しかし、Mistはウォレットであるだけでなく、EthereumブロックチェーンのDAppブラウザーでもあります。 スマートコントラクトをレイアウトして使用したり、DAppアプリケーションを使用したりできます。



明確にするために、異なるコンピューターでクライアントのペアを使用することをお勧めします。作成中のデータがローカルだけでなく利用可能であることを確認することも可能ですが、これは必須ではありません。

WindowsのUPD：Windowsユーザーの場合、次の点はやや複雑です。 また、コマンドラインクライアントであるGethをインストールする必要があります。 Mistを起動する前に、コマンドラインを実行する必要があります。

geth --rinkeby





（--rinkebyフラグの代わりに、Ropstenネットワークが必要な場合は--testnetを使用でき、メインネットワークが必要な場合はフラグを完全に省略できます）。 ユーザーインターフェイスからは、ネットワークを変更したり、マイニングを開始したりすることはできません。 Ropstenで接続してマイニングしようとする場合-このコマンドでgethを実行します

geth --testnet console 2>nul





gethコンソールでは、次を実行できます

miner.setEtherbase("< >")





その後、実行します

miner.start(4)





（4-スレッドの数。必要な数だけ設定できます）。 マイニングを開始する前に、同期の終了を待つことをお勧めします

1.起動時に、Mistはネットワーク（メインネットワークまたはテストネットワーク）の選択を提案します。 [ネットワークのテスト]を選択します。









ブロックチェーンで操作を実行するには、このネットワークの通貨、この場合はエーテルが必要です。 メインネットワークでは、空気に実際の費用がかかりますが、テストネットワークでは費用がかからず、簡単に入手できます。 さらに、すべてのネットワークデータがコンピューターにダウンロードされる前に、この記事を書いている時点でのテストネットRopstenの場合は7 GB未満、テストネットRinkebyの場合-800 MB、実際のネットワークの場合-40 GB以上です。 したがって、まずはTestnetを選択してください。 実際のネットワークでは、実際のお金との交換で購入することでエーテルを取得できます（この記事を書いている時点では約300ドルです）が、これにはかなりの力と時間が必要です。 テストネットワークでは、ソースは異なります。これは、Ropstenのマイニング（Ropstenの他のソースからの受信は機能しませんでした）、またはwww.rinkeby.io- > Crypto_Faucet for Rinkebyなどのソースを介した受信です。 Testnetでのマイニングは、実際のネットワークよりも大幅に短い時間で済みます。たとえば、i5 6200uラップトッププロセッサでは、運に応じて数時間にわたって5つのエーテルを受け取りました。 この場合のマイニング速度は約50 KH / s（50 KH-50キロハッシュ、または1秒あたり50,000ハッシュ）でした。自宅で確認でき、個人的にどれくらい時間がかかるかを把握できます。 ところで、1つのクライアントで複数のエーテルをマイニングすると、たとえばマイナーが遅い場合など、問題なく別のパーツにパーツを転送することが可能になります。 将来的には、Proof-of-WorkネットワークであるRopstenのみを使用することに注意する必要があります。これがマイニングが使用される理由です。 0.9以降のMistのバージョンでは、このネットワークはデフォルトのネットワークではないため、使用する場合は、まず「アプリケーションの起動」をクリックしてMistを起動し、次にメニュー項目「開発」->「ネットワーク」から目的のネットワークを選択します。 一般に、Rinkebyはマイニングを必要とせず、より高速で簡単に使用できるため、Rinkebyの方が使い勝手がよくなります。 ただし、Ropstenは実際のネットワークにより近く、その機能を実感できます。



2.そのため、Mistが起動し、アカウントのパスワードを設定するよう提案されます。 秘密鍵ファイルは識別に使用されるため、ログインは必要ありません。









秘密鍵は、Linuxのフォルダー〜/ .ethereum / testnet / keystore / Ropstenの場合、〜/ .ethereum / rinkeby / keystore /のRinkebyフォルダーに保存されます。 ネットワークごとに個別のキーが作成されることに注意してください。私たちのようにRopstenを使用する場合は、別のアカウントを作成する必要があります。 名前は、作成日時と住所で構成されます。 アドレスは、0xe03269461f7672494fb0dbbe89c00614601b5d24という形式の20バイトの16進文字列です。 ファイル名では、最初の0xは省略されます。 アドレスは、ブロックチェーン上のアカウントを識別するために使用され、他のアカウントからイーサを送信できます。



3.既に述べたように、ローカルデータベースの同期が必要です。テストネットRopstenには数時間以上かかる場合がありますが、プロセスが完了するまで待つ必要があります。 そうしないと、非同期ベースが取得される可能性があります。











少なくとも私たちの場合、マイニングが開始されると、エーテルの収集が速すぎますが、同時にそれを使用することはできませんでした。他のネットワーク参加者にはすべての操作が見えませんでした。 問題は次のように明らかになりました-左下隅のミストでは、最後のブロックの数が表示されます（または同期が完了するまで残っているブロックの数、この場合はすべて正常で、プロセスが終了するのを待つ必要があります）。 ローカルコピーの最後のブロックの番号は、このブロックチェーンの実際の値と比較できます。たとえば、 ropsten.etherscan.ioでは 、Ropstenネットワークの最新のブロック番号を確認できます。 値が小さい方向で大きく異なる場合-データベースが同期されていない可能性があります。 それでは、霧の同期が終わりに達したが、ブロック番号が正しくない場合はどうすればいいのでしょうか？ データを削除して再度ダウンロードすることで、この問題を解決しました。 LinuxのRopstenネットワーク用のデータは〜/ .ethereum / testnetフォルダーにあります。chaindataサブフォルダーからすべてを削除することで役に立ちました。 その後、彼らは霧を開始し、今回は同期の終了を辛抱強く待っていました。



4.同期が完了したら、メニュー項目[開発]-> [マイニングの開始]を選択できます。 これは、少なくとも少しのエーテルを得るために必要です。 これは、Ropstenネットワークにのみ関連します。 Rinkebyネットワークを使用する場合は、 www.rinkeby.ioの [暗号蛇口]タブにアクセスし 、記載されている指示に従ってください。









エーテルは、データ変更操作に必要であり、いわゆるガスの代償となります。これは、トランザクションを完了するために必要な作業を評価するのに役立つ抽象的な測定単位です。 この評価をエーテルの現在の市場価値から独立させるために必要です。 トランザクションを送信するときに、ガスの各ユニットに対して支払うエーテルの量と、支払う意思のあるガスの最大量を指定できます。 割り当てる量が多いほど、潜在的なマイナーのトランザクションの優先度が高くなります。 実際、本質的に、ガス料金は、取引を完了して次のブロックに含めるための鉱夫の仕事の支払いです。 したがって、採掘時に、見つかったブロックの固定料金に加えて-執筆時点では5エーテルです-鉱夫もトランザクション料金（通常はエーテルの数百分の1）を受け取ります。 トランザクションあたりのガスの量は、データ操作の計算の複雑さに依存します。 ガスの消費方法と推定方法の例は、次の記事で説明します。

最もシンプルなスマートコントラクト

アカウントに空き時間があるとすぐに、スマートコントラクトの実験を開始できます。 契約が書かれている言語-Solidity-は、C ++およびJavaScriptに似ています。 他の言語もありますが、Solidityは最も人気があり、積極的にサポートされており、よく文書化されているため、使用することをお勧めします。 単一の行を変更して保存する機能を提供することを唯一の目的とする単純な契約を考えてみましょう。



契約コード：

 pragma solidity ^0.4.10; contract StringHolder { string savedString; function setString( string newString ) { savedString = newString; } function getString() constant returns( string ) { return savedString; } }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

string pragma solidity ^0.4.10



は、このコントラクトに最低限必要なコンパイラがpragma solidity ^0.4.10



ことを意味し、記号^は0.5.0以降のコンパイラの使用を禁止します。 Solidityは進化する言語であり、互換性を維持したい開発者の要望にもかかわらず、これは常に関連しているためです。



契約の名前は、キーワードcontract



後に指定されます。 コントラクトの本文には、保存されているすべてのデータが記述されます。この場合、これはstring



型のsavedString



フィールドです。 データの操作は、セッターとゲッターを介して行われます。 この場合、 setString( string newString )



関数は、ストリングの新しい値をコントラクト変数に割り当てます。 getString() constant returns( string )



関数のgetString() constant returns( string )



がgetString() constant returns( string )



の値をreturns(<>)



戻り値の型は、 returns(<>)



として指定されreturns(<>)



）。 constant



キーワードに注意する価値があります-関数の実行中にデータが変更されないことを保証します。 データが変更されない場合、ガス代を支払う必要はありません。 したがって、ゲッターは即座に無料で実行されます。 セッターは支払いを必要とし、すぐには実行されません（ブロックチェーンの次のブロックにトランザクションを含めた結果としてのみ）。



コントラクトを使用した最初の実験には、 Remix IDEが非常に便利です。 契約の特定のコードをコピーして、コードのウィンドウに貼り付けるだけで十分です。 右側のパネルで、[作成]をクリックします。ブロックチェーンに公開せずに契約が作成されます。 以下をご覧ください。











ゲッター（getString）は青でマークされ、セッター（setString）は赤でマークされます。 消費されるガス量を示します。



setStringフィールドに文字列を指定するには、引用符を忘れないでください。そうしないとエラーが発生します



getおよびsetが適切に機能していることを確認したら、契約を実際のブロックチェーンにデプロイできます。 これを行うには、Mistに戻り、[契約]に移動して[新しい契約のデプロイ]をクリックします。 コードを[Solidity Contract Source Code]フィールドにコピーすると、右側に[Pick a contract]ドロップダウンリストが表示されます。 この場合の唯一のアイテムであるStringHolderを選択します。 展開時間に依存する支払い額を選択し、[展開]をクリックします。ウィンドウに概算コストが表示されます。アカウントのパスワードを入力し、[トランザクションの送信]をクリックします。 新しいトランザクションがウォレットに表示され、進行状況は「x of 12 Confirmations」（x of 12 Confirmations）になります。 最初の確認は、トランザクションが鉱夫によってブロックに含まれることを意味し、それ以降のトランザクションは、対応する数のブロックがトランザクションのブロックの後に作成されたことを意味します。 これにより、トランザクションのブロックがキャンセルされないという大きな保証が得られます。 ただし、契約を有効にするには、1回の確認で十分です。 確認後、契約→文字列ホルダーに移動します。 ミストは、契約のインターフェースを表示します。左側のゲッター（契約から読み取る）、右側のセッター（契約に書き込む）にドロップダウンリストの形式で表示されます。 Remix IDEの場合と同じように機能します。ラインの設定のみが実際のトランザクションであり、契約の作成と同様に、パスワードの確認が必要で、鉱夫からの12の確認を待ちます。



他のユーザーはこの契約をどのように見ることができますか？ 契約は、アドレスとABIインターフェイスの2つのコンポーネントで定義されます。 これらはすべて、[アドレスのコピー]ボタンと[インターフェイスの表示]ボタンを使用して、Mistの契約ページで確認できます。 アドレスは同じ20バイトの16進数です。たとえば、この例では0x65cA73D13a2cc1dB6B92fd04eb4EBE4cEB70c5eCです。 インターフェイスはJSONテキストです。スマートコントラクトの場合は次のようになります。

 [ { "constant": false, "inputs": [ { "name": "newString", "type": "string" } ], "name": "setString", "outputs": [], "payable": false, "type": "function" }, { "constant": true, "inputs": [], "name": "getString", "outputs": [ { "name": "", "type": "string", "value": "Hello World!" } ], "payable": false, "type": "function" } ]
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

インターフェイスは契約コードから自動的に生成され、展開後に変更されるべきではありません。契約のアドレスは展開後に返され、契約のバイナリコードを示します。 Mistはこのデータを保存し、展開が実行された場合にのみ取得するためのインターフェイスを提供します。 ちなみに、完了した/実行されたトランザクションのリストMistもローカルに保存されますが、そのインターフェースを介してコミットされた場合のみです。



契約を使用するクライアントはこのデータを受信する必要があり、Mistの場合は、[契約]-> [契約の監視]を選択します。 任意の名前を選択できますが、これは便宜上のものです。 [OK]をクリックします-リストに契約が表示されます。契約に移動して、別のクライアントから行を変更できます。 この場合、トランザクションが完了した（少なくとも1つの確認が受信された）後、すべてのクライアントの行が変更されます。



この例では、各クライアントがブロックチェーン全体をコンピューターにダウンロードする実際の分散アプリケーションについて説明しますが、これは実際にはあまり便利ではありませんが、仲介者の不在を保証します（実際、Mistは信頼できる仲介者ですが）。 実際には、妥協する必要があります。たとえば、ブロックチェーンノードがサードパーティに展開され、ユーザーにWebインターフェイスが提供されます。 または、ユーザーキーを使用してトランザクションに署名する特別なプラグイン（メタマスクなど）がブラウザーにインストールされます。 いずれにせよ、仲介者には信頼の問題があります。 この問題が、データ全体を必要としない軽いクライアントプロトコルの実装を通じて、または他の方法で将来解決されることを願っています。 それまでの間、あなたは何で作業する必要があります。



次の記事では、これがどのように機能するかを詳しく見ていきます。