Разработка на блокчейне Ethereum

В наши дни технологии блокчейн собирают миллионы долларов инвестиций. Несмотря на появление биткоина более десяти лет назад, истинная революция в области децентрализованных технологий начала принимать форму лишь после появления сети Ethereum в 2015 году. Это событие стало отправной точкой для целого ряда финтех-проектов, которые привнесли особое значение на рынок криптовалют. 

Эфириум — это одна из крупнейших криптовалют, которая находится в центре внимания всего криптовалютного сообщества. В этой теме действительно есть, что обсудить.

С помощью этой статьи мы подробно рассмотрим блокчейн Ethereum и постараемся разъяснить, в чем его уникальность, а также рассмотрим примеры реального использования, используя понятную для рядовых пользователей терминологию. Здесь вы, конечно, не найдете, полное руководство по работе в Эфириуме, но базовые принципы мы постараемся объяснить.

Что представляет из себя блокчейн Ethereum?

Блокчейн Ethereum — это децентрализованная платформа для обработки данных и взаимодействия с программным кодом децентрализованных приложений, функционирование и безопасность которой обеспечиваются криптографическими принципами.

Проще говоря, блокчейн Ethereum это среда, позволяющая осуществлять передачу ценностей между участниками сети и создавать децентрализованные приложения на основе смарт-контрактов.

В рамках системы Ethereum существует внутренняя криптовалюта (ETH), используемая для передачи стоимости между участниками и для обеспечения надлежащего функционирования сети.

Как работает структура блокчейна Эфириум 

Ключевыми концепциями, которые должны лежать в основе функционирования блокчейна Ethereum, являются:

• Одиночная запись транзакций — это цифровой механизм, предполагающий одобрение системой и участниками лишь одного правильного (каноничного) способа выполнения операций в соответствии с количеством проведенных вычислений.
• Криптографическая безопасность — все события в блокчейне соответствуют сложным математическим законам, обеспечивающим надежную защиту от несанкционированного доступа.
• Открытость системы — клиент сети может свободно взаимодействовать с другими участниками сети в любое время.

Структура блокчейна Ethereum представлена цепочкой уникальных блоков, взаимосвязанных между собой, содержащих группы транзакций. Как только блок записан в базу данных сети, он становится невозможным для изменения.

Каждый блок Ethereum имеет заголовок, где хранятся хеши транзакций в этом блоке и предыдущего, а также в некотором случае дополнительная информация. Цепочки блоков используются для технологии децентрализованного хранения данных. Чтобы быть уверенным в целостности информации, необходимо понимать, что сети блокчейн должны быть простыми для использования в одном месте. Следующая порция данных добавляется в блок после предыдущего блока, обеспечивая непрерывность и безопасность информации.

Системная стабильность блокчейна Ethereum обеспечивается майнерами — участниками, которые используют свою вычислительную мощность для проверки транзакций и создания новых блоков. В сети Ethereum участники сети решают сложные задачи для создания каждого блока. При создании первого блока и последующих блоков некоторое количество внутренней валюты будет предоставлено тем, кто потратит больше валюты этой сети. Вознаграждение за их деятельность состоит в получении криптовалюты ETH, что является основной мотивацией для участия в деятельности сети. Ethereum является одной из самых популярных платформ, которая позволяет создание внутренней валюты и проведение транзакций в этой сети.

Виды аккаунтов

В блокчейне Ethereum все действия осуществляются через проведение транзакций — это подписанные и отправленные по сети пакеты данных. Эти транзакции могут включать переводы монет ETH, активацию умных контрактов или выполнение кода в уже существующих смарт-контрактах.

Газ (gas) является топливом для передвижения данных внутри сети Ethereum — это внутренняя валюта, определяющая количество вычислительных операций, затрачиваемых майнерами для обработки транзакций.

Все транзакции в Ethereum содержат стандартную информацию — хеш, номер блока, адреса кошельков участников, цифровую подпись, количество монет, лимит и стоимость газа, комиссию, а также необязательное сообщение для получателя.

Аккаунты в блокчейне Ethereum представляют собой объекты, взаимодействующие друг с другом через передаваемые сообщения в транзакциях. Каждый аккаунт имеет уникальный адрес для идентификации.

В сети Ethereum существуют два вида аккаунтов:

1. Внешние — управляемые приватными ключами, часто используются для хранения средств.
2. Контрактные — управляемые программным кодом.

Возможность отправлять средства на внешние счета и взаимодействовать со смарт-контрактами есть не у каждого, а только у внешних аккаунтов.

Смарт-контракты (умные контракты, smart contracts) в Ethereum могут принимать сообщения для активации кода, в котором могут быть реализованы различные задачи, такие как вычисления, работа с базой данных, создание токенов и другое. Они позволяют собирать самые разные данные, хранить и предотвращать манипулирование данными, что позволяет выполнять контроль каждой транзакции всех участников каждой транзакции в сети. Транзакции, находящиеся под управлением умных контрактов, становятся более прозрачными и безопасными благодаря возможности хранения данных и выполнения условий контракта автоматически.

Аккаунт Ethereum всегда содержит четыре основных элемента:

1. Nonce — количество выполненных операций для внешних счетов, количество созданных контрактов для контрактных счетов.
2. Balance — количество эфира (в wei) на счету.
3. StorageRoot — хеш содержимого аккаунта.
4. CodeHash — хеш кода для контрактных аккаунтов.

Таким образом, структура и функционирование Ethereum представляют собой сложную и эффективную систему для работы с данными и смарт-контрактами в децентрализованной среде.

Смарт-контракты 

Смарт-контракты в сети Ethereum представляют собой уникальные компьютерные алгоритмы, которые обеспечивают автоматическое выполнение заранее заданных действий в сети при соблюдении определенных условий. Например, инвестор, принимающий участие в ICO, может перевести средства на адрес смарт-контракта, что автоматически активирует программу, регулирующую выпуск токенов, и переводит их инвестору. 

На данный момент смарт-контракты в Ethereum широко применяются не только для сбора средств в рамках ICO, но и для написания и запуска тысяч децентрализованных приложений (dApps).

Виртуальная машина Ethereum, называемая EVM, играет ключевую роль по выполнению транзакции. Ее работа требует затрат вычислительных ресурсов. EVM может быть основой для создания децентрализованных приложений, где должны быть использованы смарт-контракты. 

Почему приложениям стоит быть децентрализованными? Это обеспечивает прозрачность и надежность текущего состояния системы. Разработчики также могут внедрять бизнес-логику через смарт-контракты.

Транзакции, создающие смарт-контракты, отличаются от обычных переводов не только целью, но и содержанием. В них присутствует параметр «init» с кодом, который определяет адрес нового смарт-контракта и запускает процесс его создания.

Для изучения блоков, аккаунтов, смарт-контрактов и транзакций в Ethereum доступны веб-сайты-эксплореры блоков, наиболее популярным из которых является Etherscan.

Технология хранения данных в блокчейне Ethereum основана на префиксном дереве Меркла. Это иерархическая структура, где каждый узел содержит информацию или хеши дочерних узлов. Дерево Меркла применяется для хранения истории транзакций, состояния и других данных блоков Ethereum, обеспечивая безопасность системы.

Узлы этой системы подразделяются на полные и легкие. Полные узлы загружают полный блокчейн и имеют доступ ко всем функциям сети, в то время как легкие узлы хранят лишь заголовки блоков, что позволяет им запрашивать и получать информацию о сети, но не проводить транзакции. Обычно полные узлы управляются майнерами, которые объединяют свои вычислительные мощности для повышения эффективности добычи новых блоков.

Для большинства случаев в программировании подходит JavaScript. Необходимо найти список, где указаны типы отдельных файлов, которые создаются с его помощью. Число возможных вариантов очень большое. Затем установить последний JavaScript бесплатно.  Важно выбирать подходящий под большинство задач пример. Последний шаг — выбрать нужный тип и начать работу. 

Но, если вы очень хотите запустить собственный смарт-контракт на Ethereum, вам следует выучить Solidity. Этот новый язык программирования, созданный как исходный для Ethereum, поэтому, чтобы написать любой проект на Ethereum, нужно первым делом получить самые свежие знания о Solidity. И это самая важная часть. 

Почему Эфириум так популярен? 

Эфириум заслуженно считается одним из ведущих блокчейн-проектов благодаря его гибкости и всесторонней функциональности. Он не только служит для осуществления транзакций, как Bitcoin или Litecoin, но также может выступать в качестве инструмента для передачи средств и инвестиционных активов.

Однако главное преимущество Ethereum заключается в возможности создания на его основе разнообразных децентрализованных проектов блокчейна. Это становится возможным благодаря широкой поддержке языков программирования виртуальной машины Ethereum для компиляции смарт-контрактов.

Именно эта особенность сделала Ethereum самой популярной платформой для запуска токенов (ERC-20) и процессов ICO. Фактически, появление Ethereum послужило толчком для бума ICO в 2016-2018 годах.

Как платформа для создания децентрализованных приложений и работы со смарт-контрактами, Ethereum может успешно применяться в различных сферах, таких как международная логистика, голосование, финансы, страхование, игровая индустрия, аренда недвижимости и другие.

Плюсы и минусы сети Ethereum

Перечислим основные преимущества и недостатки сети. 

Преимущества Ethereum:

• Относительная скорость обработки транзакций блокчейном;
• Поддержка смарт-контрактов;
• Регулярные технологические обновления;
• Доступность для разработчиков децентрализованных приложений;
• Публичный и открытый характер команды проекта.

Недостатки блокчейна Ethereum:

• Проблемы с масштабированием;
• Неактивация «сложности бомбы» своевременно;
• Постоянная эмиссия монет;
• Присутствие централизованных рычагов управления в команде проекта;
• Стремление разработчиков откладывать реализацию анонсированных обновлений.

Кроме того, преимущество Ethereum в виде работы множества децентрализованных приложений на его блокчейне одновременно может стать его недостатком из-за риска перегрузки сети транзакциями от этих приложений. Хорошим примером может служить известная игра CryptoKitties, которая на старте стала настолько популярной, что сеть Ethereum несколько недель страдала от замедленной работы, и комиссии выросли с 20 центов до 4 долларов.

Ethereum VS Bitcoin

Изначально создатели Ethereum назвали свой проект улучшенным вариантом Bitcoin (Bitcoin 2.0). Однако оказалось, что единственным общим аспектом обоих блокчейнов является их потенциал как средства для проведения платежей. Еще одним сходством был механизм добычи монет (Proof-of-Work), но с переходом Ethereum на PoS это сходство скоро исчезнет.

Однако в остальном эти блокчейны различаются по многим технологическим и концептуальным аспектам. Например, смарт-контракты в сети Bitcoin выполняют лишь функцию подтверждения платежей, в то время как смарт-контракты Ethereum обладают универсальностью, что позволяет их использовать в различных областях, заинтересованных в децентрализованных технологиях.

Еще одним важным различием является ограничение на количество монет: у Bitcoin предусмотрено максимальное количество в 21 миллион, в то время как эмиссия Ethereum бесконечна, что сопряжено с высокими инфляционными рисками.

Также важно отметить скорость обработки транзакций: время генерации нового блока в Bitcoin в среднем составляет около 10 минут, в то время как в Ethereum этот процесс занимает всего 13-14 секунд.

Планы по развитию Ethereum

Запуск Ethereum значительно оживил область блокчейн-технологий, продемонстрировав их гибкость и эффективность. За это время многие убедились, что для работы с децентрализованными приложениями и смарт-контрактами в Ethereum не требуется особой технической подготовки. Почему мы решили писать о значимых обновлениях в разделе Эфириума? Чтобы помочь пользователям понять особенности работы с этим набором сервисов.

Несмотря на некоторые разочарования и проблемы, с течением времени многие обратили внимание на более быстрые и надежные блокчейны, такие как «убийцы Ethereum» (например, NEO, EOS, Binance Chain). Однако, после решения проблем с масштабируемостью, включая внедрение шардинга, Ethereum имеет потенциал догнать мировые платежные системы (или даже опередить их), стать глобальной платформой для децентрализованных приложений и укрепить свои позиции как вторая по важности криптовалюта, а также самое популярное решение для проведения ICO.

Также стоит уделить внимание тому, что после всех ожидаемых обновлений Ethereum станет быстрым и надежным блокчейном, конкурирующим с другими платформами, и предложит более высокий уровень децентрализации.