Блокчейн разработка что это
⛓ Программирование и блокчейн: что нужно знать новичку?
Сергей Кравченко
Какие задачи решают блокчейн-разработчики?
Разработчики отвечают за жизненный цикл приложений блокчейн: они создают архитектуру системы и смарт-контракты, оптимизируют протоколы, и решают множество других задач. Таким специалистам необходимо разбираться в структурах данных и алгоритмах, криптографии и компьютерных сетях. Часто они работают с конкретным типом блокчейна, вроде Ethereum или Bitcoin.
Блокчейн-разработчики условно делятся на два типа:
Хотя и те и другие работают в одной сфере, их обязанности различаются.
Какие языки программирования используются?
Разработчик должен знать минимум один язык программирования – это логично. Чтобы стать блокчейн-разработчиком, одного языка будет маловато. Приведем несколько наиболее часто используемых в этой области:
Java относительно просто освоить, но этот язык позволяет разработать множество сложных решений. Популярная криптовалюта NEM основана на Java.
С помощью C++ можно решить множество связанных с блокчейном задач. Сатоши Накамото использовал (или использовали, если за этим псевдонимом скрывается группа людей) C++ для создания ядра Bitcoin, поэтому он может считаться одним из базовых языков для блокчейн-разработки.
Python
Помимо Java, C++ и Python в блокчейн-разработке часто применяются JavaScript, Ruby и C#.
Навыки
Перечислим базовые навыки, необходимые блокчейн-разработчику.
Криптография
Смарт-контракты
Смарт-контракты обеспечивают транзакции товаров или услуг без необходимости в посредниках. Они исполняются, только если стороны соблюдают условия договора. Эффективность смарт-контрактов в первую очередь связана с децентрализованным характером блокчейна.
Смарт-контракты находят применение в строительстве, юриспруденции и других отраслях народного хозяйства.
Структуры данных
Сеть блокчейн состоит из структур данных, и в самом общем смысле блок также является структурой данных. Он кластеризует транзакции для публичного реестра, который представляет собой цепочку блоков.
Структуры данных важны для блокчейн-разработчика, потому что они помогают понять базовую функциональность блока.
Архитектура блокчейн
Архитектура – это фундаментальная концепция блокчейна. Разработчик должен свободно разбираться в трех ее типах:
Веб-разработка
В большинстве случаев блокчейн-программист будет разрабатывать веб-приложения. Ему также потребуется изучить веб-дизайн и освоить другие инструменты для создания качественных dApps.
Заказчики требуют, чтобы блокчейн-разработчики создавали приложения, которые могут легко использовать даже люди с минимальными знаниями о блокчейне.
Сетевые протоколы
Протоколы блокчейна позволяют узлам сети безопасно обмениваться информацией через Интернет. Важно понимать, что существуют сотни протоколов, поэтому их изучение потребует огромного количества времени. Приведем пять основных протоколов, актуальных на данный момент:
Заключение
Блокчейн-разработчики часто решают комплексные задачи, связанные с приложениями и цепочками-блоков. Потребность в таких специалистах на рынке труда непрерывно растет, но овладеть необходимыми знаниями самостоятельно довольно сложно. В открытом доступе не так много нужной литературы, туториалов и курсов, к тому же большая часть контента публикуется на английском языке. Для уверенного решения задач в сфере блокчейн потребуются и практические навыки, получить которые без участия в реальных проектах новичку почти нереально.
Если вы хотите быстро освоить востребованную специальность, обратите внимание на курс « Блокчейн-разработка » образовательной онлайн-платформы GeekBrains. За 5 месяцев практикующие эксперты познакомят вас с принципами функционирования блокчейн-систем, научат решать реальные бизнес-задачи и создавать собственные проекты. Успешно завершившие курс студенты получат удостоверение о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, а также помощь в трудоустройстве.
Ресурсы для изучения блокчейн-разработки с нуля
Блокчейн не ограничивается одними криптовалютами, и в этом материале мы собрали необходимый минимум для изучения блокчейн-разработки.
Вы узнаете, что такое блокчейн, и с чем его едят. Статья подойдет даже тем новичкам, которые только начали свой путь в программировании.
В прошлом году криптовалюты привлекли внимание многих людей и организаций. ВУЗы начали включить обучение криптотехнологиям в учебные планы, государства задумались о регулировании. Но факт в том, что большинство людей плохо понимают даже принципы работы блокчейна.
В этой статье мы собрали материалы, которые помогут разобраться с основами и приступить к процессу блокчейн-разработки на практике. Важно знать, что блокчейн − чистая математика и без технической базы будет тяжело.
Далее вы узнаете о таких вещах, как разработка децентрализованного приложения на Ethereum, теория игр, криптография, альтернативные блокчейны.
Как работают блокчейн-технологии
Вообще, эта технология охватывает множество областей: от информатики, криптографии, до экономики и экологии. Так что через минуту после начала объяснения сути работы блокчейна, большинство людей перестанет понимать, что происходит − информации слишком много. Поэтому всё нужно показывать наглядно, с примерами.
Начните разбираться с этого видео:
Затем следующие два. Там есть и то, о чём вы уже знаете, и новая информация. Это поможет уложить в голове суть технологии.
Затем перейдите к изучению конкретной технологии − Ethereum. Есть мнение, что она наиболее перспективна, несмотря на то, что находится на втором месте по капитализации после Bitcoin. Это объясняют наличием команды разработки и большого комьюнити.
Разработка децентрализованного Ethereum-приложения − Dapp
Есть много разных технологий для создания смарт-контрактов, но Ethereum − доминирующая. Чаще всего контракты пишутся на языке Solidity. Начинать лучше с него же, потом можно перейти на другие, более функциональные языки.
Самый простой способ научиться Solidity-разработке − игра CryptoZombies. В процессе создания собственной игры с коллекционными крипто-предметами игрок учится писать смарт-контракты на Solidity. Она регулярно обновляется и учитывает последние Solidity-изменения.
В дополнение к CryptoZombies можно использовать следующие вещи:
После того, как покончите с Cryptozombies, неплохо бы научиться использовать Remix IDE для создания, отладки и развертывания контрактов. В этих файлах есть всё необходимое, чтобы начать.
Кроме того, следует разобраться с кошельками и клиентами Ethereum, протестировать браузерное расширение Metamask.
Уже после этого можно переходить к изучению более продвинутых вещей. Для начала почитайте документацию Solidity: там вы найдете примеры качественных децентрализованных приложений. Они также есть на Ethereum.org. Их можно копировать и проверять прямо в Remix IDE.
После того как вы начнёте хорошо разбираться в Solidity и смарт-контрактах, перейдите к приложениям с открытым исходным кодом, Crypto Kitties, например (код контракта можно увидеть на любом Ethereum-адресе через etherscan.io).
Ещё можно изучить следующие инструменты:
Теория игр
Теория игр во многом составляет принцип решения проблем с помощью блокчейна. Изучить основы теории можно с помощью The Great Courses Plus. У них есть месячная подписка и две пробных недели (можно уложиться и всё изучить). Просмотрев 24 получасовых лекций у вас появится четкое понимание того, что и как.
Криптография
Эта тема, для понимания которой нужно знать математику слишком хорошо. Но есть пара ресурсов, которые помогут вам понять необходимый минимум для начала работы:
Какие подкасты слушать
На что ещё обратить внимание, кроме Ethereum
Сообщество Ethereum, безусловно, наиболее крупное, а значит и разбираться с принципами работы технологии проще всего. Тем не менее было бы упущением не рассказать о других инновационных проектах:
Следим за перспективами
Если хотите быть в курсе действительно важных изменений, а не новостей для манипуляции рынком, следует ознакомиться с данными источниками:
Заключение
Блокчейн − крайне занимательная вещь. Если вам интересна эта тема с технической точки зрения, пишите об этом в комментариях, и тогда статьи по блокчейн-разработке будут выходить чаще.
Понравились материалы для изучения блокчейн-разработки? Другие статьи по теме:
Источник: Ресурсы для изучения блокчейн-разработки на freeCodeCamp
Объяснение блокчейна для веб-разработчиков
Предисловие переводчика
Предлагаю читателям Хабрахабра перевод статьи «The Blockchain Explained to Web Developers, Part 1: The Theory» за авторством Francois Zaninotto. Эту статью я нашел в блоге компании Marmelab. Статья представляет собой отличное введение в технологию блокчейн «с нуля», но может оказаться интересной и для тех, кто уже «в теме». Она касается не только того, как работает блокчейн, но и перспектив его развития, а также с чего начать, если вы хотите создать свой проект, использующий блокчейн.
Объяснение блокчейна для веб-разработчиков, Часть первая: Теория
Блокчейн – это новая популярная технология. Даже если вы не слышали о ней, вы, вероятнее всего, знаете о Bitcoin. Блокчейн — это одна из фундаментальных технологий на которых основан Bitcoin. Эксперты говорят, что блокчейн вызовет революцию схожую с той, которую некогда вызвал Интернет. Но что это на самом деле и как его можно использовать для создания приложений? Эта статья является первой в серии из трех, рассказывающей о феномене Блокчейна. Мы обсудим теорию, покажем фактический код и поделимся своим опытом, основанным на реальном проекте.
Для начала попытаемся понять что из себя представляет Блокчейн.
Что такое Блокчейн, Часть первая
Блокчейн – это журнал с фактами, реплицируемый на несколько компьютеров, объединенных в сеть равноправных узлов (P2P). Фактами может быть что угодно, от денежных операций и до подписания контента. Члены сети — анонимные лица, называемые узлами. Все коммуникации внутри сети используют криптографию, чтобы надежно идентифицировать отправителя и получателя. Когда узел хочет добавить факт в журнал, в сети формируется консенсус, чтобы определить, где этот факт должен появиться в журнале; этот консенсус называется блоком.
Я не знаю как у вас, но у меня после чтения этих определений все еще оставались проблемы с пониманием блокчейна. Давайте заглянем немного глубже.
Упорядочивание фактов
Децентрализованные сети с равноправными узлами не новы. Napster и BitTorrent — это P2P сети. Просто вместо обмена фильмами, участники сети блокчейна обмениваются фактами. Так в чем же реальная особенность блокчейна?
P2P-сетям, как и прочим распределенным системам, приходится решать очень сложную проблему информатики: разрешение конфликтов, или согласование. Реляционные базы данных предлагают ссылочную целостность, но такой особенности нет в распределенной системе. Если два несовместимых факта прибывают в одно и тоже время, система должна иметь правила для определения того, какой факт считать правильным.
Возьмем, к примеру, проблему двойного расходования: у Алисы есть 10$ и она отсылает их дважды Бобу и Чарли. Кто будет иметь 10$ в итоге? Для того чтобы ответить на этот вопрос, лучший способ это упорядочить факты. Если два несовместимых факта появятся в сети, то победит тот, который будет первый записан.
В P2P сетях, два факта отправленные примерно в одно время могут прибыть в разном порядке в удаленные узлы. Тогда как всей сети согласовать какой же факт пришел первым? Чтобы гарантировать целостность в P2P сети, вам нужен способ согласования порядка фактов. Вам нужна система консенсуса.
Алгоритмы консенсуса для распределенных систем это очень активное поле для исследований. Возможно, вы слышали о алгоритмах Paxos или Raft. Блокчейн реализует другой алгоритм, консенсус, основанный на доказательстве выполнения работы (proof-of-work), использующий блоки.
Блоки
Блоки – это хитрый трюк, чтобы упорядочить факты в сети с недоверенными узлами. Идея проста: факты группируются в блоки, и есть только одна цепочка блоков, реплицируемая по всей сети. Каждый блок ссылается на предыдущий. То есть, если факт F находится в блоке 21, и факт E в блоке 22, то факт E рассматривается всей сетью как следующий за фактом F. Перед добавлением к блоку, факты находятся на рассмотрении, т.е. не подтверждены.
Майнинг
Некоторые узлы в цепочке создают новые локальные блоки с неподтвержденными фактами. Они соревнуются, чтобы узнать, станет ли их локальный блок следующим блоком в цепи для всей сети, путем броска игральных костей. Если узел выбрасывает две шестерки, то он получает возможность опубликовать его локальный блок, и все факты в этом блоке становятся подтвержденными. Этот блок посылается всем узлам в сети. Все узлы проверяют, что блок правильный, добавляют его к их копии цепи и пытаются построить новый блок с новыми неподтвержденными фактами.
Но на самом деле узлы не просто бросают пару игральных костей. Задача, которую решают майнеры в блокчейне подразумевает бросок огромного количества игральных костей. По замыслу, обнаружение случайного ключа для проверки блока маловероятно. Это предотвращает мошенничество и делает сеть безопасной (до тех пор, пока злоумышленник не имеет контроль более чем над половиной узлов в сети). Как следствие, новые блоки будут публиковаться в цепь через фиксированный интервал времени. В Bitcoin блоки публикуются, в среднем, каждые 10 минут.
В Bitcoin, задача представляет из себя двойной SHA-256 хэш строки из непроверенных фактов, идентификатора предыдущего блока и случайной строки. Узел выигрывает, если его хэш содержит как минимум n ведущих нулей.
// проигрышный хэш для Bitcoin
787308540121f4afd2ff5179898934291105772495275df35f00cc5e44db42dd
// выигрышный хэш для Bitcoin, если n=10
00000000009f766c17c736169f79cb0c65dd6e07244e9468bc60cde9538b551e
Число n время от времени корректируется, чтобы сохранить длительность вычисления блока, несмотря на изменение количества узлов. Это число называется сложностью. Другие реализации блокчейна используют специальные методы хэширования, которые препятствуют использованию графических процессоров для вычислений (например, требуют передачи больших объемов памяти).
Процесс поиска блоков называется майнингом. Все дело в том, что так же как и добыча золота (прим. перев. Mining — добыча (англ.)), майнинг блоков приносит экономическое вознаграждение — некоторую форму денег. Вот почему людей, которые содержат узлы в блокчейне, называют майнерами.
Примечание: По умолчанию, узел не майнит – он просто получает блоки, которые майнят другие узлы. Это добровольный процесс — превращение узла в узел майнер.
Деньги и криптовалюты
Каждую секунду, каждый майнер тестирует тысячи случайных строк, чтобы сформировать новый блок. То есть работа майнера в блокчейне требует огромное количество компьютерных ресурсов (памяти и CPU). Вот почему вы должны платить, чтобы записывать факты в блокчейн. С другой стороны, чтение фактов бесплатно: вам достаточно запустить собственный узел и вы будете получать полную историю фактов созданную другими узлами. Итак, подведем итог:
Майнеры получают вознаграждение за поддержание работы и безопасности сети. Каждый раз, когда они успешно формируют блок, они получают фиксированное количество криптовалюты. В Bitcoin вознаграждение – 25 BTC за блок, в Ethereum– 5 ETH за блок. Таким образом, блокчейн сам генерирует свои собственные деньги.
Криптовалюты быстро стали конвертируемы в реальные деньги. Их номинальная стоимость определяется только спросом и предложением, поэтому криптовалюта — это объект спекуляции. К моменту написания статьи, процесс майнинга bitcoin все еще требовал меньше расходов на энергию и оборудование, чем деньги которые вы можете получить, продавая монеты, полученные за него. Вот почему люди добавляют новых майнеров каждый день, надеясь превратить электричество в деньги. Однако колебания в стоимости BTC делают майнинг все менее и менее выгодным.
Контракты
До сих пор, мы в основном говорили о блокчейне как о хранилище фактов, но он также может исполнять программы. Некоторые блокчейны позволяют каждому факту содержать мини программу. Такие программы реплицируются вместе с фактом, и каждый узел выполняет их, получая факт. В Bitcoin это используется для совершения транзакций с условиями, например: Боб получит 100 BTC от Алисы только если сегодня 29 февраля.
Другие блокчейны разрешают более сложные контракты. Например, в Ethereum каждый контракт несет в себе мини-базу данных и предоставляет методы для изменения ее данных. Поскольку контракты реплицируются по всем узлам, то и их базы данных тоже. Каждый раз, когда пользователь вызывает метод из контракта и, соответственно, изменяет данные, эта команда реплицируется и повторяется всей сетью. Это позволяет создать распределенный консенсус для выполнения обещаний.
Эта идея сопряжения блокчейна с реальным миром при помощи заранее запрограммированных условий и их передачи всем узлам называется умный контракт. Контракт — это обещание, которое стороны подписывают, чтобы закрепить его юридически. Умный контракт – это то же самое, только закрепление происходит «технически», а не «юридически». Благодаря этому отпадает необходимость в нотариусе или любом другом полномочном лице, признаваемом обеими сторонами.
Представьте, что вы хотите сдать ваш дом на неделю за 1000$ c 50%-ой предоплатой. Вы и арендующий подписываете контракт, вероятнее всего, написанный юристом. Вам также нужен банк для получения платежа. В начале недели вы просите о депозите в 5000$; арендующий предоставляет вам чек на него. В конце недели он отказывается заплатить оставшиеся 50%. Вы также узнаете, что он сломал окно, и чек с депозитом ведет на пустой счет. Теперь вам понадобится адвокат, чтобы передать ваш договор на аренду в суд.
Умные контракты в блокчейне позволяют вам обойтись без банка, юриста, адвоката и суда. Просто напишите программу, которая определяет, сколько денег должно быть передано в случае определенных условий:
Добавьте этот умный контракт в блокчейн и больше никаких проблем. Ко времени указанному в контракте произойдет передача денег и, если владелец сможет представить доказательства механических повреждений, он автоматически получит 5000$ (и нет никакой нужды в депозите).
Вероятно, вы задаетесь вопросом, как получить доказательства механических повреждений. Здесь в дело вступает «интернет вещей» (IoT). Для взаимодействия с реальным миром блокчейну необходимы датчики и приводы. Блокчейн революция невозможна без IoT революции.
Такие приложения, опирающиеся на умные контракты, называются децентрализованными приложениями или DApps.
Умные контракты легко расширяются на умную собственность и многие другие умные вещи. Запомнить надо только одно: «умные» означает «нет посредников» или «исполняется технически». Блокчейн – это новый способ ведения бизнеса без посредников – также как продажа музыки в Интернете.
Что такое блокчейн. Часть вторая
Как мне кажется, лучший способ понять блокчейн – это взглянуть на него с разных сторон.
Что он делает? Блокчейн позволяет безопасно распространять и/или обрабатывать данные между несколькими лицами через недоверенную сеть. Данными может быть что угодно, но наиболее интересным вариантом данных является возможность передачи информации, которая требует наличия третьей доверенной стороны. Примерами такой информации являются деньги (требуют участия банка), права на собственность (требуют участия нотариуса), договор на заем и т.д. В сущности, блокчейн устраняет необходимость в участии третьего доверенного лица.
Как он работает? С технической точки зрения, блокчейн является новшеством, которое опирается на три понятия: P2P сети, асимметричная криптография и распределенный консенсус, основанный на решении математической задачи. Ни одна из этих идей не является новой сама по себе. Если вы не разбираетесь во всех, не беспокойтесь: немногие люди обладают необходимыми знаниями, чтобы разработать блокчейн (что является проблемой). Но отсутствие полного понимания блокчейна не мешает вам использовать его, так же как вы можете создавать веб-приложения, не зная о медленном старте TCP или центрах сертификации.
На что он похож? Блокчейн можно рассматривать как (слабо)синхронизированную базу данных реплицируемую столько же раз, сколько узлов в сети, или как суперкомпьютер, образованный комплексом всех CPU/GPU входящих в него узлов. Вы можете использовать этот суперкомпьютер для хранения и обработки данных, т.е. также как вы можете использовать удаленный API. Отличие только в том, что вам не нужно создавать бэкэнд, и вы можете быть уверены, что данные надежно защищены и обрабатываются в сети должным образом.
Практические следствия
Факты, хранящиеся в блокчейне, не могут быть утеряны. Они остаются там навсегда, реплицируясь на каждый узел. Даже более того, блокчейн не просто хранит конечное состояние, он хранит и все предыдущие состояния. Поэтому каждый может проверить правильность конечного состояния, пересчитывая факты с самого начала.
Фактам в блокчейне мы можем доверять, т.к. они технически подтверждаются консенсусом. Даже если в сети находятся злоумышленники, вы все равно можете доверять ее суждению в целом.
Помещение данных в блокчейн достаточно медленная операция, поскольку она требует достижения распределенного консенсуса.
Подсказка: Если у вас есть 20 свободных минут для более глубокого понимания, посмотрите это прекрасное вводное видео о Bitcoin, которое также объясняет, как работает блокчейн.
Почему это важно
«Блокчейн это самая потрясающая технология из тех, которые я когда либо видел.» Salim Ismail
«Самая интересная интеллектуальная разработка в Интернете за последние 5 лет.» Julian Assange
«Я думаю тот факт, что благодаря Bitcoin вселенной, алгоритм замещает функции [государства] … это действительно очень круто.» Al Gore
Эти умные люди увидели огромный потенциал в блокчейне. Потенциально блокчейн может заменить всех посредников, которые необходимы для установления доверительных связей. Давайте взглянем на несколько приложений которые построены на блокчейне и реализуют идеи отказа от посредника.
Получат ли выгоду пользователи, которым больше не понадобятся посредники для обмена товарами и услугами? Пока нельзя сказать точно. Интернет и ранее ориентировался на отсутствие посредников. Тем не менее, Google удалось построить свой рынок, будучи посредником. Вот почему крайне важно инвестировать в блокчейн быстро, потому что победители и проигравшие следующего десятилетия определяются прямо сейчас.
Вы не захотите создавать свой блокчейн
Технологии, на которых строится блокчейн, используют передовую криптографию, пользовательские сетевые протоколы и оптимизацию производительности. Все это слишком сложно, чтобы разрабатывать это каждый раз, когда проекту требуется блокчейн. К счастью, помимо Bitcoin, есть еще несколько реализаций блокчейна с открытым кодом. Вот самые передовые:
Цифры
Насколько велик блокчейн сегодня? Взглянем на некоторые цифры.
Заключение
Технология блокчейна одновременно интригующая и захватывающая. Станет ли она революцией, которую предсказывают компьютерные гуру? Или это просто экономический пузырь опирающийся на непрактичные идеи? После изучения большого количества информации на эту тему мы все еще не можем сформировать окончательное мнение.
Когда мы сталкиваемся с неопределенностью, мы знаем отличный способ с ней разобраться: пробовать. Это как раз то, что мы решили делать. Читайте следующую статью в серии, чтобы увидеть, что мы узнали, создавая приложение работающее на блокчейне.