一塊兒學習以太坊|多是目前最全的以太坊開發入門指南

時間 2019-11-21

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目標讀者：css

專業的程序員； html
想深刻了解以太坊/區塊鏈及其生態的讀者；python

若是你已經有必定的以太坊技術基礎，只想研究一些落地項目，能夠直接跳到後面的項目模塊。git

預備知識：程序員

瞭解區塊鏈的概念以及比特幣的運行機制。若是不瞭解，能夠先看看阿里雲整理的區塊鏈菜鳥入門系列github

（https://yq.aliyun.com/articles/60131?utm_content=m_41917）；web
有基本的編程知識將是極大的加分項，瞭解系統/架構/數學等知識。docker

不知你是否和我同樣，一開始被各類數學問題所迷惑，如拜占庭問題，雙花問題等。個人建議是一開始先拋開這些問題，對區塊鏈的原理有一個基本的全局的瞭解，而後再回過頭來思考這些問題。事實上，若是咱們只想基於以太坊開發智能合約應用，也沒必要徹底理解區塊鏈的架構。數據庫

1 以太坊

以太坊和比特幣同樣，底層框架都是區塊鏈協議，區塊鏈本質上是一個應用了密碼學技術的分佈式數據庫系統。在看了前面說起的阿里雲整理的科普文章以後，爲了能進一步瞭解以太坊，建議看一下以太坊白皮書：https://github.com/ethereum/wiki/blob/master/%5B%E4%B8%AD%E6%96%87%5D-%E4%BB%A5%E5%A4%AA%E5%9D%8A%E7%99%BD%E7%9A%AE%E4%B9%A6.md編程

2 智能合約

智能合約是一段運行在以太坊區塊鏈系統之上的一段代碼，合約根據事先制訂的規則來自動轉移數字資產。例如，一我的可能有一個存儲合約，形式爲「A能夠天天最多提現X個幣，B天天最多Y個，A和B一塊兒能夠隨意提取，A能夠停掉B的提現權」。

3 以太坊帳戶

以太坊中有兩種帳戶：外部帳戶(EOA)和合約帳戶

外部帳戶具備如下特性：

1.有一個以太幣餘額； 2.能夠發送交易（以太幣轉帳或者激活合約代碼）； 3.經過私鑰控制； 4.沒有相關聯的代碼。

合約帳戶擁有如下特性：

1.有一個以太幣餘額； 2.有相關聯的代碼； 3.代碼執行是經過交易或者其餘合約發送的call來激活； 4.當被執行時 -- 運行在隨機複雜度（圖靈完備性）-- 只能操做其擁有的特定儲存，例如能夠擁有其永久state -- 能夠call其餘合約.

全部以太坊區塊鏈上的行動都是由各帳戶發送的交易激活。每次一個合約帳戶收到一個交易，交易自帶的參數都會成爲代碼的輸入值運行。合約代碼會被以太坊虛擬機（EVM）在每個參與網絡的節點上運行，以做爲它們新區塊的驗證。

4 什麼是Gas

智能合約由區塊鏈網絡中的每一個完整節點重複執行，使得合約執行的消耗變得昂貴，因此這也促使你們將能在鏈下進行的運算都不放到區塊鏈上進行。對於每一個被執行的命令都會有一個特定的消耗，用單位gas計數。每一個合約能夠利用的命令都會有一個相應的gas值。gas值的存在避免智能合約進入死循環，你不能編寫永不結束的程序，由於你用盡了gas，計算將被節點拒絕。

在以太坊中，每筆交易都被要求包括一個gas limit和一個交易願爲單位gas支付的費用。礦工能夠有選擇的打包這些交易並收取這些費用。在現實中，因爲礦工會優先選擇打包費用高的交易，因此用戶所選擇支付的交易費用多少會影響到該交易被打包所需等待的時長。

若是該交易因爲計算，包括原始消息和一些觸發的其餘消息，須要使用的gas數量小於或等於所設置的gas limit，那麼這個交易會被處理。

若是gas總消耗超過gas limit，那麼全部的操做都會被複原，但交易是成立的而且交易費任會被礦工收取。區塊鏈會顯示這筆交易完成嘗試，但由於沒有提供足夠的gas致使全部的合約命令都被複原（out-of-gas）。

全部交易裏沒有被使用的超量gas都會以以太幣的形式打回給交易發起者。由於gas消耗通常只是一個大體估算，因此許多用戶會超額支付gas來保證他們的交易會被接受。

5 去中心化應用DApp

DApp是一種「服務端」運行在區塊鏈網絡上的應用，相似於app運行在Android/iOS等設備上，DApp運行在以太坊網絡上。以太坊在GitHub下有一個代碼倉庫dapp-bin（https://github.com/ethereum/dapp-bin），裏面有一些文檔和示例。使用前，你須要看看文件最近的狀態，由於他們將極可能已經被淘汰。

6 DApp客戶端

目前有四個可運行的，分別由C+ +，Go，Python和Java實現的幾乎全兼容以太坊協議的客戶端。C + +和Go實現的客戶端目前徹底兼容。

1. go-ethereum

go-ethereum客戶端一般被稱爲geth，是目前用戶最多，使用最普遍的客戶端。經過Geth客戶端與以太坊網絡進行鏈接和交互能夠實現帳戶管理、合約部署、挖礦等衆多有趣且實用的功能（https://ethereum.github.io/go-ethereum）。

2. pyethapp

Pyethapp是以python爲基礎的客戶端，實現以太坊加密經濟狀態機。python實現旨在提供一個更容易刪節和擴展的代碼庫。

Pyethapp利用兩個以太坊核心組成部分來實現客戶端：

pyethereum ——核心庫，以區塊鏈、以太坊模擬機和挖礦爲特徵；
pydevp2p ——點對點網絡庫，以節點發現和運輸多碼複用和加密鏈接爲特徵。

Github: https://github.com/ethereum/pyethapp 維基百科: https://github.com/ethereum/pyethapp/wiki/Getting-Started Gitter聊天: https://gitter.im/ethereum/pyethapp

3. Parity

Parity 聲稱是世界上最快速最輕便的客戶端。它用Rust語言寫成，可靠性、性能和代碼清晰度都有所加強。Parity由Ethcore開發。Ethcore由以太坊基金會的幾個會員建立。

網站: https://ethcore.io/parity.html Github: https://github.com/ethcore/parity Gitter聊天: https://gitter.im/ethcore/parity

7 DApp瀏覽器

一個DApp瀏覽器，正如它字面所表達的，用來讓DApp客戶端（經常使用JS與以太坊的智能合約進行交互）的使用更加容易。

DApp瀏覽器的主要目的是：

提供到一個以太坊節點的鏈接（或者鏈接到一個本地節點或者遠程節點），和一個方便的切換不一樣節點（甚至是不一樣的網絡）。

提供一個賬戶（或者一個錢包）來方便用戶與DApp交互。

1. Mist

Mist（https://github.com/ethereum/mist）是以太坊官方的DApp瀏覽器。一個漂亮的界面來與以太坊節點交互，與智能合約發、收交易。

2. Status

Status（https://status.im/）是一個手機上可使用的DApp瀏覽器。

3. MetaMask

MetaMask（https://metamask.io/）是一個Google瀏覽器擴展，把Chrome變成了一個DApp瀏覽器。它的核心特性是注入以太坊提供的js客戶端庫web3，到每個界面，來讓DApp鏈接到MetaMask提供的以太坊節點服務。不過這個Chrome擴展，能夠容許你管理你的錢包，以及鏈接到不一樣的以太坊網絡（包括本地的開發網絡）。

4. Parity

Parity是一個以太坊客戶端（也是一個全節點的實現），集成到了Web瀏覽器，並使之成爲一個DApp瀏覽器。

8 以太坊代幣

如今你應該知道咱們能夠經過寫智能合約，並將狀態存到區塊鏈上了？那若是，在狀態這塊，咱們存的是一個Map類型，鍵是地址，值是整數。而後咱們將這些整數值叫作餘額，誰的餘額呢？它就是咱們要說的代幣（代幣的數據結構就是這樣簡單，存的就是某個用戶當前的餘額）。

是的，全部你剛纔聽到的代幣，只是一些數據，存儲在一個哈希表裏，經過api或者所謂的協議，來進行增刪改查。

這是一個簡單的基本合約（https://github.com/OpenZeppelin/zeppelin-solidity/blob/master/contracts/token/ERC20/BasicToken.sol）。

你能夠看看ethereum的建立一個衆籌合約的官方教程（https://www.ethereum.org/crowdsale）。你將會發現它僅僅是一個合約（Crowdsale）與另外一個合約（MyToken）交互，和前面的基本合約相似。並無什麼神奇的地方。

人們使用代幣來作各類各樣的事情，阻攔你們如何使用的只有想像力。代幣經常用來激勵用戶與某個協議進行交互，或者證實對某個資產的全部權，投票權等等。

以太坊的創始人Vitalik最近有一個關於代幣發售模型，也是一篇不錯的文章（https://vitalik.ca/general/2017/06/09/sales.html）。

9 與智能合約進行交互

你與智能合約的交互（也稱作調用函數和讀取狀態）經過鏈接到某個以太坊節點，並執行操做碼。當前有各類各樣的以太坊客戶端，能夠方便進行開發。Geth和parity都提供了控制檯或瀏覽器的方式來更好的與智能合約交互。

若是你想要一個程序的庫用來與智能合約交互的接口，也有這樣的客戶端實現。對於JS語言，可使用web3.js。以於go語言，可使用在go-ethereum中的abigen的程序，提供了go包，用來與智能合約交互。

若是隻是用來測試和開發，可使用Ganache來運行一個本地節點（這個節點壓短區塊時間等，能夠方便打整的開發與測試）。

當你部署了一個智能合約，你實際進行的操做是向地址0x0發送了一個交易，使用當前合約內容做爲參數，一個以太坊交易詳解（https://medium.com/@codetractio/inside-an-ethereum-transaction-fa94ffca912f）。

10 Truffle和Embark

一旦你開始寫智能合約，你會重複作大量的操做，好比編譯源碼爲字節碼和abi，部署到網絡，測試而後部署合約等等。你也許但願更關注於你想要實現的東西。

Truffle和Embark框架，標準化和自動化了這些瑣碎的工做。它們提供了一個好的開發，部署，以及更爲重要的，測試智能合約的體驗。

你能夠經過官方文檔來開啓使用Truffle的旅程。

能夠參考：基於以太坊開發第一個去中心化應用——寵物商店。

Embark（https://github.com/embark-framework/embark）提供了相似的，幫助開發者組織工程的稍有些不一樣的工具。

當你一開始接觸智能合約這塊時，應該儘可能不要使用框架。直到你明白了使用框架能帶來的價值時，才應該開始使用，正如你不該該經過rails new來學習HTML語言同樣。

11 ETHPM

分享是關心，因此ETHPM是一個去中心化的智能合約包管理資源庫(https://www.ethpm.com/registry)。使用ETHPM，你能夠關聯或鏈接到某個著名的合約或庫，減小代碼重複，儘量理想的爲將來的開發提供好的基礎。

這裏的這個規範(https://github.com/ethereum/EIPs/issues/190)，詳細的說明了相關的信息以及背景。Truffle和Embark都可與之集成，並創造一個愉快的開發體驗。

12 以太坊網絡

Mainnet-以太坊主網，一般是全部客戶端的默認網絡。

Ropsten - 以太坊使用工做量證實的主測試網絡。這個網絡，由於低的計算量，容易遭到DDOS攻擊，分片，或者其它問題。垃圾郵件攻擊後被暫時放棄，最近才恢復使用。

連接：https://github.com/ethereum/ropsten

Kovan -parity客戶端組成的測試網絡，使用受權證實來提高對垃圾郵件攻擊的抗擾度，而且持續4秒的阻塞時間。

連接：https://github.com/kovan-testnet/proposal

Rinkeby-geth客戶端組成的測試網絡，使用集團共識，儘管計算量低，可是對惡意行爲者更有彈性。

連接：https://www.rinkeby.io/

你能夠本身搭建你本身的測試網絡，也許使用kubernetes

（https://github.com/MaximilianMeister/kuberneteth）

或者

docker-compose（https://capgemini.github.io/blockchain/ethereum-docker-compose）

但也許你將很快就能夠不須要花什麼時間。

13 智能合約編程語言

Solidity

Solidity是第一批的描述智能合約的語言。當前是最流行的語言，所以也有最多的例子，文檔，和教程。你應該學習這個，除非你有要學習其它的理由。

你可使用基於瀏覽器的Remix IDE來進行快速驗證。

下面是一個Solidity的合約：

<pre style="margin: 0px; padding: 10px; border-radius: 8px; background: rgb(247, 247, 247); font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial; max-width: 100%; color: rgb(62, 62, 62); overflow: auto; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;"> ``` pragma solidity ^0.4.11; contract BasicToken { mapping(address => uint256) balances; function transfer(address _to, uint256 _value) returns () { balances[msg.sender] = balances[msg.sender] - _value; balances[_to] = balances[_to] + _value; } function balanceOf(address _owner) constant returns (uint256 balance) { return balances[_owner]; } } ``` </pre>

LLL

LLL是一門Lisp風格的底層編程語言，就像語言名稱看到的這樣。雖然以太坊官方並無將它做爲主要須要支持的語言，但它仍舊持續進行着更新，且與solidity在同一個資源庫。

這是一個使用LLL語言寫的一個ERC20代幣的合約。

連接：https://github.com/benjaminion/LLL_erc20/blob/1c659e890e2b30408555b9467a8dfd8988211b3b/erc20.lll

若是你正在學習，也許不是那麼的容易習慣LLL語言的寫法。

Serpent

Serpent是一個類Python的高級語言，最終也會被編譯爲EVM字節碼。它主要被Augur團隊使用。

但最近Zeppelin Solution團隊發現其編譯器有一個嚴重的bug。

連接：https://blog.zeppelin.solutions/serpent-compiler-audit-3095d1257929。

在這個問題被修復以前都不建議繼續使用。

若是你對Augur如何解決這些漏洞感興趣，你能夠閱讀Zeppelin Solution的這篇文章。

連接：https://blog.zeppelin.solutions/augur-rep-token-critical-vulnerability-disclosure-3d8bdffd79d2

Serpent的合約看起來以下：

<pre style="margin: 0px; padding: 10px; border-radius: 8px; background: rgb(247, 247, 247); font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial; max-width: 100%; color: rgb(62, 62, 62); overflow: auto; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;"> 1. `def register(key, value):` 2. `# Key not yet claimed` 3. `if not self.storage[key]:` 4. `self.storage[key] = value` 5. `return(1)` 6. `else:` 7. `return(0) # Key already claimed` 9. `def ask(key):` 10. `return(self.storage[key])` </pre>

14 智能合約的安全

一旦一個智能合約部署到了以太坊的網絡上，它將是永不可變的，且將永久存在。若是你寫了一個bug，你將不能下架這個有問題的版本，你只能在後續的版本中修復。

因爲許多工程師開發的Ethereum和其餘智能合同平臺來自於Web開發，因此這個概念實在是太新，並且是瘋狂的。

ConsenSys有一個很是棒的資源叫智能合約的最佳實踐，你應該深刻的理解一下。

連接：https://github.com/ConsenSys/smart-contract-best-practices

一個Parity的錢包被黑的解釋

（https://blog.zeppelin.solutions/on-the-parity-wallet-multisig-hack-405a8c12e8f7）

在你部署你的智能合約的時候，因爲你管理的是真正的資金，你應該先開一個賞金計劃（https://blog.zeppelin.solutions/setting-up-a-bug-bounty-smart-contract-with-openzeppelin-a0e56434ad0e），並儘可能保證它完整的測試過。

15 Whisper

Whisper是一個集成進以太坊的消息系統。它容許DApp發佈小量的信息來進行非實時的消息通訊。

（https://github.com/ethereum/go-ethereum/wiki/Whisper-Overview）

它使用shh協議。儘管它已經有段時間沒有更新了，這是一個使用Whisper協議實現一個聊天客戶端的例子。

連接：https://github.com/ethereum/meteor-dapp-whisper-chat-client。

16 去中心自動化組織

這是一個組織（就像，一羣人），其中，使用代碼來保證最終的強制執行，而不是使用傳統的法律文件。這羣人使用智能合約來作常見組織作的全部的事情，好比在某件事上進行投票，好比決定是否對什麼進行投資等等。

反作用是決策，管理，以及對什麼進行投資的結果將會不可改變的存儲在區塊鏈上。

以前slock.it建立了標準的DAO框架來講明這個理念。這裏（https://github.com/slockit/DAO/）有對DAO概念的總覽，以及如何使用框架來實現一個本身的DAO（這個項目因爲bug被黑客攻擊了）。

17 Aragon

Aragon（https://aragon.one/）也正在應對挑戰，設計一個根據智能合約邏輯運做的公司，重點是建立一個能夠接受投資，處理會計，支付僱員，分配股權，正如咱們如今知道的完成天天的公司的業務。他們也實現了漂亮的DApp客戶端來讓他們的協議使用起來更爲簡單。

查看這裏Aragon核心合約（https://github.com/aragon/aragon-core/tree/master/contracts）來更多的理解它是如何作的。

18 存儲

IPFS&FileCoin

IPFS（星際文件系統）是一個協議，用來分發文件。你能夠認爲它是一個基於bittorrent和git這樣概念的一個文件系統，文件能夠定位，且是不可變的。IPFS以IPLD數據模型存儲信息，它很是有趣，提供了一些特別的特性，你能夠經過下面的說明了解一些。

這是一個新的協議，它有一個http的網關和文件系統適配器，這讓你能夠經過http，掛載整個互聯網文件系統到你本地的盤/ipfs。IPFS還提供了一個尋址服務IPNS（星際命名空間），它容許可變的狀態（須要注意的是在IPFS裏的全部東西都是不可變的）。你甚至可使用DNS TXT記錄來定位到你的IPNS客戶端，容許你生成用戶友好的連接來指向到對應的數據。

FileCoin是Protocol Lab爲建立一個去中心化的基於IPFS的存儲市場的努力結果，也就是向整個網絡提供存儲資源的激勵層。FileCoin的共識協議沒有使用浪費資源的工做量證實，而是使用了Proff of Replication和Proof of SpaceTime來保證每片數據被複制某個特定的拷貝數量且存儲某個特定的時間。

你應該讀一下IPFS的白皮書，FileCoin的白皮書，以及IPLD的規範。

相關連接

IPFS：https://github.com/ipfs/ipfs/blob/master/papers/ipfs-cap2pfs/ipfs-p2p-file-system.pdf FileCoin：https://filecoin.io/filecoin.pdf IPLD：https://github.com/ipld/specs/tree/master/ipld

因爲當前FileCoin尚未上線，你可使用當前的IPFS存儲網絡來運行html/css/js，並把它做爲一個相似orbit-db的數據庫。

Swarm

Swarm是一個去中心化的存儲網絡，集成於以太坊生態系統，做爲第一陣營的項目，看看這裏關於IPFS與這個項目的比較和優劣。但本質上，基本上是同樣的，除了它們有不一樣的哲學，並在底層使用稍微不一樣的協議。

連接：https://github.com/ethersphere/go-ethereum/wiki/IPFS-&-SWARM

19 項目

Augur

Augur是一個去中心化的預測市場，讓你們對於某個現實世界的事件進行對賭。一方面，用戶在某個具體能夠發生的事件上投注，一旦結果成真，它們贏得的代幣有真正的價值。爲了實現這個，你須要實現一個去中心化的先知協議，來輸入現實世界中的信息，它使用REP協議代幣來進行經濟激勵。

Augur白皮書：http://www.augur.link/augur.pdf；

第一時間得到Augur的最新進展，能夠關注其Medium帳號：https://medium.com/@AugurProject；你還能夠看看Augur項目的合約代碼：https://github.com/AugurProject/augur-core；以及瞭解下Augur Master Plan：https://medium.com/@AugurProject/augur-master-plan-42dda65a3e3d

Gnosis

Gnosis與Augur有相似的理念，也是一個去中心化的預測市場。

這是項目的白皮書：https://gnosis.pm/resources/default/pdf/gnosis-whitepaper-DEC2017.pdf 以及與Augur項目的對比：https://medium.com/@akhounov/hopefully-impartial-comparison-of-gnosis-and-augur-f743d11d6d37。

0xProject

0xProject建立了一個交換代幣的協議，以及一個DApp來實現這個協議。開發者能夠建立一個基於它們本身的分佈式應用建立交易所（技術上叫中繼層），而用戶也不用信任這些app就可完成交易，結算在區塊鏈上完成。0x協議旨在使用離線的第三方來廣播交易和管理訂單（能夠建立/更新/刪除訂單，而不用直接向Ethereum發送緩慢/昂貴的交易），但最終會使用Ethereum進行結算。

它們實現了場外交易，一個DApp使用這個協議來在用戶之間直接交換代幣。你能夠在github上查看他們的合約。

連接：https://github.com/0xProject/0x-monorepo/tree/development/packages/contracts

Swap

ConsenSys的Swap協議也是很是相似的，但更專一於p2p的直接交易（而不是基於訂單表），這裏有一個白皮書（https://swap.tech/pdfs/SwapWhitepaper.pdf），能夠看看，這裏有一個關於Swap協議的介紹（https://blog.airswap.io/introducing-swap-a-protocol-for-decentralized-peer-to-peer-trading-on-the-ethereum-blockchain-d4058f3179cf）。

Bancor

代幣的流動性是相對來講在加密幣的生態中是一個很是大的問題。在用戶間的交易須要知足買方和賣方兩邊的想法。

Bancor是一個協議，可讓你的代幣:

1.能夠根據訂單自動給予價格； 2.能夠經過持有其它的代幣做爲抵押器來即時創造流動性。

Open Zeppelin & zeppelinOS

Zeppelin Solutions是一個科技公司，在這個領域內正完成一些偉大，並且專業的事。它們實在作了太多事，太難一一說清了。

他們管理了Open Zeppelin，一系列通過審查的，最佳的智能合約實踐，你能夠繼承並應用於你本身的DApp中。你能夠查看他們的github資源來學習更多。你應該讀一下里面的每個合約。

他們堅持代碼複用的理念，而後進一步建立了Zeppelin OS。你能夠忽略OS，它不是傳統意義上的操做系統的概念。zeppelinOS特性，工具和服務的集合，旨在提供穩固的開發人員體驗，同時最大限度地提升智能合同安全性。