Розробка на базі блокчейну: набір інструментів для розробників

Блокчейн — одна з найреволюційніших технологій нашої епохи, яка, ймовірно, зробить революцію не тільки у фінансах чи охороні здоров'я, але й в управлінні ланцюгами поставок та інших сферах життя.

Через зростаючий інтерес організацій до технології розподілених реєстрів, попит на висококваліфікованих розробників блокчейнів продовжує зростати. Прогнози галузевих аналітиків вказують на те, що впровадження блокчейнів в екосистемах фінансових послуг не досягне повної зрілості протягом декількох років, що залишає значні можливості для розробників, які вступають у динамічну сферу цієї галузі.

Проте, маючи правильне керівництво та доступ до хороших матеріалів, будь-хто може стати ефективним розробником блокчейну.

Важливість розвитку блокчейну для початківців включає в себе ряд важливих аспектів. Можливості також величезні, оскільки очікується, що сектор блокчейну розшириться і досягне майже 40 мільярдів доларів до 2026 року, створюючи необмежені можливості працевлаштування для розробників блокчейну зі спеціалізованими навичками.

Ця технологія сприяє безпрецедентним інноваціям у вигляді децентралізованих додатків та розумних контрактів, які можна використовувати для вирішення реальних проблем, а також для переосмислення традиційної бізнес-моделі. Більше того, вивчення блокчейну дозволить забезпечити майбутнє кар'єри, оскільки фахівці з цими знаннями будуть добре підготовлені до того, щоб йти в ногу з мінливою динамікою технологічних додатків.

Цей загальний підручник надасть початківцям необхідні інструменти та ресурси для розробки блокчейну. Ми обговоримо деякі з найважливіших мов програмування, інтегрованих середовищ розробки, фреймворків та бібліотек, які є популярними при розробці блокчейну.

Крім того, у цьому посібнику ми також опишемо корисні навчальні ресурси, такі як онлайн-курси, підручники, навчальні платформи, спільноти, книги та корисні проекти, які можуть допомогти початківцям набути необхідних навичок і знань для початку розробки додатків на основі блокчейну.

Наприкінці цього посібника початківці отримають чітке уявлення про екосистему розробки блокчейну та матимуть інструменти й ресурси, щоб почати створювати власні блокчейн-додатки.

Щоб розпочати роботу у світі розробки блокчейнів, вам потрібно ознайомитися з основними інструментами розробки блокчейнів, які дозволять вам створювати, тестувати та розгортати блокчейн-додатки.

У цьому розділі автор розгляне найпопулярніші мови програмування, інтегровані середовища розробки, фреймворки, бібліотеки, а також інструменти тестування та розгортання, що використовуються в екосистемі розробки блокчейнів.

Мови програмування, що використовуються для розробки блокчейну

Існує кілька популярних мов програмування, використання яких можна пояснити особливостями та сумісністю з різними платформами блокчейну. Найпопулярнішими з них є:

Solidity — основна мова розробки смарт-контрактів на блокчейні Ethereum. Це мова високого рівня з контрактно-орієнтованим дизайном, розроблена спеціально для роботи на віртуальній машині Ethereum. Згідно з останніми статистичними даними, в мережі Ethereum зареєстровано понад 1,5 мільйона смарт-контрактів, і більшість з них базуються на Solidity.

Rust набув значної популярності в середовищі блокчейну завдяки своїй увазі до безпеки, швидкості та ефективності використання пам'яті. Ця мова системного програмування відома тим, що дозволяє уникнути певних програмних помилок і підходить для побудови високопродуктивної інфраструктури блокчейну. Rust використовується як основна мова розробки в таких великих проєктах, як Solana і Polkadot.

Go, також відомий як Golang, — це мова з паралельним типізацією, створена Google і відома своєю простотою, паралельністю та ефективним управлінням пам'яттю. Вона також є поширеним клієнтом для побудови блокчейнів і використовується в Ethereum (Geth) та Hyperledger Fabric (Java, Python, C++ та JavaScript).

Інтегровані середовища розробки

IDE — це комплексні програмні засоби, що надають розробникам повне середовище для написання, тестування та налагодження коду. Ось деякі з найпопулярніших IDE для розробки блокчейнів:

Remix IDE — це середовище розробки в браузері, спеціально пристосоване для розробки на Solidity. Воно також є чудовим варіантом для початку написання смарт-контрактів, їх створення та тестування, оскільки має зручний інтерфейс. Remix також пропонує функцію налагодження та імітований контекст Ethereum для тестування контрактів.

Truffle Suite — це загальна платформа для розробки на базі Ethereum, яка спрощує розробку, тестування та впровадження смарт-контрактів. Вона має такі характеристики: автоматичне тестування контрактів, механізми впровадження зі скриптами та інтерактивна консоль взаємодії з контрактами. Truffle добре працює з іншими інструментами, такими як Ganache та Drizzle.

Hardhat — це універсальна історія розвитку Ethereum, орієнтована на досвід розробників та розширюваність. Вона пропонує інтенсивні послуги, такі як швидка компіляція контрактів, високошвидкісні послуги з налагодження та підтримка різних мереж. Hardhat також сумісний з такими популярними інструментами, як Ethers.js та Waffle.

Visual Studio Code — це легкий і розширюваний редактор коду, який підтримує різні мови програмування.

Фреймворки та бібліотеки для розробки блокчейнів

Фреймворки та бібліотеки для розробки блокчейнів — це набори інструментів та абстракцій, які можна використовувати для спрощення створення блокчейн-додатків. Популярні фреймворки та бібліотеки:

У розробці Ethereum Web3.js — це бібліотека JavaScript, яка дозволяє розробникам спілкуватися з вузлами Ethereum через протоколи HTTP, IPC або WebSocket. Вона також пропонує прості способи надсилання транзакцій, розгортання контрактів і читання даних блокчейну за допомогою клієнтських додатків.

Ethers.js — це JavaScript через Ethers.js, який є повноцінною бібліотекою Ethereum та реалізацією гаманця, що є невеликим, гнучким та зручним для користувача. Він ефективно підтримує як браузерні, так і Node.js платформи.

Hyperledger Fabric — це відкрита платформа блокчейну з дозволом на використання, створена для застосування в корпоративних додатках. Вона пропонує модульну платформу, яка дає розробникам можливість розробляти та впроваджувати рішення на основі розподіленого реєстру з високим рівнем конфіденційності, масштабу та гнучкості.

Corda — це платформа з відкритим кодом на основі технології блокчейн, орієнтована на конфіденційність і безпеку при розробці децентралізованих додатків у фінансовому секторі. Це ексклюзивна архітектура, яка дозволяє створювати взаємодію та масштабованість додатків, а також забезпечує безпеку даних і відповідність нормативним законам.

IPFS — це децентралізована система зберігання файлів, яка дозволяє користувачам зберігати та обмінюватися файлами децентралізованим способом. Крім того, її часто поєднують із блокчейн-додатками для зберігання великих обсягів даних поза ланцюгом, але з збереженням цілісності та незмінності даних.

Інструменти тестування та розгортання блокчейну

Тестування та розгортання — два важливі процеси в розробці блокчейну, які роблять смарт-контракти та додатки правильними та надійними. Необхідні інструменти для тестування та розгортання складаються з:

Ganache — це особистий блокчейн Ethereum, який використовується для розробки локальних середовищ розробки для тестування смарт-контрактів. Його інтерфейс також пропонує можливість вибору між графічним інтерфейсом користувача та інтерфейсом командного рядка для зручної взаємодії з імітованим блокчейном.

Remix IDE також пропонує інтегровані можливості тестування та розгортання, на додаток до своїх можливостей розробки. Це дозволяє розробникам запускати смарт-контракти через декілька систем тестування та розгортати контракти в альтернативних мережах Ethereum.

Truffle Suite включає в себе повну тестову платформу, яка дозволяє розробникам писати та виконувати автоматизовані тести смарт-контрактів. Це також інтерфейс для управління розгортанням та оновленням даних контрактів через систему міграції.

Infura — це API Ethereum та сервіс інфраструктури вузлів, який широко використовується розробниками для швидкого підключення своїх додатків до мережі Ethereum без запуску власних вузлів.

Маючи хорошу та надійну інфраструктуру для розгортання та взаємодії зі смарт-контрактами, за допомогою цих ключових будівельних блоків розробки блокчейну, початківці можуть:

• •Спростіть їхні робочі процеси розробки
• •Пишіть більш ефективний та безпечний код
• •Впевнено розгортайте свої додатки

Ресурси, які доступні вам як початківцю-розробнику блокчейну, можуть мати величезне значення для вашої освіти, оскільки екосистема блокчейну змінюється з вражаючою швидкістю.

Онлайн-курси та навчальні посібники — це лише деякі з варіантів, які допоможуть вам отримати знання та навички, необхідні для того, щоб стати кваліфікованим розробником блокчейнів.

Онлайн-курси та навчальні посібники

Онлайн-курси та підручники — це хороший початок для навчання, щоб стати компетентним розробником блокчейнів. Вони містять добре організований матеріал, приклади з реального життя та практичні завдання, які допоможуть вам засвоїти ідеї та застосувати їх на практиці.

Найпопулярніші платформи та курси:

Coursera — Університет Буффало та Державний університет Нью-Йорка створили курс під назвою «Спеціалізація в області блокчейну», який доступний на платформі Coursera.

Udemy має величезну колекцію курсів з розробки блокчейнів, які пропонуються через цю відому платформу онлайн-навчання. Курси Ethereum blockchain і Solidity Courses of Ethereum Blockchain Developer Bootcamp пропонують найкращі курси з блокчейнів, такі як Ethereum Blockchain Developer Bootcamp With Solidity і Blockchain A-Z: Learn How To Build Your First Blockchain.

FreeCodeCamp пропонує безкоштовні навчальні матеріали з розробки блокчейнів на своєму каналі YouTube. Курс «Solidity, Blockchain, and Smart Contract» — це відеокурс, заснований на основах програмування Solidity та розробки блокчейнів.

CryptoZombies — це інтерактивне, практичне, освітнє середовище, призначене для навчання програмуванню на Solidity шляхом створення гри про зомбі. Воно є дуже доступним, пропонує інтерактивне та цікаве навчання написанню смарт-контрактів і найкраще підходить для початківців.

Навчальні платформи та спільноти

Навчальні платформи та спільноти є цінними джерелами ресурсів, пропонують підтримку та можливості для налагодження контактів. Важливими ресурсами та спільнотами для розробників блокчейнів є:

Офіційний веб-сайт Ethereum надає розробникам велику кількість документації, посібників та навчальних матеріалів. Він охоплює широке коло тем, таких як основи Ethereum та смарт-контракти, а також надає детальну інформацію, наприклад, про рішення щодо масштабування та найкращі практики безпеки.

Документація Hyperledger є корисним ресурсом для тих, хто хоче розробити блокчейн для підприємств. Вона також містить вичерпну документацію щодо багатьох проектів Hyperledger, включаючи Hyperledger Fabric та Hyperledger Sawtooth.

Спільноти Reddit — активні форуми для розробників блокчейнів існують у спільнотах Reddit, таких як r/ethdev та r/solidity. Це чудовий спосіб задавати питання, ділитися знаннями та бути в курсі поточних подій в екосистемі Ethereum.

Сервери Discord — більшість блокчейн-проектів та спільнот використовують сервери Discord. Популярні сервери Discord, орієнтовані на розробників, мають:

• •Ethereum Discord
• •Solidity Discord
• •OpenZeppelin Discord

Книги та публікації

Книги та публікації містять вичерпні знання та інформацію про технологію та розвиток блокчейну. Вони також дають більш глибоке розуміння концепцій та найкращих практик. Рекомендуються підручники для розробників блокчейну:

«Mastering Ethereum» Андреаса М. Антонопулоса та Гевіна Вуда вважається посібником з розробки Ethereum.

«Основи блокчейну» Даніеля Дрешера — це просте і зручне в користуванні введення в концепцію блокчейну, його основні принципи та способи практичного застосування, включаючи Ethereum, Hyperledger Fabric і Corda. Воно містить приклади з реального життя та практичні завдання для закріплення ідей.

Окрім книг, важливо бути в курсі останніх тенденцій та досягнень у галузі блокчейну.

Хакатони та практичні проекти

Проекти та хакатони дають вам можливість застосувати свої знання, працювати в команді та вести портфоліо робіт. Практичний досвід можна отримати наступними способами:

Відвідування хакатонів, орієнтованих на блокчейн, де розробники збираються, щоб створити проекти за обмежений проміжок часу. Конференції, такі як ETHGlobal або Chainlink Virtual Hackathon, — це заходи, які можуть допомогти вам у:

• •Відточуйте свої навички
• •Взаємодія з іншими розробниками
• •Виграшні призи

Участь у відкритих проектах з розробки блокчейнів на таких сайтах, як GitHub, також надає чудові можливості навчатися у досвідчених розробників та працювати над реальними проектами.

Створення власних додатків на основі блокчейну або децентралізованих додатків — один з найкращих способів дізнатися більше про концепції блокчейну та продемонструвати свою компетентність. Можна почати з простих, таких як базові смарт-контракти або додатки на основі токенів, і поступово збільшувати складність.

Розуміння ситуації з безпекою дозволяє розробникам блокчейнів створювати безпечні та стійкі додатки.

Основи безпеки блокчейну

Технологія блокчейн прискорила розвиток цифрової безпеки завдяки своїй децентралізованій природі, криптографічним принципам та алгоритмам консенсусу, які забезпечують міцну основу для безпечних транзакцій та зберігання даних.

Децентралізований характер - Децентралізований характер мереж блокчейну робить їх більш стійкими до будь-яких атак, заснованих на єдиних точках відмови. Мережа здатна відновити безпечну роботу навіть у випадку, якщо деякі вузли були скомпрометовані.

Принципи криптографії - Безпека блокчейну базується на принципах криптографії, які значно підвищують загальну безпеку системи на відміну від традиційних централізованих систем. Криптографічні методи включають:

• •Хеш-функції
• •Цифрові підписи
• •Шифрування

Механізми консенсусу — механізми, такі як Proof of Work (доказ роботи) та Proof of Stake (доказ частки), за якими всі учасники мережі повинні погодитися щодо стану реєстру. Вони усувають можливість подвійних витрат та забезпечують цілісність блокчейну, змушуючи мережу досягти консенсусу щодо перевірки транзакцій та додавання їх до блокчейну.

Основні вразливості та загрози безпеки блокчейну

Незважаючи на те, що технологія блокчейн має хороші основи безпеки, вона не є безпечною функцією, яка не піддається загрозам. Розробники повинні знати про атаки на рівні протоколу, смарт-контракту та інфраструктури.

Вразливості на рівні протоколу атакують архітектуру мережі та базові механізми консенсусу. Приклади:

• •51% атак, під час яких зловмисники отримують більшість контролю над хеш-потужністю своєї мережі
• •Егоїстичні схеми майнінгу, які змінюють поширення блоків
• •Атаки Eclipse, де вузли ізольовані чесною мережею

Вразливості смарт-контрактів можуть спричинити проблеми з безпекою, якщо контракти не розроблені та не перевірені. Проблеми включають:

• •Атаки на повторний вхід, коли зовнішні виклики порушують стан контракту
• •Переповнення та недоповнення цілих чисел
• •Необроблені винятки, які можуть спричинити порушення контракту

Проблеми інфраструктури та рівня користувачів включають фішинг, шкідливе програмне забезпечення та незахищене управління ключами, що може дозволити зловмисникам порушити безпеку блокчейну.

Найкращі практики безпеки блокчейну

Найкращі практики безпеки блокчейну включають проактивні та комплексні заходи, що забезпечують безпеку активів блокчейну. Це передбачає:

Моделювання загроз для виділення можливих векторів атак, безпечних практик кодування, що дозволяють уникнути типових вразливостей, ретельного перегляду коду та ретельних процесів тестування.

Аудит смарт-контрактів — проведення ретельного аудиту смарт-контрактів та використання інструментів формальної верифікації допомагають виявити та виправити вразливості до розгортання. Повинні бути автоматизовані інструменти та методики ручного перегляду, спрямовані на охоплення всіх потенційних ризиків безпеки.

Ефективне управління ключами є надзвичайно важливим для захисту активів блокчейну. До таких найкращих практик належать:

• •Зберігання ключів у апаратних модулях безпеки
• •Використання гаманців з багаторазовим підписом
• •Використання детального контролю доступу

Моніторинг та реагування на інциденти - Слід запровадити методи, розробити плани реагування на інциденти та проводити всебічний криміналістичний аналіз у разі виявлення інцидентів безпеки.

Дотримання стандартів безпеки означає дотримання галузевих стандартів безпеки та стандартів нормативного регулювання, зокрема:

• •Стандарт безпеки криптовалюти
• •Відповідність GDPR
• •Дотримання вимог AML/KYC

Ethereum — це новаторська технологія, що змінила правила гри в галузі безпеки, децентралізована платформа з відкритим кодом на базі блокчейну, яка існує з 2015 року.

Ethereum є другою за величиною криптовалютою після Bitcoin і становить приблизно 20 відсотків від загального обсягу світового ринку криптовалют, який становить 1,1 трильйона. На відміну від Bitcoin, який в даний час в основному використовується як цифрова валюта і засіб збереження вартості, платформа Ethereum забезпечує розробку та впровадження смарт-контрактів і децентралізованих додатків.

Криптовалюта Ether є власною валютою мережі Ethereum, яка використовується для покриття транзакційних комісій та обчислювальних послуг.

Ключові характеристики Ethereum

Платформа Ethereum створена на основі деяких основних характеристик, що відрізняють її серед інших блокчейн-мереж:

Децентралізована мережа — всі учасники мають однакові копії реєстру, завдяки чому вони можуть самостійно перевіряти та реєструвати транзакції.

Програмований блокчейн — Ethereum дозволяє розробникам створювати та виконувати розподілені програми на смарт-контракті за допомогою мов програмування, таких як Solidity.

Розумні контракти — самовиконувані контракти, в яких умови контракту між сторонами записані у вигляді рядків коду.

Децентралізовані додатки (dApps) — надаються через мережу Ethereum, що дозволяє користувачам краще контролювати свою інформацію, а також забезпечує відкритий доступ до додатків без централізованих посередників.

Віртуальна машина Ethereum (EVM) — кожен вузол виконує EVM як частину процедури перевірки блоків, щоб забезпечити синхронізацію реєстрів.

Консенсус Proof-of-Stake — Ethereum завершив перехід на Proof-of-Stake у 2022 році, зменшивши вуглецевий слід на 99,9 відсотка та покращивши масштабованість і енергоефективність.

Популярні додатки Ethereum

Платформа Ethereum підтримує різноманітні децентралізовані додатки, зокрема:

Децентралізовані фінансові протоколи (DeFi) із заблокованою вартістю понад 13 мільярдів доларів у смарт-контрактах, що дозволяє розробникам створювати фінансові послуги без використання офіційних фінансових установ.

Незамінні токени (NFT) пропонують методи створення та торгівлі рідкісними онлайн-активами, такими як твори мистецтва, колекційні предмети та майно, і визнаються як засіб встановлення права власності на онлайн-об'єкти.

Платформа Ethereum надає найширші можливості розробникам, які зацікавлені в розробці децентралізованих додатків та вдосконаленні екосистеми блокчейну, що постійно розширюється.

Потужні мови програмування

Solidity — найпопулярніша мова програмування для створення смарт-контрактів Ethereum, має сильну спільноту розробників, надійну документацію та успішний досвід. Її синтаксис нагадує JavaScript, тому її можуть використовувати розробники, які переходять на Ethereum Web3 development.

Vyper — мова програмування, натхненна Python, яка є альтернативою Solidity. Vyper розроблена для більшої читабельності та контрольованості. Проста мова та реалізація компілятора покращують читабельність та контрольованість коду, що дозволяє більшій кількості розробників з різним досвідом та уподобаннями створювати безпечні смарт-контракти.

Різноманітні інструменти та фреймворки для розробки

Ethereum має широкий спектр інструментів та фреймворків для розробки, що означає, що він може підтримувати розробників з будь-яким досвідом та уподобаннями.

Інструменти розробки:

• •Каска
• •Ape
• •Foundry
• •Web3j

API для фронтенд-комунікації:

• •Web3.js
• •Ethers.js
• •Web3j

Ці інструменти дозволяють легко створювати додатки на базі Ethereum.

Розробка децентралізованих додатків

Платформа Ethereum дає розробникам можливість створювати широкий спектр децентралізованих додатків, використовуючи смарт-контракти та прозорість і безпеку блокчейну.

Можливі випадки використання:

• •Децентралізовані фінансові додатки (системи кредитування, стейблкоіни, децентралізовані біржі)
• •Розумні контракти для перевірки права власності на активи
• •Застосування в мистецтві, колекціонуванні та нерухомості
• •Децентралізовані біржі

Зростаюча спільнота — Ethereum швидко зростає завдяки збільшенню кількості розробників, ентузіастів та інших зацікавлених сторін, які працюють над розвитком та впровадженням.

Можливості відкритого коду - Відкритий код Ethereum сприяє співпраці та вітає інновації, оскільки розробники можуть:

• •Представте свої навички
• •Співпрацюйте з іншими розробниками
• •Отримайте винагороду за інноваційні рішення

У міру розвитку та дозрівання платформи Ethereum, регуляторне та нормативно-правове середовище стає все більш важливим для орієнтування.

Регуляторні виклики

Відсутність однорідних регуляторних платформ - Однією з головних проблем, про яку повинні пам'ятати розробники Ethereum, є те, що регулювання криптовалют у різних юрисдикціях значно відрізняється. Це ускладнює розробку додатків для різних юрисдикцій із забезпеченням відповідності вимогам.

Децентралізовані виклики - Децентралізований аспект блокчейну Ethereum стає викликом для регуляторів, які намагаються впровадити стандарти відповідності, і викликає дискусію про рівновагу між інноваціями та регулюванням.

Питання правового статусу - Правовий статус смарт-контрактів та категорія токенів становлять певні виклики. Розробники повинні розуміти відмінності між:

• •Токени утиліти
• •Токени безпеки (які підлягають більш суворому регулюванню)

Вимоги щодо відповідності - Проекти на базі Ethereum підлягають регулюванню, а вимоги щодо відповідності стають дедалі суворішими, зокрема:

• •Процедури «Знай свого клієнта» (KYC)
• •Процедури протидії відмиванню грошей (AML)
• •Заходи щодо запобігання фінансовим злочинам

Захист даних — захист даних та кібербезпека є основними питаннями відповідності, які повинні вирішувати розробники Ethereum. Розробники повинні забезпечити безпечне та відповідне нормативним вимогам управління даними користувачів у своїх додатках.

Співпраця в галузі та саморегулювання

Спільні зусилля працюйте над створенням галузевих стандартів та найкращих практик, які сприятимуть дотриманню екосистеми Ethereum.

Проекти саморегулювання включають:

• •Розробка рекомендацій щодо продажу токенів
• •Впровадження стандартизованих процедур KYC/AML
• •Створення екологічно чистих та стійких екосистем

Залучення спільноти — Спільна робота спільноти Ethereum та урядових органів є надзвичайно важливою для усунення прогалин у законодавстві та забезпечення безпеки в рамках правових норм.

Зміна нормативно-правового середовища

Адаптація урядів — уряди та регуляторні органи повільно адаптуються до викликів, пов'язаних з Ethereum та криптовалютами. Хоча в деяких юрисдикціях були прийняті прогресивні рішення, інші юрисдикції поводяться дуже обережно.

Вплив на майбутнє - Спільнота Ethereum може впливати на майбутнє платформи в частині її регулювання. Важливо стежити за змінами та забезпечувати відповідність додатків цим змінам.

Постійний діалог - Розробники Ethereum мають привілейоване становище для ведення постійного діалогу між спільнотою Ethereum та регуляторними органами. Обмінюючись знаннями та досвідом, вони можуть сприяти:

• •Створення розумних та ефективних правил
• •Сприяння розвитку галузі
• •Дотримання необхідних нормативних вимог