Como construir contratos inteligentes passo a passo para aplicações Blockchain?

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Como construir contratos inteligentes passo a passo para aplicações Blockchain?

Introdução

Como desenvolvedor experiente com anos de experiência na indústria de blockchain, posso dizer com segurança que a evolução dos contratos inteligentes tem sido verdadeiramente fascinante. Ao longo dos anos, aprendi algumas coisas sobre como tornar essas potências digitais mais eficientes e eficazes.

No domínio acelerado da inovação em blockchain, os contratos inteligentes são um dos principais fatores de mudança. Essencialmente, os contratos inteligentes representam acordos digitais autoexecutáveis, onde os termos e condições são codificados de forma a serem aplicados automaticamente quando ocorrem determinados gatilhos predefinidos, eliminando a necessidade de intermediários. No cerne da tecnologia blockchain estão esses contratos autoaplicáveis.

Os aplicativos descentralizados (dApps) funcionam independentemente de qualquer controle central, graças ao uso de contratos inteligentes. Esses contratos automatizam transações e operações somente quando condições específicas são atendidas, garantindo que sejam transparentes, seguras e confiáveis. Desenvolvedores qualificados que dominam a arte de criar esses contratos inteligentes podem inovar soluções para diversos setores.

Ferramentas de desenvolvimento de contratos inteligentes

  • Ambientes de desenvolvimento:
    • Truffle: É uma estrutura de desenvolvimento que fornece um conjunto de ferramentas para o desenvolvimento, compilação, vinculação e implantação de contratos inteligentes.
    • Capacete: O capacete é uma escolha popular entre os desenvolvedores devido aos seus recursos como flexibilidade e extensibilidade. Além disso, possui um executor de tarefas integrado e capacidade de gerenciamento de rede, podendo estender suas funcionalidades por meio de plug-ins.
    • Ganache: Um blockchain pessoal para desenvolvedores Ethereum. Ele é usado para implantar contratos, desenvolver aplicativos e executar testes.
    • Definir e configurar ambientes de desenvolvimento
1. Instale o Node.js e configure o npm
2. Instale o Truffle: npm install -g trufa
3. Instale o capacete de segurança:  instale o capacete de segurança -save-dev
4. Instale o Ganache

Estruturas de teste:

O teste de contratos JavaScript requer o uso de Mocha e Chai. Mocha serve como estrutura de teste, enquanto Chai atua como biblioteca de asserções. Juntos, eles facilitam a execução de testes e a composição de asserções de teste.

Ganache é um blockchain pessoal para desenvolvimento Ethereum que você pode usar para implantar contratos

Práticas recomendadas para testar contratos inteligentes:

  • Escreva casos de teste abrangentes
  • Usar asserções
  • Dependências externas simuladas
  • Automatizar testes
  • Otimizar o uso de gás 
  • Realizar testes de segurança
  • Manter um conjunto de testes
  • Testar implantação de rede

Exemplo de uso:

const { expect } = require(“chai”);

describe(“Contrato SimpleStorage”, function {
it(“A implantação deve atribuir o valor inicial”, função assíncrona {
const [proprietário] = aguardar ethers.getSigners;
const SimpleStorage = aguardar ethers.getContractFactory(“SimpleStorage”);
const simpleStorage = aguardar SimpleStorage.deploy;

 aguardar simpleStorage .deployed;
 expect(await simpleStorage.get).to.equal(0);
  });

it(“Deve armazenar o valor correto”, função assíncrona {
const [proprietário] = aguarda ethers.getSigners;
const SimpleStorage = aguarda ethers.getContractFactory(“SimpleStorage”);
const simpleStorage = aguarda SimpleStorage.deploy;

await simpleStorage.deployed;

const setValue = await simpleStorage.set(42);
await setValue.wait;

    expect(await simpleStorage.get). to.equal(42);
 });
});

Construindo Contratos Inteligentes

Ciclo de vida do contrato inteligente:

Vamos dar uma olhada no ciclo de vida do contrato inteligente

1. Design: Aqui precisamos definir as métricas de design, o propósito e os requisitos do contrato.
2. Desenvolvimento: Esta é a etapa crucial onde você precisa escrever o código do contrato
3. Teste: Precisamos validar o contrato por meio de testes
4. Implantação: Agora, depois que as etapas acima forem concluídas, você poderá implantar o contrato na rede.
5. Manutenção: Monitore e atualize o contrato regularmente.

Escrevendo contratos inteligentes:

Exemplo de modelo básico de contrato inteligente (excluindo detalhes do Solidity):

solidez do pragma ^0.8.0;

contrato SimpleStorage {
    uint256 private storageData;

    function set(uint256 x) public {
        storedData = x;

    função obtém retornos de visualização pública (uint256) {
        return storageData;
 }
}

No código fornecido, os elementos primários são variáveis ​​(estado), funções e gatilhos (eventos). As funções do contrato descrevem as tarefas a serem executadas, enquanto as variáveis ​​de estado servem como armazenamento de dados.

Padrões e práticas comuns:

Padrão de fábrica:

Usar o padrão Factory simplifica o processo de geração de inúmeras instâncias de contrato. Isso é útil quando você precisa estabelecer novos contratos de forma rápida e dinâmica, como criar versões distintas de contratos adaptadas a vários usuários ou situações específicas.

Padrão Singleton:

O uso do padrão Singleton garante que haja apenas uma instância de contrato disponível e fornece um método universal para interagir com ele. Isto é particularmente benéfico para contratos que lidam com recursos estatais globais ou partilhados, como um registo central ou um contrato de gestão de activos colectivos.

Melhores práticas para redigir contratos sustentáveis ​​e eficientes.

  • Mantenha os contratos simples e compreensíveis
  • Use nomenclatura descritiva
  • Siga os padrões de codificação
  • Otimize o uso de gás
  • Implementar controle de acesso
  • Realizar auditorias regulares
  • Mantenha a documentação adequada

Interagindo com contratos inteligentes:

Usamos Web3.py e ether.js para interação com os contatos implantados e integração front-end

Aqui estão alguns exemplos de trechos de código:

from web3 import Web3

# Conecte-se à rede Ethereum
web3 = Web3(Web3.HTTPProvider(‘https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID’))

# Defina a ABI e o endereço do contrato
abi =
‘[{“constant”:false,”inputs”:[{“name”:”x”,”type”:” uint256″}],”nome”:”set”,”saídas”:[],”pagável”:falso,”estadoMutabilidade”:”não pagável”,”tipo”:”função”},{“constante”:verdadeiro, ”entradas”:[],”nome”:”get”,”saídas”:[{“nome”:””,”tipo”:”uint256″}],”pagável”:false,”estadoMutabilidade”:”visualizar ”,”type”:”function”}]’
contract_address = ‘0xYourContractAddress’

# Crie uma instância de contrato
contract = web3.eth.contract(address=contract_address, abi=abi)

# Chame as funções do contrato
stored_data = contract.functions.get.call
print(f’Stored Data: {stored_data}’)

# Envie uma transação para modificar o estado do contrato
tx_hash = contract.functions.set(42).transact({‘from’: web3.eth.accounts[0]})
web3 .eth.waitForTransactionReceipt(tx_hash)

A seguir está o trecho de código para a integração frontend usando Web3,js



  Armazenamento simples
  


  

Armazenamento simples

  < p id=””storedData””>
  

  

Segurança de contrato inteligente

A segurança é fundamental no Blockchain. Manter as medidas e práticas de segurança é essencial.

Vulnerabilidades comuns:

Algumas vulnerabilidades comuns neste domínio são reentrada e estouro/underflow de número inteiro.

A reentrada refere-se a uma situação em que um invasor invoca um contrato inteligente várias vezes antes que a chamada anterior tenha sido totalmente processada ou finalizada.

Problemas aritméticos: ocorrem quando os cálculos ultrapassam os limites numéricos mais altos ou mais baixos permitidos.

Práticas recomendadas de segurança:

Técnicas para proteger contratos inteligentes:

  • Use a versão mais recente do compilador
  • Siga as verificações-efeitos-interação
  • Limite a quantidade de código em funções substitutas
  • Audite regularmente os contratos.

Uso de bibliotecas e estruturas para aumentar a segurança:

OpenZeppelin refere-se a uma coleção de contratos inteligentes verificados e seguros, garantindo proteção robusta para seus próprios contratos dentro da comunidade blockchain Ethereum.

Ferramentas de auditoria:

MitoX

MythX é uma ferramenta de análise de segurança que realiza verificações de segurança em seus contratos inteligentes.

 Etapas para integrar o MythX ao fluxo de trabalho de desenvolvimento:

  • Inscreva-se no MythX,
  • configure seu projeto 
  • execute varreduras para identificar
  • corrigir problemas de segurança.                     

Deslizamento

Ferramentas como o Slither examinam contratos inteligentes do Solidity, buscando possíveis bugs e preocupações de segurança. Em vez de executar o código, ele o examina em busca de possíveis problemas. O Slither ajuda a identificar vulnerabilidades comuns em seu código, oferecendo sugestões para melhorar sua qualidade e segurança.

Realização de auditorias de segurança em contratos inteligentes:

  • Revise o código em busca de vulnerabilidades
  • Use ferramentas automatizadas
  • Resolva os problemas identificados antes da implantação final

Implantação e interação

Estratégias de implantação:

Redes de teste:

Em termos mais simples, testnets são réplicas do sistema blockchain Ethereum, onde o Ether “simulado” ou “teste” é usado em vez dos reais. Essas redes servem como campo de testes para os desenvolvedores verificarem e depurarem contratos inteligentes antes de implantá-los na rede Ethereum real (mainnet).

  •  Rinkeby: Uma rede de teste de prova de autoridade que funciona e não quebra.
  •  Ropsten: Uma rede de teste de prova de trabalho que se parece muito com a rede Ethereum principal.
  •  Kovan: Outra rede de teste de prova de autoridade conhecida por ser rápida e estável.

Configurando os Testnets para implantação:

//Em Truffle
module.exports = {
  redes: {
    rinkeby: {
      provider: => new HDWalletProvider(mnemônico, `https://rinkeby.infura.io /v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID`),
network_id: 4,       // ID de Rinkeby
      gas: 4500000,        // Rinkeby tem um limite de bloqueio menor que mainnet
      gasPrice: 10000000000

    }
  }
};

///Implementar o contrato:
truffle Migrate -network rinkeby

Por fim, verifique o contrato implantado no Etherscan ou em outros exploradores de blocos semelhantes.

Redes principais

Nesta plataforma Ethereum primária, ocorrem transações genuínas e, durante a implantação, são com Ether real.

Configuração da Rede:

module.exports = {
  redes: {
    mainnet: {
provedor: => novo HDWalletProvider(mnemônico, `https://mainnet.infura.io/v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID`),< br/>      network_id: 1,       // ID da Mainnet
      gas: 4500000,        // Limite de bloqueio da Mainnet
      gasPrice: 10000000000 // 10 gwei (em wei)
    }
  }< br/>};

Considerações sobre otimização de gás:

Melhorar a eficiência do uso do gás pode reduzir significativamente as despesas de implantação do seu contrato inteligente e torná-lo mais tranquilo.

  • Minimize as operações de armazenamento
  • Conduzir operações em lote
  • Use tipos de dados eficientes
  • Evite matrizes dinâmicas no armazenamento

Interoperabilidade e integração

Compatibilidade entre cadeias:

Interações entre cadeias são usadas para interoperabilidade.

Técnicas de interação com múltiplas redes blockchain:

Trocas atômicas: 

Como investidor em criptografia, aprecio plataformas que me permitem trocar ativos em duas blockchains distintas sem a necessidade de um intermediário terceirizado. Esses sistemas geralmente empregam contratos bloqueados por tempo de hash (HTLCs) para garantia: eles garantem que todas as condições sejam atendidas por ambas as partes envolvidas na transação.

Protocolos de interoperabilidade:

Polkadot e Cosmos facilitam a comunicação e colaboração contínuas entre diferentes blockchains, empregando o protocolo Inter-blockchain Communication (IBC), permitindo que enviem mensagens facilmente entre si.

APIs e oráculos:

Os oráculos atuam como intermediários, fornecendo informações externas aos contratos inteligentes. Essencialmente, eles preenchem a lacuna entre a tecnologia blockchain e as fontes fora da cadeia, permitindo que contratos inteligentes interajam com dados e ocorrências do mundo real.

 Por que usar oráculos?

Em termos simples, os contratos inteligentes não têm a capacidade de obter informações de fontes externas, como bancos de dados ou APIs. No entanto, os oráculos atuam como intermediários que trazem dados do mundo real exigidos pelos contratos inteligentes, permitindo-lhes responder dinamicamente a eventos externos, tornando-os mais práticos e versáteis.

Chainlink é amplamente reconhecido como uma das principais plataformas oráculo descentralizadas. Ele permite que contratos inteligentes se comuniquem com diversas fontes de dados externas, APIs da web e sistemas bancários convencionais.

Como pesquisador, descobri que as Interfaces de Programação de Aplicativos (APIs) servem como uma ponte que conecta contratos inteligentes a recursos e dados externos, expandindo assim significativamente suas capacidades. Esta ligação permite que os contratos inteligentes interajam não só com sistemas de informação financeira, mas também com plataformas populares de redes sociais.

Tópicos avançados

Contratos inteligentes atualizáveis:

Padrões de proxy: os proxies permitem atualizações de contrato sem alterar o endereço do contrato.

Técnicas de atualização: coloque em ação padrões que permitem atualizações lógicas enquanto mantêm os dados intactos.

Soluções da Camada 2:

As soluções da Camada 2 são usadas para escalabilidade.

Bitcoin emprega a Lightning Network como uma solução off-chain para transações mais rápidas e acessíveis. Essencialmente, cria uma rede de canais de pagamento entre os usuários.

No Ethereum, plasma e rollups são utilizados como soluções de escalonamento. Essas ferramentas gerenciam transações fora da cadeia principal, fornecendo um resumo conciso ou “recapitulação” da cadeia primária. Esta redução na carga de trabalho na blockchain principal permite maior eficiência.

Aplicações do mundo real e estudos de caso

Análise de estudo de caso:

Podemos pegar o exemplo do Uniswap: exchange descentralizada.

Visão geral do projeto: Trata-se de uma Bolsa Descentralizada (DEX) construída em Ethereum, onde um sistema formador de mercado permite negociações de tokens ERC-20 por meio de pools de liquidez.

Pools de liquidez para transações tranquilas, contratos primários do sistema Automated Market Maker (AMM) para gerar novos pares de negociação e contratos que lidam com o roteamento de negociações.

Boas práticas:  verificações regulares de segurança, melhorar o uso do gás e definir a tomada de decisões da comunidade com o token UNI.

Desenvolvimento de Projeto:

Orientação sobre como iniciar e gerenciar seu projeto de contrato inteligente:

Defina o escopo do projeto: identificação e pesquisa do problema
Escolha a plataforma blockchain certa
Projete o contrato inteligente: verifique a arquitetura, segurança e otimização
Desenvolva e teste
Implante e mantenha

Principais considerações para planejamento e execução de projetos.

  • Experiência do usuário (UX)
  • Envolvimento da comunidade
  • Conformidade regulatória
  • Sustentabilidade.

Conclusão

Antes de concluirmos, vamos dar uma olhada nas tendências futuras. O que está por vir nos contratos inteligentes? 

A adoção de tecnologias inovadoras, como Provas de Conhecimento Zero (ZKPs) e Organizações Autônomas Descentralizadas (DAOs), juntamente com uma maior adoção de soluções de Camada 2 para escalabilidade, poderia revolucionar o desenvolvimento e as aplicações futuras. Ao aproveitar estas ferramentas, os contratos inteligentes continuarão a promover conceitos inovadores em vários setores, com o objetivo de agilizar processos, promover a transparência e garantir a segurança.

Ao aderir a esses métodos e práticas recomendadas, os desenvolvedores podem construir, iniciar e manter contratos inteligentes em todos os empreendimentos de blockchain. O cenário em evolução da tecnologia blockchain oferece inúmeras possibilidades de inovação e criação. Continue codificando com alegria!

2024-08-03 11:38