Testen und Debuggen von Smart Contracts: Ein umfassender Leitfaden

Mit der Entwicklung von Smart Contracts hat die Blockchain-Branche jetzt eine Revolution erlebt, indem selbstausführende Verträge geschaffen wurden, deren Bedingungen buchstäblich in den Code eingebaut wurden.

Trotzdem gibt es auch eine negative Seite dieser Innovation, über die man sich Gedanken machen muss, nämlich die wichtige Aufgabe, sicherzustellen, dass diese Verträge einwandfrei funktionieren. Die Blockchain-Natur von Smart Contracts bedeutet, dass sie, sobald sie eingerichtet sind, nicht einfach geändert werden können, und dass umfassende Tests und Debugging wichtige Teile des Entwicklungsprozesses sind.

Unit-Tests

Der Zyklus beginnt mit dem Unit-Testing, bei dem es um ein einzelnes Element des Smart Contracts geht. Dazu gehört die Erstellung bestimmter Testfälle, um sicherzustellen, dass alle Funktionen wie vorgesehen funktionieren und unter verschiedenen Bedingungen die gewünschten Ergebnisse liefern.

Entwickler erstellen isolierte Testszenarien, die bestimmte Funktionen ohne externe Abhängigkeiten prüfen.

Integrationstests

Der nächste wichtige Schritt ist der Integrationstest, bei dem die Interaktion der verschiedenen Teile des Smart-Contract-Systems untereinander überprüft wird, um festzustellen, wie diese aufgespürt und behoben werden können, bevor sie zu größeren Systemfehlern eskalieren.

Die Testmethodik wird als realitätsnah angesehen, wenn eine Gruppe von Funktionen voneinander abhängig ist und garantiert nahtlos im gesamten Vertragsökosystem funktioniert.

Sicherheitsüberprüfungen

Sicherheitsaudits sind auch ein wichtiger Teil des Testprozesses, weil sie Probleme aufdecken, die bei Unit-Tests auftauchen können, aber erst sichtbar werden, wenn die Teile des Systems auf komplexe Weise zusammenarbeiten.

Wegen der wirtschaftlichen Auswirkungen und der Unempfindlichkeit gegenüber Änderungen von Smart Contracts ist eine gründliche Sicherheitsüberprüfung wichtig. Die gängigsten Tools beim Testen von Smart Contracts sind automatisierte und manuelle Audits, um mögliche Schwachstellen, Angriffsvektoren und Sicherheitslücken zu finden, die von böswilligen Akteuren ausgenutzt werden könnten.

Truffle Suite

Eines der am häufigsten verwendeten Frameworks ist Truffle Suite, das eine vollständige Entwicklungsumgebung mit leistungsstarken Testfunktionen bietet. Das Test-Framework hat die Erstellung und Ausführung von Unit- und Integrationstests sowie den Entwicklungs- und Bereitstellungsprozess vereinfacht, da es Flexibilität bei den Teststilen unterstützt.

• •Hilft bei automatisierten Tests
• •Umfangreiche Tests können in kurzer Zeit durchgeführt werden.
• •Nützlich in kontinuierlichen Integrationsprozessen
• •Integrierte Testfunktion für verschiedene Methoden

Schutzhelm

Die simulierte Blockchain-Interaktion ist eine Funktion von Hardhat, die Entwicklern die Gewissheit gibt, dass Verträge in der Produktion gemäß ihren Spezifikationen funktionieren, da sie die Ausführung des Vertrags Schritt für Schritt durchgehen können.

Hardhat unterstützt auch das Forking zum Mainnet, sodass Entwickler ihre Verträge mit echtem Blockchain-Status testen können, ohne die Risiken und Kosten, die mit der Bereitstellung im Mainnet verbunden sind.

MythX

Die Plattform ist automatisiert und arbeitet mit den gängigen Entwicklungsplattformen zusammen, um während des Entwicklungsprozesses in Echtzeit Sicherheitsfeedback zu geben.

Um verschiedene Schwachstellen wie Reentrancy, Integer-Überlauf, Zugriffskontrolle und mehr zu erkennen, nutzt MythX verschiedene Analysemethoden wie statische Analyse und symbolische Ausführung. Das macht es zu einem super nützlichen Tool für Entwickler, die die Sicherheit ihrer Verträge verbessern wollen.

Slither

Slither ist ein weiteres wichtiges Tool für die Sicherheitsanalyse, das sich aber auf die statische Analyse von Solidity-Code konzentriert, um das Risiko zu verringern, dass Schwachstellen in diesem Code in die Produktionsphase gelangen.

• •Super effektiv beim Erkennen verschiedener Arten von Schwachstellen
• •Bietet detaillierte Berichte zur Identifizierung von Problemen
• •Kann in automatisierten Testpipelines verwendet werden.
• •Schnelle Analysefunktionen, die für Blockchain-Programme wichtig sind

Umfassende Protokollierung

Da die einmal eingesetzten Verträge nicht mehr geändert werden können, muss das Debugging meistens schon während der Entwicklung und beim Testen gemacht werden. Deshalb ist ausführliches Logging eine der besten Methoden, die ein Smart-Contract-Entwickler zum Debugging nutzen kann.

Durch das Hinzufügen detaillierter Protokollierungsanweisungen im gesamten Vertrags-Code können die Entwickler:

• •Verfolge den Ausführungsfluss.
• •Beobachte den Status der Variablen an kritischen Punkten.
• •Identifiziere die Entscheidungsprozesse des Vertrags.
• •Debugge komplexe Logik mit bedingten Anweisungen oder Schleifen.

Verträge lösen Ereignisse aus, die dauerhaft in der Blockchain gespeichert werden. Diese Ereignisse sind als Debugging-Infos nützlich und bleiben auch nach Abschluss einer einzelnen Transaktion bestehen.

Testnetz-Bereitstellung

Testnets bieten eine Simulation des Mainnets, die keine finanziellen Konsequenzen bei der Verwendung echter Kryptowährungen hat. Die Funktionen beliebter Testnets wie Ropsten und Rinkeby geben Entwicklern die Möglichkeit, Verträge unter realistischen Bedingungen zu testen und einzusetzen und weiter mit verschiedenen Lösungen für komplexe Probleme zu experimentieren.

Die Möglichkeit, zwei oder mehr Versionen von Verträgen einzusetzen, verschiedene Szenarien zu testen und ihre Implementierungen zu optimieren, ohne die Kosten und den Druck einer Mainnet-Bereitstellung, ist echt stark.

Interaktive Debugging-Tools

Interaktive Debugging-Tools sind Teil der aktuellen Entwicklungsumgebung und helfen oft bei komplizierten Verträgen oder wenn ein Fehler auftritt und der Entwickler nicht weiß, wie der Prozess läuft.

Mit diesen Funktionen können Entwickler:

• •Mach Unit-Tests mit Randfällen.
• •Mach eine Zeile für Zeile Code-Prüfung.
• •Schau dir an, wie sich der Vertragsstatus mit der Zeit ändert.
• •Zeig genau, wo die Probleme auftreten.

Diese Situation zeigt, wie verschiedene Debugging-Methoden zusammenarbeiten, um die Zuverlässigkeit der Verträge sicherzustellen.

Implementierung der Protokollierung

• •Protokolle geben einen Einblick in die internen Änderungen des Vertragsstatus.
• •Überprüfe, ob der Algorithmus für Swaps richtig funktioniert.
• •Überprüfe die Zwischenberechnungen, um sicherzustellen, dass die mathematischen Operationen die gewünschten Ergebnisse liefern.

Systematischer Testansatz

• •Testen Sie verschiedene Token-Paare.
• •Probier verschiedene Handelsvolumina aus.
• •Testet Randfälle wie Schlupfbedingungen.
• •Finde Probleme, die in bestimmten Marktszenarien vielleicht nicht so offensichtlich sind.

Interaktive Debugging-Anwendungen

Interaktives Debugging ist besonders nützlich bei:

• •Unerwartete Swap-Fehler
• •Falsche Preisberechnungen
• •Variablenüberwachung während Swap-Operationen

Edge-Case-Tests

Dieser Ansatz ist ziemlich umfassend, weil er darauf abzielt, Probleme zu erkennen, die durch das Zusammenspiel von Komponenten in der Umgebung entstehen könnten, und nicht nur durch den Ausfall einzelner Funktionen.

Fokus auf finanzielle Sicherheit

Der finanzielle Aspekt der meisten Smart Contracts macht sie anfällig für Angriffe durch böswillige Personen, was beim Testen strenge Sicherheitsvorkehrungen erforderlich macht.

Die meisten dieser Probleme können mit automatisierten Sicherheitsanalyse-Tools erkannt werden, aber der vollständige Sicherheitsvalidierungsprozess erfordert trotzdem:

• •Manuelle Überprüfung
• •Bestimmte Testszenarien
• •Gasoptimierungstests
• •Überprüfe die Zugriffskontrolle.

Leistungsoptimierung

Verträge, die viel Gas verbrauchen, können die Vereinbarungen für die Nutzer unmöglich machen und auf unwirtschaftlichen Code hindeuten, der optimiert werden kann.

Die verschiedenen Ausführungspfade und der Gasverbrauch sollten getestet werden, um sicherzustellen, dass die Entwickler die Vertragserfüllung optimieren.

• •Spezifikationen, die bekannte Testfälle dokumentieren, geben das erwartete Verhalten von Verträgen an.
• •Mach dir Notizen zu Problemen, Korrekturen und Testüberprüfungen.
• •Nützlich für die langfristige Pflege von Projekten

Das gründliche Testen und Debuggen von Smart Contracts ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für die erfolgreiche Entwicklung von Blockchain-Anwendungen.

Angesichts der Unmöglichkeit, die Blockchain-Technologie zu verändern, und der finanziellen Folgen einer Nichteinhaltung der vertraglichen Vereinbarungen ist der gründliche Qualitätssicherungsprozess eher eine Notwendigkeit als ein Luxus.

Selbst wenn Verträge zuverlässig sind, brauchen Entwickler starke Tools, um das zu garantieren, und diese Tools sollten die spezifischen Einschränkungen von Blockchain-Kontexten berücksichtigen und sich auf Methoden wie die folgenden konzentrieren:

• •Umfangreiche Protokollierung
• •Testnetze verwenden
• •Interaktive Debugger

Solche Ansätze helfen Entwicklern, Fehler zu erkennen und zu beheben, bevor sie sich auf die Produktionsumgebungen auswirken, stärken das Vertrauen der Benutzer und verringern das Risiko kostspieliger Probleme nach der Bereitstellung.

Da sich das Blockchain-Ökosystem noch entwickelt, sind diese Vorgehensweisen wichtig für die effektive Entwicklung von Smart Contracts.