Úvod do Etherea pro vývojáře v Pythonu, část 1

Takže jste slyšeli o tom Ethereu a jste připraveni vydat se do králičí nory? Tento článek rychle projde některé základy blockchainu a poté vás nechá interagovat se simulovaným uzlem Etherea – číst data bloků, kontrolovat zůstatky na účtech a odesílat transakce. Během toho zdůrazníme rozdíly mezi tradičními způsoby tvorby aplikací a tímto novým decentralizovaným paradigmatem.

(Mírné) prerekvizity

Tento článek si klade za cíl být přístupný široké škále vývojářů. Budou zde zapojeny nástroje Pythonu, ale ty jsou pouze prostředkem pro předání myšlenek – nevadí, pokud nejste vývojář v Pythonu. Budu však předpokládat několik věcí, které už znáte, abychom se mohli rychle přesunout k částem specifickým pro Ethereum.

Předpoklady:

• Umíte se pohybovat v terminálu,
• Napsali jste už pár řádků kódu v Pythonu,
• Na vašem počítači je nainstalován Python verze 3.6 nebo novější (důrazně doporučujeme použít virtuální prostředí (opens in a new tab)) a
• použili jste pip, instalátor balíčků pro Python. Znovu opakuji, pokud něco z toho není pravda, nebo neplánujete reprodukovat kód v tomto článku, pravděpodobně i tak budete moci bez problémů sledovat výklad.

Blockchainy ve stručnosti

Existuje mnoho způsobů, jak popsat Ethereum, ale v jeho jádru je blockchain. Blockchainy se skládají ze série bloků, takže začněme tam. Zjednodušeně řečeno, každý blok na blockchainu Etherea jsou jen nějaká metadata a seznam transakcí. Ve formátu JSON to vypadá nějak takto:

{
   "number": 1234567,
   "hash": "0xabc123...",
   "parentHash": "0xdef456...",
   ...,
   "transactions": [...]
}

Každý blok má odkaz na blok, který mu předcházel; parentHash je jednoduše hash předchozího bloku.

Blockchain je v podstatě spojový seznam; každý blok má odkaz na předchozí blok.

Tato datová struktura není ničím novým, ale pravidla (tj. peer-to-peer protokoly), která řídí síť, ano. Neexistuje žádná centrální autorita; síť uzlů (peers) musí spolupracovat na udržení sítě a soutěžit o to, které transakce budou zahrnuty do dalšího bloku. Takže když chcete poslat nějaké peníze příteli, budete muset tuto transakci odeslat do sítě a pak počkat, až bude zahrnuta do nadcházejícího bloku.

Jediný způsob, jak může blockchain ověřit, že peníze byly skutečně odeslány od jednoho uživatele k druhému, je použít měnu nativní pro tento blockchain (tj. jím vytvořenou a spravovanou). V Ethereu se tato měna nazývá ether a blockchain Etherea obsahuje jediný oficiální záznam o zůstatcích na účtech.

Nové paradigma

Tento nový decentralizovaný technologický stack dal vzniknout novým vývojářským nástrojům. Takové nástroje existují v mnoha programovacích jazycích, ale my se na ně podíváme optikou Pythonu. Opakuji: i když Python není váš preferovaný jazyk, nemělo by vám dělat velký problém sledovat výklad.

Vývojáři v Pythonu, kteří chtějí interagovat s Ethereem, pravděpodobně sáhnou po Web3.py (opens in a new tab). Web3.py je knihovna, která výrazně zjednodušuje způsob, jakým se připojujete k uzlu Etherea a následně z něj odesíláte a přijímáte data.

Klienty Etherea lze nakonfigurovat tak, aby byly dostupné přes IPC (opens in a new tab), HTTP nebo Websockety, takže Web3.py bude muset tuto konfiguraci zrcadlit. Web3.py označuje tyto možnosti připojení jako poskytovatele (providers). Budete si muset vybrat jednoho ze tří poskytovatelů, abyste propojili instanci Web3.py s vaším uzlem.

Nakonfigurujte uzel Etherea a Web3.py tak, aby komunikovaly přes stejný protokol, např. IPC v tomto diagramu.

Jakmile je Web3.py správně nakonfigurováno, můžete začít interagovat s blockchainem. Zde je několik příkladů použití Web3.py jako ukázka toho, co nás čeká:

# číst data bloku:
w3.eth.get_block('latest')

# odeslat transakci:
w3.eth.send_transaction({'from': ..., 'to': ..., 'value': ...})

Instalace

V tomto průvodci budeme pracovat pouze v interpretu Pythonu. Nebudeme vytvářet žádné adresáře, soubory, třídy ani funkce.

Nejprve si nainstalujte IPython (opens in a new tab), abyste získali uživatelsky přívětivé prostředí pro zkoumání. IPython nabízí mimo jiné doplňování pomocí tabulátoru, což značně usnadňuje zjišťování, co všechno je ve Web3.py možné.

pip install ipython

Web3.py je publikováno pod názvem web3. Nainstalujte jej takto:

pip install web3

Ještě jedna věc – později budeme simulovat blockchain, což vyžaduje několik dalších závislostí. Můžete je nainstalovat pomocí:

pip install 'web3[tester]'

Vše je připraveno a můžeme začít!

Poznámka: Balíček web3[tester] funguje do verze Pythonu 3.10.xx

Spuštění sandboxu

Otevřete nové prostředí Pythonu spuštěním ipython ve vašem terminálu. Je to srovnatelné se spuštěním python, ale nabízí to více funkcí a vylepšení.

ipython

Tím se vypíší některé informace o verzích Pythonu a IPythonu, které používáte, a poté byste měli vidět výzvu čekající na zadání:

In [1]:

Nyní se díváte na interaktivní shell Pythonu. V podstatě je to sandbox, ve kterém si můžete hrát. Pokud jste se dostali až sem, je čas importovat Web3.py:

In [1]: from web3 import Web3

Představení modulu Web3

Kromě toho, že je bránou do Etherea, nabízí modul Web3 (opens in a new tab) několik užitečných funkcí. Pojďme si jich pár prozkoumat.

V aplikaci na Ethereu budete běžně potřebovat převádět nominální hodnoty měny. Modul Web3 poskytuje několik pomocných metod přesně pro tento účel: from_wei (opens in a new tab) a to_wei (opens in a new tab).

Zkuste převést některé hodnoty do a z Wei. Všimněte si, že existují názvy pro mnoho nominálních hodnot (opens in a new tab) mezi etherem a Wei. Jednou z nejznámějších z nich je Gwei, protože se tak často vyjadřují transakční poplatky.

In [2]: Web3.to_wei(1, 'ether')
Out[2]: 1000000000000000000

In [3]: Web3.from_wei(500000000, 'gwei')
Out[3]: Decimal('0.5')

Další užitečné metody v modulu Web3 zahrnují převodníky datových formátů (např. toHex (opens in a new tab)), pomocníky pro adresy (např. isAddress (opens in a new tab)) a hashovací funkce (např. keccak (opens in a new tab)). Mnohými z nich se budeme zabývat později v této sérii. Chcete-li zobrazit všechny dostupné metody a vlastnosti, využijte automatické doplňování v IPythonu tak, že napíšete Web3. a po tečce dvakrát stisknete klávesu Tab.

Komunikace s řetězcem

Užitečné metody jsou skvělé, ale pojďme se přesunout k blockchainu. Dalším krokem je konfigurace Web3.py pro komunikaci s uzlem Etherea. Zde máme možnost použít poskytovatele IPC, HTTP nebo Websocket.

Touto cestou se nevydáme, ale příklad kompletního pracovního postupu s použitím poskytovatele HTTP by mohl vypadat nějak takto:

• Stáhněte si uzel Etherea, např. Geth (opens in a new tab).
• Spusťte Geth v jednom okně terminálu a počkejte na synchronizaci sítě. Výchozí port HTTP je 8545, ale lze jej nakonfigurovat.
• Řekněte Web3.py, aby se připojilo k uzlu přes HTTP na localhost:8545. w3 = Web3(Web3.HTTPProvider('http://127.0.0.1:8545'))
• Použijte instanci w3 k interakci s uzlem.

Ačkoli je to jeden ze „skutečných“ způsobů, jak to udělat, proces synchronizace trvá hodiny a je zbytečný, pokud chcete jen vývojové prostředí. Web3.py pro tento účel nabízí čtvrtého poskytovatele, EthereumTesterProvider. Tento testovací poskytovatel se připojuje k simulovanému uzlu Etherea s uvolněnými oprávněními a falešnou měnou na hraní.

EthereumTesterProvider se připojuje k simulovanému uzlu a je užitečný pro rychlá vývojová prostředí.

Tento simulovaný uzel se nazývá eth-tester (opens in a new tab) a nainstalovali jsme jej jako součást příkazu pip install web3[tester]. Konfigurace Web3.py pro použití tohoto testovacího poskytovatele je takto jednoduchá:

In [4]: w3 = Web3(Web3.EthereumTesterProvider())

Nyní jste připraveni surfovat po řetězci! To se sice neříká, právě jsem si to vymyslel. Pojďme si udělat rychlou prohlídku.

Rychlá prohlídka

Nejdříve ze všeho, rychlá kontrola funkčnosti:

In [5]: w3.is_connected()
Out[5]: True

Vzhledem k tomu, že používáme testovacího poskytovatele, není to příliš hodnotný test, ale pokud selže, je pravděpodobné, že jste při vytváření instance proměnné w3 zadali něco špatně. Zkontrolujte, zda jste zahrnuli vnitřní závorky, tj. Web3.EthereumTesterProvider().

Zastávka č. 1: účty

Pro usnadnění vytvořil testovací poskytovatel několik účtů a předem je nabil testovacím etherem.

Nejprve se podívejme na seznam těchto účtů:

In [6]: w3.eth.accounts
Out[6]: ['0x7E5F4552091A69125d5DfCb7b8C2659029395Bdf',
 '0x2B5AD5c4795c026514f8317c7a215E218DcCD6cF',
 '0x6813Eb9362372EEF6200f3b1dbC3f819671cBA69', ...]

Pokud spustíte tento příkaz, měli byste vidět seznam deseti řetězců, které začínají na 0x. Každý z nich je veřejná adresa a v některých ohledech je analogický číslu běžného účtu. Tuto adresu byste poskytli někomu, kdo by vám chtěl poslat ether.

Jak již bylo zmíněno, testovací poskytovatel předem nabil každý z těchto účtů nějakým testovacím etherem. Pojďme zjistit, kolik je na prvním účtu:

In [7]: w3.eth.get_balance(w3.eth.accounts[0])
Out[7]: 1000000000000000000000000

To je spousta nul! Než se začnete smát cestou do falešné banky, vzpomeňte si na dřívější lekci o nominálních hodnotách měny. Hodnoty etheru jsou reprezentovány v nejmenší nominální hodnotě, Wei. Převeďte to na ether:

In [8]: w3.from_wei(1000000000000000000000000, 'ether')
Out[8]: Decimal('1000000')

Jeden milion testovacích etherů – to stále není k zahození.

Zastávka č. 2: data bloku

Pojďme nahlédnout na stav tohoto simulovaného blockchainu:

In [9]: w3.eth.get_block('latest')
Out[9]: AttributeDict({
   'number': 0,
   'hash': HexBytes('0x9469878...'),
   'parentHash': HexBytes('0x0000000...'),
   ...
   'transactions': []
})

O bloku se vrací spousta informací, ale zde je třeba zdůraznit jen pár věcí:

• Číslo bloku je nula – bez ohledu na to, jak dávno jste nakonfigurovali testovacího poskytovatele. Na rozdíl od skutečné sítě Ethereum, která přidává nový blok každých 12 sekund, tato simulace počká, dokud jí nedáte nějakou práci.
• transactions je prázdný seznam ze stejného důvodu: zatím jsme nic neudělali. Tento první blok je prázdný blok, jen aby se řetězec nastartoval.
• Všimněte si, že parentHash je jen hromada prázdných bajtů. To znamená, že se jedná o první blok v řetězci, známý také jako genesis blok.

Zastávka č. 3: transakce

Jsme zaseknutí na bloku nula, dokud nebude existovat čekající transakce, takže mu jednu dejme. Pošlete několik testovacích etherů z jednoho účtu na druhý:

In [10]: tx_hash = w3.eth.send_transaction({
   'from': w3.eth.accounts[0],
   'to': w3.eth.accounts[1],
   'value': w3.to_wei(3, 'ether'),
   'gas': 21000
})

Toto je obvykle bod, kdy byste několik sekund čekali, než bude vaše transakce zahrnuta do nového bloku. Celý proces probíhá zhruba takto:

1. Odešlete transakci a ponechte si hash transakce. Dokud není vytvořen a odeslán blok obsahující transakci, je transakce „čekající“ (pending). tx_hash = w3.eth.send_transaction({ … })
2. Počkejte, až bude transakce zahrnuta do bloku: w3.eth.wait_for_transaction_receipt(tx_hash)
3. Pokračujte v logice aplikace. Chcete-li zobrazit úspěšnou transakci: w3.eth.get_transaction(tx_hash)

Naše simulované prostředí přidá transakci do nového bloku okamžitě, takže si můžeme transakci ihned prohlédnout:

In [11]: w3.eth.get_transaction(tx_hash)
Out[11]: AttributeDict({
   'hash': HexBytes('0x15e9fb95dc39...'),
   'blockNumber': 1,
   'transactionIndex': 0,
   'from': '0x7E5F4552091A69125d5DfCb7b8C2659029395Bdf',
   'to': '0x2B5AD5c4795c026514f8317c7a215E218DcCD6cF',
   'value': 3000000000000000000,
   ...
})

Zde uvidíte některé známé detaily: pole from, to a value by měla odpovídat vstupům našeho volání send_transaction. Další uklidňující věcí je, že tato transakce byla zahrnuta jako první transakce ('transactionIndex': 0) v bloku číslo 1.

Úspěšnost této transakce můžeme také snadno ověřit kontrolou zůstatků obou zúčastněných účtů. Tři ethery by se měly přesunout z jednoho na druhý.

In [12]: w3.eth.get_balance(w3.eth.accounts[0])
Out[12]: 999996999979000000000000

In [13]: w3.eth.get_balance(w3.eth.accounts[1])
Out[13]: 1000003000000000000000000

To druhé vypadá dobře! Zůstatek se zvýšil z 1 000 000 na 1 000 003 etherů. Ale co se stalo s prvním účtem? Zdá se, že ztratil o něco více než tři ethery. Bohužel, nic v životě není zadarmo a používání veřejné sítě Ethereum vyžaduje, abyste kompenzovali ostatní uzly za jejich podpůrnou roli. Z účtu, který transakci odeslal, byl stržen malý transakční poplatek – tento poplatek je množství spáleného gasu (21000 jednotek gasu pro převod ETH) vynásobené základním poplatkem, který se mění podle aktivity sítě, plus prioritní poplatek, který jde validátorovi, jenž transakci zahrne do bloku.

Více o gasu

A vydechněte

Už se tomu věnujeme nějakou dobu, takže se zdá, že je to dobré místo na přestávku. Králičí nora pokračuje dál a my budeme v průzkumu pokračovat ve druhé části této série. Některé z nadcházejících konceptů: připojení ke skutečnému uzlu, chytré kontrakty a tokeny. Máte doplňující otázky? Dejte mi vědět! Vaše zpětná vazba ovlivní, kam se odsud vydáme. Požadavky jsou vítány přes Twitter (opens in a new tab).

Poslední aktualizace stránky: 3. března 2026

b (opens in a new tab)

n (opens in a new tab)

c (opens in a new tab)

+14

Zobrazit přispěvatele