Учебное пособие по Ethereum для начинающих: смарт-контракты, децентрализованные приложения, преимущества и ограничения

Представьте, что вы находитесь в одной из следующих ситуаций:

• Ваша учетная запись электронного кошелька по какой-то причине была заблокирована платформой.
• Ваша компания должна работать на клиента, но вы не знаете, можно ему доверять или нет.
• Ваш аккаунт в социальной сети был взломан.

Все эти ситуации довольно болезненны, верно? Что, если мы скажем вам, что существует технология, которая предлагает решения для всех этих ситуаций (и многих других). Эта технология — Ethereum, и этот учебник по Ethereum для начинающих поможет вам лучше с ней познакомиться.

Изучите сертификацию разработки программного обеспечения онлайн в лучших университетах мира. Участвуйте в программах Executive PG, Advanced Certificate Programs или Master Programs, чтобы ускорить свою карьеру.

Эфириум — краткая история

Вот хронология всего, что вам нужно знать о разработке Ethereum:

• Ноябрь 2013 г. — Виталик Бутерин, разработчик, изначально занимавшийся биткойнами, опубликовал технический документ по Ethereum.
• Январь 2014 г. — швейцарская фирма Ethereum Switzerland GmbH объявила о разработке проекта программного обеспечения Ethereum под руководством группы разработчиков, в которую входили Виталик Бутерин, Михай Алиси, Энтони Ди Иорио и Чарльз Хоскинсон.
• Август 2014 г. — Ethereum завершает ICO и успешно привлекает 18,4 млн долларов США.
• Май 2015 г. — Ethereum выпускает свою первую тестовую сеть Olympic.
• Июль 2015 — Выпущена Frontier, первая версия Ethereum.
• Март 2016 — Homestead, вторая версия обновления сети Ethereum.
• Май 2016 — Эфириум получил широкое освещение в СМИ, когда DAO (Децентрализованная автономная организация) собрала рекордные 150 миллионов долларов в ходе краудсейла.
• Июнь 2016 г. — происходит взлом DAO, что привело к потере эфира на сумму 50 миллионов долларов (тогда это составляло почти 15% от общего количества эфира в обращении).
• Июль 2016 г. — Сеть Ethereum разделилась на две части: Ethereum (ETH) и Ethereum Classic (ETC).
• Июнь 2017 г. — Ethereum заработал более 400 долларов с рекордным ростом на 5001% с 1 января 2017 г.

Что такое Эфириум?

Ethereum — это основанное на блокчейне децентрализованное программное решение с открытым исходным кодом, которое мы используем для создания собственной криптовалюты под названием эфир. Он позволяет создавать и запускать распределенные приложения (DApps) и смарт-контракты на своей платформе без мошенничества, простоев или вмешательства со стороны третьих лиц.

Помимо того, что Ethereum является надежной платформой, он также является языком программирования (Turing Complete), работающим на блокчейне. Проще говоря, Ethereum — это децентрализованная платформа, которую вы можете использовать для программирования цифровой валюты.

Ethereum — крупнейшее децентрализованное программное приложение, и с его помощью вы можете легко создавать и публиковать DApp следующего поколения.

С момента своего появления Ethereum полностью изменил индустрию блокчейнов. До своего появления решения на основе блокчейна не могли выполнять широкий набор приложений. Например, биткойн и другие криптовалюты могли работать только как цифровые валюты, в то время как эфириум стал платформой для разработчиков, позволяющих создавать программы на основе блокчейна.

Эфириум доступен каждому и позволяет каждому разработать программу на основе блокчейна Эфириума. Согласно Ethereum.org , «Эфириум — это программируемый блокчейн в мире».

Люди, стоящие за Эфириумом, взяли фундаментальные концепции Биткойна и подобных криптовалют, добавили к ним дополнительные функции и создали это очень популярное блокчейн-решение.

По состоянию на сентябрь 2019 года Ethereum был второй по величине криптовалютой в мире и уступал только самому популярному блокчейн-приложению — биткойну. Однако вы можете приобрести эфир (криптовалюта Эфириума) намного быстрее по сравнению с биткойнами, поскольку первый занимает всего 14–15 секунд, а второй — почти десять минут.

Чтобы правильно понять Ethereum, вы должны быть знакомы с некоторыми фундаментальными компонентами этой технологии. Ниже приведены основные аспекты Ethereum, о которых вы должны знать:

• Эфир
• Газ
• Виртуальная машина Эфириума
• Смарт-контракты
• DApps (децентрализованные приложения)

В следующих разделах нашего руководства по Ethereum для начинающих мы рассмотрим эти концепции и поймем внутреннюю работу этой блокчейн-платформы:

Ethereum — важные термины, которые вы должны знать

1. Выпуск валюты

В каждой стране выпуск валюты в основном управляется и контролируется национальным центральным банком или денежно-кредитным органом страны. Например, в Индии RBI является денежно-кредитным органом, который регулирует все другие банки и финансовые органы.

2. Децентрализованная автономная организация

Децентрализованная автономная организация — это цифровая организация, управляемая и регулируемая набором правил, закодированных в виде компьютерной программы, на которую не влияет центральный орган управления — она полностью прозрачна и контролируется акционерами. Практика DAO и записи о финансовых транзакциях хранятся в сети Blockchain.

3. Смарт-контракты

Смарт-контракт — это компьютерный протокол, предназначенный для облегчения и проверки переговоров или выполнения контракта между двумя или более сторонами. Эти цифровые контракты основаны на системе консенсуса и выполняются без вмешательства какой-либо третьей стороны.

4. Смарт-собственность

Смарт-собственность может означать как физические активы, так и криптоактивы (акции, права доступа к сети и т. д.), которые построены на Ethereum. Право собственности на смарт-собственность контролируется через кошелек Ethereum, который функционирует как шлюз для DApps на блокчейне Ethereum.

5. Прочность

Solidity — это объектно-ориентированный язык высокого уровня, используемый для реализации смарт-контрактов в Ethereum. Он черпал вдохновение из языков программирования C++, Python и JavaScript и был разработан для виртуальной машины Ethereum (EVM).

6. Виртуальная машина Эфириума

Виртуальная машина Ethereum (EVM) — это среда выполнения, предназначенная для смарт-контрактов. По сути, EVM — это уровень виртуального компьютера, находящийся непосредственно над базовым оборудованием. Эти виртуальные слои создают уровень абстракции между исполняемым кодом и исполняющей машиной. EVM помогает улучшить переносимость программного обеспечения, а также обеспечивает отделение приложений не только друг от друга, но и от своего хоста.

7. Транзакции

Транзакции — это сообщения, которые отправляются с одной учетной записи на другую. Они включают двоичные данные, которые называются эфиром. Это передача значений, которые транслируются в сеть Ethereum и собираются в блоки.

Сеть Эфириума

К настоящему времени вы уже знаете, что сеть Ethereum — это распределенная и децентрализованная публичная сеть Blockchain. Однако это еще не все. Ethereum является основой для всех децентрализованных P2P-приложений и организаций, работающих в сети Ethereum. Эта сеть состоит из двух уникальных узлов — полных узлов и облегченных узлов.

Полные узлы — это те, которые содержат полную историю транзакций с момента создания (родительского) блока . Они записывают каждую транзакцию, которая была подтверждена и проверена в соответствии с правилами, указанными в спецификациях Ethereum. Следовательно, полные узлы являются доказательством целостности, безопасности и прозрачности сети Blockchain.

В отличие от полных узлов, облегченные узлы содержат только подмножество всего блокчейна. Облегченные узлы не проверяют каждую транзакцию и могут хранить или не хранить копию текущего состояния блокчейна. Они в основном зависят от полных узлов, чтобы предоставить им недостающие детали или конкретные функции. Как следует из названия, легковесные узлы легковесны и, следовательно, могут работать быстрее на устройствах с ограниченным объемом памяти. Облегченные узлы в основном используются в электронных кошельках, которые по своей природе легкие.

Что такое эфир?

Эфир — это криптовалюта, которую вы используете в сети Ethereum для оплаты транзакций. Вы можете использовать эфир двумя способами:

1. Приложения требуют оплаты эфиром для выполнения любых операций на платформе, чтобы предотвратить запуск вредоносных и неработающих программ в сети.
2. Сеть использует эфир для вознаграждения майнеров, которые вносят свой вклад в сеть Ethereum, как это делает биткойн.

Помимо этих приложений, вы можете использовать эфир для покупки газа, о чем мы рассказали в следующем разделе нашего руководства по Ethereum для начинающих. В Эфириуме Эфир — это метрическая единица, которая позволяет вам точно оплачивать Газ и транзакции. Наименьшая деноминация эфира — Wei. Один Эфир имеет 1e18 Wei.

Что такое газ?

Эфир — не единственная цифровая валюта, доступная на Ethereum. Когда вы выполняете транзакцию в Эфириуме, вам нужно будет произвести оплату Эфира майнеру через Газ. Газ является промежуточным токеном и позволяет измерять вычислительную работу, необходимую для завершения транзакции или выполнения смарт-контракта.

Цена газа выражается в эфире. Кроме того, майнеры определяют цену на газ, и они могут отказаться от запуска смарт-контракта или обработки транзакции, которая не предлагает требуемую цену на газ.

Мы рассчитываем комиссию за транзакцию в Ethereum по следующему уравнению:

Эфир = лимит газа x цена газа

Здесь цена газа — это количество эфира, которое вы должны заплатить, а лимит газа — это количество газа, используемого для процесса вычислений. Лимит газа и цена газа гарантируют, что контракт заканчивается в определенный момент.

Куда уходит газ в эфире? Он входит в виртуальную машину Ethereum (EVM), которую мы рассмотрели в следующем разделе:

Что такое виртуальная машина Ethereum?

Виртуальная машина Ethereum — это место, где выполняются все транзакции в Ethereum. Это позволяет разрабатывать все приложения на одной платформе. Можно сказать, что EVM — это двигатель, на котором работает вся сеть Ethereum.

Хотя Ethereum установил определенные протоколы для разработки децентрализованных приложений, он смог это сделать благодаря EVM. Виртуальная машина Ethereum изолирована и изолирована. Это означает, что код, запускающий EVM, не имеет доступа к файловой системе или сети и имеет очень ограниченный доступ к другим контрактам.

Когда вы вводите свой код Solidity в Ethereum, он сначала отправляется в компилятор Ethereum. После этого он отправляет байт-код EVM на виртуальную машину Ethereum, которая обрабатывает остальную часть процесса.

EVM управляет вычислениями и внутренним состоянием Ethereum. Он выполняет код, поддерживает внутреннюю базу данных и имеет множество объектов, называемых «учетными записями», которые могут общаться друг с другом.

Что такое смарт-контракты?

Смарт-контракт — это компьютерная программа, которая запускается автоматически. В качестве протокола транзакций он позволяет обмениваться товарами, деньгами и услугами через блокчейн. Смарт-контракты имеют определенные условия, установленные обеими сторонами друг для друга, и когда обе стороны выполняют свои соответствующие условия, смарт-контракт работает соответствующим образом.

С помощью смарт-контрактов вы можете выполнять различные задачи, такие как децентрализованное голосование и многое другое. Проще говоря, смарт-контракт — это контракт, который автоматически выполняет, обеспечивает, управляет и обрабатывает платеж.

Чтобы выполнить смарт-контракт на Ethereum, вам понадобятся токены (Ether). Без необходимой криптовалюты вы не сможете использовать смарт-контракты на Ethereum.

Чтобы создать смарт-контракт, вам нужно использовать Solidity, язык программирования общего назначения Ethereum. Он разработан для работы на виртуальной машине Ethereum и позволяет выполнять произвольные вычисления, сохранять состояния и выполнять транзакции цифровых токенов.

Смарт-контракты предлагают множество преимуществ, благодаря которым они становятся все более популярными. Самым большим преимуществом использования смарт-контрактов является то, что они устраняют необходимость в посреднике.

Поскольку смарт-контракты автоматические, человеческий фактор недопустим. Они присутствуют виртуальные и вполне доступны по сравнению с традиционными контрактами. Смарт-контракты имеют потенциальные варианты использования во многих отраслях, включая:

• Здравоохранение
• Финансы и банковское дело
• Услуги B2B (ИТ-услуги, маркетинговые услуги и т. д.)

Читайте также: Идеи и темы проекта Ethereum

Что такое децентрализованные приложения?

DApp или децентрализованное приложение — это программное приложение, работающее в распределенной сети. Он размещается в одноранговой децентрализованной сети вместо центрального сервера. DApp может быть любым программным приложением, таким как мобильное приложение или веб-сайт. Разница между DApp и обычным приложением заключается в том, что оно построено на децентрализованной сети.

Пользовательский интерфейс децентрализованного приложения ничем не отличается от интерфейса любого обычного приложения. Однако все внутренние процессы децентрализованного приложения основаны на децентрализованной сети.

Ethereum — это децентрализованная сеть блокчейнов, поэтому, когда вы создаете приложение на основе Ethereum, вы, по сути, создаете децентрализованное приложение. DApps — это относительно новая концепция, но они становятся очень популярными.

По мере того, как люди все больше беспокоятся о своей конфиденциальности и безопасности, спрос на DApps будет соответственно расти. Раннее знакомство с ними может легко дать вам преимущество в карьере.

Подобно децентрализованным приложениям, Ethereum также имеет децентрализованные автономные организации (DAO). Эти организации существуют только в блокчейне и контролируются протоколами блокчейна. Эти организации созданы для удержания активов и использования системы голосования для управления их распределением. Узнайте все, что вам нужно знать о DApps.

Эфириум Валюты

Как упоминалось ранее, сеть Ethereum работает на двух типах криптовалют — эфире и газе.

1. Эфир

Эфир — это название криптовалюты, которая используется для оплаты всех транзакций, проводимых в сети Ethereum. Однако, помимо оплаты общих транзакций и услуг, эфир также используется для покупки газа, который используется для оплаты вычислительных услуг в EVM.

Эфир — это метрическая единица, имеющая несколько номиналов, чтобы помочь пользователям платить точную сумму за транзакции и газ. Наименьшая деноминация — базовая единица — эфира известна как Wei. Вот полная таблица всех номиналов Эфира:

2. Газ

EVM запускает код, развернутый в сети Ethereum. Теперь вы можете подумать, что можно эффективно запустить бесконечный цикл на EVM и перегрузить его память. Благодаря газу это невозможно.

Газ представляет собой показатель вычислительных ресурсов в сети. Каждому контракту в сети Ethereum выделяется максимальное количество газа, которое он может использовать для вычислений. Этот установленный лимит называется «Лимит газа». Есть еще два газовых термина, которые вам следует знать:

Цена газа — это цена газа с точки зрения токенов, таких как эфир и его номиналы. Цена на газ — это плавающее значение, которое помогает стабилизировать стоимость газа. Таким образом, если стоимость токенов или валюты колеблется, цена на газ также корректируется, чтобы поддерживать ту же реальную стоимость.

Плата за газ — представляет собой количество газа, которое требуется заплатить для выполнения конкретной транзакции или программы (контракта).

Таким образом, если вы когда-нибудь попытаетесь запустить бесконечный код (тот, который работает вечно), в конечном итоге контракт превысит выделенный лимит газа, и вся транзакция, вызвавшая контракт, вернется в исходное состояние.

Каковы преимущества и ограничения Ethereum?

В этом разделе нашего руководства по Ethereum для начинающих мы рассмотрим различные преимущества этой блокчейн-платформы:

• С Ethereum вы можете загружать программы и запрашивать их выполнение.
• Он предлагает постоянное и постоянное хранение данных.
• Вы можете создать торгуемый токен, который можно использовать как виртуальную акцию или как цифровую валюту.
• Он предлагает 100% время безотказной работы и устойчивость к DDoS (распределенный отказ в обслуживании).
• Вы можете создавать виртуальные организации (DAO) в Ethereum.
• Это позволяет создавать высокозащищенные и отказоустойчивые DApps.

Однако, как и у любой другой технологии, у Ethereum есть свои ограничения. Вот некоторые недостатки Ethereum:

• Приложения, требующие проверки идентификатора пользователя, будет проблематично создавать на Ethereum, поскольку не будет центрального органа для выполнения проверки.
• Обновление приложения или исправление ошибок может быть довольно сложной задачей, потому что каждый одноранговый узел должен будет обновить программное обеспечение своего узла.

Майнинг в Эфириуме

Как и любая другая технология Blockchain, Ethereum способствует безопасности с помощью модели, основанной на стимулах, широко известной как механизм доказательства работы. Алгоритм проверки работоспособности, используемый в Ethereum, называется Ethash, алгоритм хэширования, вдохновленный алгоритмом Dagger-Hashimoto.

Этапы майнинга Эфириума следующие:

• Пользователь инициирует транзакцию, отправляя значения Ether другому пользователю.
• Затем эта новая транзакция добавляется в новый блок вместе с другими транзакциями, содержащимися в предыдущем блоке.
• Майнеры в сети соревнуются за проверку нового блока с помощью определенного набора инструкций.
• Майнер, который может успешно проверить новый блок и добавить его в сеть, получает вознаграждение, то есть эфир.
• Как только транзакция подтверждена, пользователь, инициировавший транзакцию, также получает один эфир.

Учебное пособие по Ethereum для начинающих: что дальше?

Ethereum — это обширная технология с множеством аспектов. Изучение его различных разделов, таких как смарт-контракты и майнинг, может быть довольно обременительным без достаточных ресурсов и руководства. Как вы, должно быть, видели в нашем руководстве по Ethereum для начинающих, если вы понимаете блокчейн и его реализацию в Ethereum, работа с этой технологией становится легкой задачей.

Вот почему мы рекомендуем пройти курс по блокчейну, который охватывает Ethereum и все его технические аспекты. Курс блокчейна предоставит вам структурированную учебную программу, чтобы вы могли учиться эффективно и результативно.

В upGrad мы предлагаем несколько курсов по блокчейну, которые помогут вам понять основные и продвинутые концепции блокчейна с Ethereum. Вы узнаете, что такое блокчейн, что такое Ethereum, как они работают вместе и как вы можете использовать их в качестве профессионала в области блокчейна.

В upGrad вы получаете следующие курсы по блокчейну:

Магистр компьютерных наук (предлагается специализация по разработке блокчейнов)

upGrad предлагает эту программу совместно с Ливерпульским университетом Джона Мура. Он длится 19 месяцев и предлагает более 500 часов учебного материала. Во время этой программы вы получите двухнедельное групповое наставничество с отраслевыми наставниками и более 30 проектов и заданий. Это отличный курс по блокчейну для людей, не имеющих технического образования.

Подать заявку на участие в программе расширенных сертификатов в блокчейне

Этот курс длится 7,5 месяцев и предлагает вам более 250 часов обучения. Вы получите статус выпускника IIIT Bangalore и персональное наставничество 1:1 от экспертов индустрии блокчейнов. Помимо Ethereum, вы также узнаете о Hyperledger Fabric, смарт-контрактах и ​​многом другом.

Программа Executive PG в разработке программного обеспечения - специализация в блокчейне

Этот 13-месячный курс даст вам 4-месячную сертификацию руководителей в области науки о данных и машинного обучения бесплатно. Во время этой программы вы будете учиться на живых лекциях и онлайн-сессиях и изучать более 10 инструментов и языков программирования. Кроме того, вы можете проверить свои знания о блокчейне и Ethereum.

Все вышеперечисленные курсы требуют, чтобы у вас была степень бакалавра с 50% или эквивалентным проходным баллом. Обратите внимание, что вы можете записаться на любой из этих курсов без опыта программирования. Вы освоите все необходимые навыки, чтобы стать квалифицированным специалистом.

Заключение

Эфириум, безусловно, феноменальная технология. Выполнив это руководство по Ethereum для начинающих, вы, безусловно, сделали первый шаг к изучению этой технологии.

Блокчейн Ethereum имеет еще много приложений, которые стоит отметить. Карьера в области блокчейна растет, поскольку она изменила ландшафт технологий.