在 2 週內, 你將學習Web3J, TruffleV4, MetaMask, Ganache, Solidity ++ 等以太坊區塊鏈技術以開發一個完整的分散式應用程式 (DAPP)
從這 11.5 小時的課程,你會學到
1 利用以太坊工具/軟體,如錢包、Geth、MetaMask、Remix、TruffleV4、Ganache….
2 建立符合 ERC20 標準的代幣,以啟動首次代幣發行(ICO)
3 使用不同的共識(PoW,PoA)建立私人區塊鏈網路
4 使用 Web3/Ganache/TruffleV4/Mocha 框架等多種工具在Solidity中開發智慧合約
5 熟練地描述以太坊區塊鏈的工作原理 | 以太坊,Gas,POW,POS,節點…
6 描述區塊鏈技術的工作原理 | 分散式賬本、共識、挖礦 ….
7 使用 web3 程式庫在HTML/CSS/Javascript中為去中心化應用程式開發UI/前端
8 在以太坊平台上開發端到端的去中心化應用程式(DAPP)。
9 建立私有的以太坊網路進行開發和實驗
10 識別並使用正確的設計模式來開發智慧合約
11 在以太坊平台上架構、設計和建立真正的使用案例
要
https://softnshare.com/ethereum-dapp/
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📜 [專欄新文章] 2021 區塊鏈開發入門
✍️ Johnson Chen
📥 歡迎投稿: https://medium.com/taipei-ethereum-meetup #徵技術分享文 #使用心得 #教學文 #medium
在我大學的時候,除了學習網頁前端之外,因為課程報告的需要接觸到以太坊(Ethereum),於是開始學寫智能合約,包括它使用的程式語言 solidity。
工作以後鮮少再碰以太坊的相關技術,直到最近想重新把以太坊學起來,故而決定寫這篇文章,讓初次接觸區塊鏈與智能合約的人更好地進入開發者的世界。這篇文章不只面向開發者,同時也希望能夠給對區塊鏈有興趣的人,指引一條清晰的學習路線。
關於區塊鏈
區塊鏈會被廣為人知,無非是因為虛擬貨幣的出現,而虛擬貨幣的鼻祖就是比特幣。在比特幣出現以前,沒有一個能夠在全球網路上通用的數位貨幣;在比特幣出現之後,才真的實現了數位化的貨幣,能夠在全球網路上流通。
這樣的技術性突破,blockchain 的名字從比特幣白皮書中被萃取出來,而這項技術也被更多人拿去做研發以及創新。
區塊鏈這項技術的特性可以簡單概括為兩點:去中心化(decentralized)與不可竄改(immutable)。去中心化有程度上的差別,在公共網路上由世界各地的節點共同維護的區塊鏈,去中心化程度較高;相較之下,私人企業開發由特定節點來驗證交易的區塊鏈,去中心化程度較低。
為什麼是以太坊?
這年頭區塊鏈三個字大行其道,大部分都是為區塊鏈而區塊鏈的商業炒作。容許我獨斷地說,以太坊才是區塊鏈應用的大門。
以太坊由全球最大的區塊鏈社群組成,提供一個去中心化的虛擬機器(Ethereum Virtual Machine)來處理「智能合約」,它是一個公共的區塊鏈平台,逛逛以太坊的官網吧!
智能合約
在以太坊區塊鏈中有所謂的智能合約,智能合約能夠部屬到以太坊區塊鏈上,合約即程式碼,放到區塊鏈上就不能再更新,只能執行合約上的程式,持有以太幣的人能夠與合約進行交易。把智能合約想像成是一台自動販賣機,把錢(以太幣)投進去,飲料會掉出來(合約上的程式會被執行)。
在現實生活中,簽訂合約的雙方認為合約有效而且可以被信任,是因為有國家法律來保障,違反合約可能會受到法律制裁;而用以太幣與智能合約互動,認為智能合約可以被信任,是因為智能合約的不可竄改性 — 以太坊虛擬機會毫無偏袒、完全中立、冰冷不帶任何感情地執行智能合約上已經寫好的程式碼。
建立在智能合約之上的虛擬貨幣
事實上,以太坊擴大了區塊鏈這項技術的應用層面。回頭想想,比特幣來自區塊鏈技術,某個人若想打造一款同比特幣一樣的虛擬貨幣,就得模仿比特幣去建造一個自己的虛擬貨幣區塊鏈,一個區塊鏈網路要能夠有效運作並非易事,還需要節點、需要靠人挖礦去驗證交易。此時,若使用以太坊的智能合約,撰寫虛擬貨幣需要的程式碼,將合約部屬到以太坊區塊鏈上,叮咚!他就可以發行自己的虛擬貨幣,根本不必再去建造底層的區塊鏈,也不用想挖不挖礦了。
此時會發現以太坊就像是一個區塊鏈平台,你不需要親手打造區塊鏈網路,即可享有區塊鏈去中心化與不可竄改的特性。與其他智能合約的開發者共同使用以太坊虛擬機 EVM(Ethereum Virtual Machine),在 EVM 上部屬無上限個智能合約。
以太坊是一項基礎建設,底層區塊鏈幫你架設好,開發者便有更多時間去發想應用到網頁、手機、或物連網設備上,以下是一段簡單的智能合約,該合約創造了一個虛擬貨幣簡稱 MAT…
直接進入開發領域 — 線上編輯器 Remix
Remix 是開發智能合約的線上編輯器,進入Remix官網,點選 Create New File 以後,把上方程式碼複製貼上。在左側欄位中有 solidity compiler 的選項,確認一下左側欄第一列顯示的版本,調成 0.7.0 (上方程式碼使用的版本),就可以按下下方 compile 的按鈕,將智能合約「編譯」成 bytecode(給機器讀的語言)。
接著我們要部屬合約到區塊鏈上,首先到左側欄位點選 DEPLOY & RUN TRANSACTIONS 的選項,可以看到環境是 javascript VM,這是指現在要部屬到的測試用虛擬機。按下下方的按鈕 Deploy 即可將合約「部屬」到 javascript VM 上。成功部屬後,你會發現 ACCOUNT 所持有的以太幣,從 100 變成 99.9999…,我們得知部屬智能合約需要花費一點點以太幣。
左側下方會有 Deployed Contracts,點開來就會列出合約上可供呼叫的函式,點那些函式就能與剛剛部屬上去的智能合約進行互動了。
有些函式呼叫會引發交易,所以需要以太幣,有些則不用。在 ACCOUNT 的地方可以展開來,它提供許多的地址 (address),也就是錢包,每個錢包裡面預設給你 100 顆以太幣,試著用那些地址去操作智能合約,你就能慢慢體會什麼是建立在以太坊之上的虛擬貨幣了。
真正的開發者世界
實際上開發智能合約只能算是以太坊開發的其中一部分,其他包括以太坊區塊鏈擴容方案、節點驗證等等又是另一個開發領域了,那部份我就沒有研究太多。而智能合約的開發是比較接近應用層面的,透過網頁前端或手機應用程式,與智能合約進行互動,稱作 Dapp(Decentralized App) 的開發,也象徵著網際網路走向 web3.0 的時代。
學習 solidity 語言,除了看硬生生的官方文件之外,我推薦去玩cryptozombies,我本身就是從這款網頁遊戲中學習這門語言,聽說是連小孩子都能輕易學習的教材。
除了學 solidity 之外,網路上還有很多方便的開發工具,開發者主要是運用這些工具做測試、自動化部屬、串接前端等等。許多網路上的教學文章會使用 Truffle + Ganache + web3.js 來建置開發環境。但我在這裡推薦另一款開發環境的架構,如果是新手直接從 hardhat 開始也是非常適合的,hardhat 的教學文章寫得清楚完整,本篇文章使用的程式碼也是從 hardhat-hackathon-boilerplate 這個專案而來。hardhat 使用的開發環境是 Waffle + Hardhat + ethers,它幫你把開發環境處理的簡單又舒服,讓開發者可以專注在開發智能合約上。
OpenZeppelin 是很有名的智能合約套件庫,開發時可以引入它的智能合約。智能合約很講究安全性,稍微沒寫好就可能被駭客鑽漏洞,虛擬貨幣就被盜走了!OpenZeppelin 提供的 SafeMath 很常被引入到專案,對新手來說看 OpenZeppelin 的合約也是很好的學習管道。此外,官方也建了一個學習網站ethernaut,主要在教導如何寫出安全性夠強的智能合約,可惜網站在我寫這篇文章的時間一直處於維修不能用的狀態。
最後再介紹一款實際上線的智能合約專案:Argent。它是一款運用智能合約來做虛擬貨幣錢包的公司,除了使用他們的錢包之外,也可以看看他們的智能合約是怎麼寫的,感受一下專業的程式碼架構與寫法。
小結
這篇文章希望能幫助到想了解區塊鏈這項技術的人,同時也想呈現一個智能合約的開發生態系,你大可以不必花太多力氣去了解密碼學、挖礦、節點、共識機制等等五花八門的專有名詞;反之,你可以專注在智能合約的開發,或回到本質去思考去中心化的用意、以及為什麼不可竄改的特性那麼重要。
智能合約除了做虛擬貨幣之外,也能夠做投票系統,原本以貨幣為起始點的區塊鏈技術,是智能合約的出現擴大了區塊鏈更具彈性的用途,這圈子需要更多的開發者來探勘這片新大陸。
尤其鼓勵人文社會科學的人才,無論是哲學、政治、經濟、法律或社會等各方領域,試著撇開人工智慧將主導未來社會的發展路線,與之截然不同的另一種形式:人類社會能否依靠科技的力量,促成彼此之間的合作,創造更有效率的市場、更公平的治理方式?
延伸閱讀:激進市場(Radical Markets: Uprooting Capitalism and Democracy for a Just Society)
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📜 [專欄新文章] 2019 台北以太坊社群回顧
✍️ Juin Chiu
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很快地,2019 年過去了,台北以太坊社群(TEM)也滿 3 歲了,過去一年,TEM 完成了許多重大的里程碑:
舉辦台灣最大的區塊鏈技術研討會 Crosslink
主持台灣開源界最大的研討會 COSCUP 的區塊鏈議程
參加世界最大的區塊鏈技術研討會 DEVCON
Medium 專欄累積 30+ 篇優質文章
Youtube 頻道累積 50+ 個技術演講
在這篇文章中,我們首先來審視 2019 年以太坊取得重大進展的技術:以太坊2.0與零知識證明,接著再回顧 TEM 於 2019 的優質專欄文章。
*本文由 Juin Chiu 與 Chih-Cheng Liang 共同整理
以太坊重大進展
以太坊2.0的信標鏈
對一般大眾最重要最能吸收的事情大概是 Eth2.0 的信標鏈有測試網路了。透過儀表板網站 www.beaconcha.in 可以看見 Prysmatic Labs 團隊的測試網路的動態。細節很多,但本文就只談這張圖最上面有出現的東西。
在 Eth2.0 沒有挖礦和礦工了,取而代之的是抵押以太幣的驗證者(Validator)來成為資料的寫入者。因此也沒有「區塊時間」這個詞了,新協定以 12 秒為一個「時段」(Slot),信標鏈隨機分配驗證者在指定的時間點產出區塊。在 32 個時段的時間,稱為一個「時期」(Epoch),約 6.4 分鐘,信標鏈會處理驗證者的賞、罰、進、出。在儀表板的左上角可以看到 Epoch 與 Slot 的數字,代表距離最早最古老的區塊多久了。
要怎麼成為驗證者呢?首先要在以太坊 1.0 主網路的抵押合約上,送出一筆交易(在信標鏈測試網路則是送到 Goerli 測試網路)。這筆交易會註冊驗證者的公鑰,並且存入押金(在正式網路是 32 ETH ,測試網路則是 3.2 ETH)。送完之後就排隊等待信標鏈激活驗證者,驗證者就需要開始執行信標鏈分配的任務了。在畫面中間可以看到左邊是 27539 個活躍的驗證者,右邊則是有 4623 個排隊進入的。
在這種基於押金的網路,系統的威脅來自於攻擊者買通大量驗證者,送出矛盾訊息,致使於系統不同節點無法取得共識,鏈資料不可挽回的分叉為兩條。因此系統累積的總押金越多,代表攻擊者成本越高。畫面最右上角左邊即為總押金,右邊為平均一個驗證者的餘額。
假期間和親朋好友一起跑一個驗證者節點,是個活絡氣氛的好活動。要做到這件事,目前 Prysm 客戶端有最友善的介面,請點 連結。程式也用 Docker 包好了,免煩惱安裝。
也記得 Eth2.0 協定有 9 個團隊 用不同程式語言實作。例如:有 Python 語言的客戶端 Trinity ,以及 Rust 語言客戶端 Lighthouse。基本上不用擔心找不到自己喜歡的程式語言的實作。
零知識證明
2019 年,零知識證明的理論與應用也突飛猛進,Kimi Wu 剛好寫了一篇很棒的文獻調查。
前年底提出的 zk rollup,目前由 Matter Labs 在開發,Matter Labs更在上個月(2019/12)發表了 ZK Sync,解決了因為產生證明(proof)而延伸的延遲問題。
此外 Iden3 跟 ConsenSys 也有 zk rollup 的專案。在以太坊研究論壇有基於 zk rollup 的一個提案,是可以達到 匿名性的 zk rollup。
Semaphore是一個基於零知識證明的一個訊號系統,發送者可以不揭露身份的狀況下廣播任何訊息(an arbitrary string)。 Semaphorejs 延續 Semaphore 的核心概念,並將整個概念更加完整化,從前端網頁到後端服務。
這兩年才發表的 zk-STARKs,也在去年年初跟 0x 合作,推出基於 zk-STARKs 的 去中心化交易所。
在技術上,去年下半年有新的論文,使用 DARK compiler 可以讓 SNARKs 達到公開性(Transparent)。還有 MARLIN, SONIC, PLONK 等可通用且可更新的可信設定(trusted setup)。STARKs 的 FRI 驗證方式也默默地跟 SNARKs 做結合。(東西越來越多,根本看不完 QQ)
零知識證明在區塊鏈的重要用途就是「擴展」和「隱私」。技術上的進展,一般可以觀察證明方產出證明的時間、證明的資料大小、驗證方驗證的時間、需不需要可信設定、可信設定有什麼限制、以及抵抗量子電腦的能力。
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