Giới thiệu về Ethereum cho nhà phát triển Python, phần 1

Vậy, bạn đã nghe nói về Ethereum và sẵn sàng cho một cuộc phiêu lưu khám phá nó? Bài đăng này sẽ nhanh chóng trình bày một số kiến thức cơ bản về chuỗi khối, sau đó giúp bạn tương tác với một nút Ethereum mô phỏng – đọc dữ liệu khối, kiểm tra số dư tài khoản và gửi giao dịch. Xuyên suốt quá trình trên, chúng tôi sẽ dần giúp bạn nhận ra sự khác biệt giữa cách xây dựng ứng dụng theo kiểu truyền thống và mô hình phi tập trung kiểu mới này.

Các điều kiện tiên quyết (không bắt buộc)

Bài đăng này hướng tới mục tiêu có thể tiếp cận được với nhiều đối tượng nhà phát triển. Các công cụ Python sẽ được sử dụng, nhưng chúng chỉ là phương tiện để truyền tải ý tưởng – sẽ không có vấn đề gì nếu bạn không phải là một nhà phát triển Python. Tuy nhiên, tôi sẽ đưa ra một vài giả định về những gì bạn đã biết, để chúng ta có thể nhanh chóng chuyển sang các phần cụ thể về Ethereum.

Các giả định:

• Bạn có thể sử dụng thành thạo terminal,
• Bạn đã viết một vài dòng mã Python,
• Python phiên bản 3.6 trở lên đã được cài đặt trên máy của bạn (việc sử dụng môi trường ảo (opens in a new tab) được khuyến khích mạnh mẽ), và
• bạn đã sử dụng pip, trình cài đặt gói của Python. Một lần nữa, nếu bất kỳ điều nào trong số này không đúng, hoặc bạn không có ý định tái tạo lại mã trong bài viết này, bạn vẫn có thể theo dõi tốt.

Sơ lược về chuỗi khối

Có nhiều cách để mô tả Ethereum, nhưng cốt lõi của nó là một chuỗi khối. Các chuỗi khối được tạo thành từ một chuỗi các khối, vì vậy hãy bắt đầu từ đó. Nói một cách đơn giản nhất, mỗi khối trên chuỗi khối Ethereum chỉ là một số siêu dữ liệu và một danh sách các giao dịch. Ở định dạng JSON, nó trông giống như thế này:

1{
2   "number": 1234567,
3   "hash": "0xabc123...",
4   "parentHash": "0xdef456...",
5   ...,
6   "transactions": [...]
7}
Sao chép

Mỗi khối đều có một tham chiếu đến khối đứng trước nó; parentHash đơn giản là hàm băm của khối trước đó.

Một chuỗi khối về cơ bản là một danh sách liên kết; mỗi khối có một tham chiếu đến khối trước đó.

Cấu trúc dữ liệu này không có gì mới lạ, nhưng các quy tắc (tức là các giao thức ngang hàng) điều khiển mạng thì có. Không có cơ quan trung ương nào; mạng lưới các nút ngang hàng phải hợp tác để duy trì mạng và cạnh tranh để quyết định giao dịch nào sẽ được đưa vào khối tiếp theo. Vì vậy, khi bạn muốn gửi một số tiền cho bạn bè, bạn sẽ cần quảng bá giao dịch đó tới mạng, sau đó đợi nó được đưa vào một khối sắp tới.

Cách duy nhất để chuỗi khối xác minh rằng tiền thực sự đã được gửi từ người dùng này sang người dùng khác là sử dụng một loại tiền tệ gốc của (tức là được tạo và quản lý bởi) chuỗi khối đó. Trong Ethereum, loại tiền tệ này được gọi là ether, và chuỗi khối Ethereum chứa bản ghi chính thức duy nhất về số dư tài khoản.

Một mô hình mới

Ngăn xếp công nghệ phi tập trung mới này đã tạo ra các công cụ mới cho nhà phát triển. Các công cụ như vậy tồn tại trong nhiều ngôn ngữ lập trình, nhưng chúng ta sẽ xem xét qua lăng kính của Python. Xin nhắc lại: ngay cả khi Python không phải là ngôn ngữ bạn chọn, việc theo dõi cũng sẽ không gặp nhiều khó khăn.

Các nhà phát triển Python muốn tương tác với Ethereum có khả năng sẽ tìm đến Web3.py (opens in a new tab). Web3.py là một thư viện giúp đơn giản hóa rất nhiều cách bạn kết nối với một nút Ethereum, sau đó gửi và nhận dữ liệu từ nó.

Các máy khách Ethereum có thể được cấu hình để có thể truy cập được bằng IPC (opens in a new tab), HTTP hoặc Websockets, vì vậy Web3.py sẽ cần phải phản ánh cấu hình này. Web3.py gọi các tùy chọn kết nối này là các nhà cung cấp. Bạn sẽ muốn chọn một trong ba nhà cung cấp để liên kết thực thể Web3.py với nút của mình.

Cấu hình nút Ethereum và Web3.py để giao tiếp qua cùng một giao thức, ví dụ: IPC trong sơ đồ này.

Sau khi Web3.py được cấu hình đúng cách, bạn có thể bắt đầu tương tác với chuỗi khối. Dưới đây là một vài ví dụ sử dụng Web3.py để xem trước những gì sắp tới:

1# đọc dữ liệu khối:
2w3.eth.get_block('latest')
3
4# gửi một giao dịch:
5w3.eth.send_transaction({'from': ..., 'to': ..., 'value': ...})
Sao chép

Cài đặt

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ chỉ làm việc trong một trình thông dịch Python. Chúng ta sẽ không tạo bất kỳ thư mục, tệp, lớp hay hàm nào.

Đầu tiên, cài đặt IPython (opens in a new tab) để có một môi trường thân thiện với người dùng để khám phá. IPython cung cấp tính năng tự động hoàn thành bằng phím tab, cùng với các tính năng khác, giúp bạn dễ dàng xem những gì có thể làm được trong Web3.py.

pip install ipython

Web3.py được xuất bản dưới tên web3. Cài đặt nó như sau:

pip install web3

Thêm một điều nữa – chúng ta sẽ mô phỏng một chuỗi khối sau này, điều này đòi hỏi một vài phụ thuộc nữa. Bạn có thể cài đặt chúng qua:

pip install 'web3[tester]'

Bạn đã sẵn sàng để bắt đầu!

Lưu ý: Gói web3[tester] hoạt động với Python cho đến phiên bản 3.10.xx

Khởi tạo một sandbox

Mở một môi trường Python mới bằng cách chạy ipython trong terminal của bạn. Điều này tương tự như chạy python, nhưng đi kèm với nhiều tính năng bổ sung hơn.

ipython

Lệnh này sẽ in ra một số thông tin về phiên bản Python và IPython bạn đang chạy, sau đó bạn sẽ thấy một dấu nhắc chờ nhập liệu:

1In [1]:
Sao chép

Bây giờ bạn đang xem một shell Python tương tác. Về cơ bản, nó là một sandbox để bạn thực hành. Nếu bạn đã đến được đây, đã đến lúc nhập Web3.py:

1In [1]: from web3 import Web3
Sao chép

Giới thiệu mô-đun Web3

Ngoài việc là một cổng vào Ethereum, mô-đun Web3 (opens in a new tab) còn cung cấp một vài hàm tiện ích. Hãy cùng khám phá một vài hàm.

Trong một ứng dụng Ethereum, bạn sẽ thường xuyên cần chuyển đổi các mệnh giá tiền tệ. Mô-đun Web3 cung cấp một vài phương thức trợ giúp cho việc này: from_wei (opens in a new tab) và to_wei (opens in a new tab).

Hãy thử chuyển đổi một số giá trị sang và từ wei. Lưu ý rằng có tên cho nhiều mệnh giá (opens in a new tab) ở giữa ether và wei. Một trong những mệnh giá được biết đến nhiều hơn là gwei, vì nó thường là cách biểu thị phí giao dịch.

1In [2]: Web3.to_wei(1, 'ether')
2Out[2]: 1000000000000000000
3
4In [3]: Web3.from_wei(500000000, 'gwei')
5Out[3]: Decimal('0.5')
Sao chép

Các phương thức tiện ích khác trên mô-đun Web3 bao gồm các trình chuyển đổi định dạng dữ liệu (ví dụ: toHex (opens in a new tab)), các hàm trợ giúp địa chỉ (ví dụ: isAddress (opens in a new tab)), và các hàm băm (ví dụ: keccak (opens in a new tab)). Nhiều phương thức trong số này sẽ được đề cập sau trong loạt bài này. Để xem tất cả các phương thức và thuộc tính có sẵn, hãy sử dụng tính năng tự động hoàn thành của IPython bằng cách gõ Web3. và nhấn phím tab hai lần sau dấu chấm.

Giao tiếp với chuỗi

Các phương thức tiện ích rất hay, nhưng hãy chuyển sang chuỗi khối. Bước tiếp theo là cấu hình Web3.py để giao tiếp với một nút Ethereum. Ở đây chúng ta có tùy chọn sử dụng các nhà cung cấp IPC, HTTP hoặc Websocket.

Chúng ta sẽ không đi theo con đường này, nhưng một ví dụ về một quy trình làm việc hoàn chỉnh sử dụng HTTP Provider có thể trông giống như sau:

• Tải xuống một nút Ethereum, ví dụ: Geth (opens in a new tab).
• Khởi động Geth trong một cửa sổ terminal và đợi nó đồng bộ hóa mạng. Cổng HTTP mặc định là 8545, nhưng có thể cấu hình được.
• Yêu cầu Web3.py kết nối với nút qua HTTP, trên localhost:8545. w3 = Web3(Web3.HTTPProvider('http://127.0.0.1:8545'))
• Sử dụng thực thể w3 để tương tác với nút.

Mặc dù đây là một cách “thực tế” để thực hiện, quá trình đồng bộ hóa mất hàng giờ và không cần thiết nếu bạn chỉ muốn có một môi trường phát triển. Web3.py cung cấp một nhà cung cấp thứ tư cho mục đích này, đó là EthereumTesterProvider. Nhà cung cấp thử nghiệm này liên kết đến một nút Ethereum mô phỏng với các quyền được nới lỏng và tiền tệ giả để thực hành.

EthereumTesterProvider kết nối với một nút mô phỏng và rất tiện dụng cho các môi trường phát triển nhanh.

Nút mô phỏng đó được gọi là eth-tester (opens in a new tab) và chúng ta đã cài đặt nó như một phần của lệnh pip install web3[tester]. Việc cấu hình Web3.py để sử dụng nhà cung cấp thử nghiệm này rất đơn giản:

1In [4]: w3 = Web3(Web3.EthereumTesterProvider())
Sao chép

Bây giờ bạn đã sẵn sàng để lướt trên chuỗi! Đó không phải là một câu nói thông dụng. Tôi vừa bịa ra thôi. Hãy cùng đi một vòng tham quan nhanh.

Chuyến tham quan nhanh

Đầu tiên, hãy kiểm tra sơ bộ:

1In [5]: w3.is_connected()
2Out[5]: True
Sao chép

Vì chúng ta đang sử dụng nhà cung cấp thử nghiệm, đây không phải là một bài kiểm tra có giá trị cao, nhưng nếu nó thất bại, có khả năng bạn đã gõ sai gì đó khi khởi tạo biến w3. Kiểm tra kỹ xem bạn đã bao gồm cặp dấu ngoặc đơn bên trong chưa, tức là Web3.EthereumTesterProvider().

Điểm dừng số 1: tài khoản

Để thuận tiện, nhà cung cấp thử nghiệm đã tạo một số tài khoản và nạp sẵn cho chúng ether thử nghiệm.

Đầu tiên, hãy xem danh sách các tài khoản đó:

1In [6]: w3.eth.accounts
2Out[6]: ['0x7E5F4552091A69125d5DfCb7b8C2659029395Bdf',
3 '0x2B5AD5c4795c026514f8317c7a215E218DcCD6cF',
4 '0x6813Eb9362372EEF6200f3b1dbC3f819671cBA69', ...]
Sao chép

Nếu bạn chạy lệnh này, bạn sẽ thấy một danh sách mười chuỗi ký tự bắt đầu bằng 0x. Mỗi chuỗi là một địa chỉ công khai và, theo một cách nào đó, tương tự như số tài khoản của một tài khoản séc. Bạn sẽ cung cấp địa chỉ này cho người muốn gửi ether cho bạn.

Như đã đề cập, nhà cung cấp thử nghiệm đã nạp sẵn cho mỗi tài khoản này một số ether thử nghiệm. Hãy tìm hiểu xem có bao nhiêu trong tài khoản đầu tiên:

1In [7]: w3.eth.get_balance(w3.eth.accounts[0])
2Out[7]: 1000000000000000000000000
Sao chép

Thật nhiều số không! Trước khi bạn cười sung sướng trên đường đến ngân hàng giả, hãy nhớ lại bài học về mệnh giá tiền tệ từ trước đó. Các giá trị Ether được biểu thị bằng mệnh giá nhỏ nhất, wei. Chuyển đổi nó sang ether:

1In [8]: w3.from_wei(1000000000000000000000000, 'ether')
2Out[8]: Decimal('1000000')
Sao chép

Một triệu ether thử nghiệm — cũng không tệ chút nào.

Điểm dừng số 2: dữ liệu khối

Hãy xem qua trạng thái của chuỗi khối mô phỏng này:

1In [9]: w3.eth.get_block('latest')
2Out[9]: AttributeDict({
3   'number': 0,
4   'hash': HexBytes('0x9469878...'),
5   'parentHash': HexBytes('0x0000000...'),
6   ...
7   'transactions': []
8})
Sao chép

Rất nhiều thông tin được trả về về một khối, nhưng chỉ có một vài điều cần chỉ ra ở đây:

• Số khối là không — bất kể bạn đã cấu hình nhà cung cấp thử nghiệm từ bao lâu. Không giống như mạng Ethereum thực, nơi một khối mới được thêm vào sau mỗi 12 giây, mô phỏng này sẽ đợi cho đến khi bạn giao cho nó một số công việc để thực hiện.
• transactions là một danh sách trống, vì cùng một lý do: chúng ta chưa làm gì cả. Khối đầu tiên này là một khối trống, chỉ để khởi động chuỗi.
• Lưu ý rằng parentHash chỉ là một loạt các byte trống. Điều này biểu thị rằng đây là khối đầu tiên trong chuỗi, còn được gọi là khối khởi nguyên.

Điểm dừng số 3: giao dịch

Chúng ta bị kẹt ở khối số không cho đến khi có một giao dịch đang chờ xử lý, vì vậy hãy tạo một giao dịch. Gửi một vài ether thử nghiệm từ tài khoản này sang tài khoản khác:

1In [10]: tx_hash = w3.eth.send_transaction({
2   'from': w3.eth.accounts[0],
3   'to': w3.eth.accounts[1],
4   'value': w3.to_wei(3, 'ether'),
5   'gas': 21000
6})
Sao chép

Đây thường là thời điểm bạn sẽ phải đợi vài giây để giao dịch của mình được đưa vào một khối mới. Toàn bộ quá trình diễn ra như sau:

1. Gửi một giao dịch và giữ lại hàm băm của giao dịch. Cho đến khi khối chứa giao dịch được tạo và quảng bá, giao dịch đó ở trạng thái “đang chờ xử lý”. tx_hash = w3.eth.send_transaction({ … })`
2. Đợi giao dịch được đưa vào một khối: w3.eth.wait_for_transaction_receipt(tx_hash)
3. Tiếp tục logic ứng dụng. Để xem giao dịch thành công: w3.eth.get_transaction(tx_hash)

Môi trường mô phỏng của chúng ta sẽ thêm giao dịch vào một khối mới ngay lập tức, vì vậy chúng ta có thể xem giao dịch ngay lập tức:

1In [11]: w3.eth.get_transaction(tx_hash)
2Out[11]: AttributeDict({
3   'hash': HexBytes('0x15e9fb95dc39...'),
4   'blockNumber': 1,
5   'transactionIndex': 0,
6   'from': '0x7E5F4552091A69125d5DfCb7b8C2659029395Bdf',
7   'to': '0x2B5AD5c4795c026514f8317c7a215E218DcCD6cF',
8   'value': 3000000000000000000,
9   ...
10})
Hiện tất cả
Sao chép

Bạn sẽ thấy một số chi tiết quen thuộc ở đây: các trường from, to và value phải khớp với các đầu vào của lệnh gọi send_transaction của chúng ta. Một điểm đáng yên tâm khác là giao dịch này đã được đưa vào với tư cách là giao dịch đầu tiên ('transactionIndex': 0) trong khối số 1.

Chúng ta cũng có thể dễ dàng xác minh sự thành công của giao dịch này bằng cách kiểm tra số dư của hai tài khoản liên quan. Ba ether lẽ ra đã được chuyển từ tài khoản này sang tài khoản khác.

1In [12]: w3.eth.get_balance(w3.eth.accounts[0])
2Out[12]: 999996999979000000000000
3
4In [13]: w3.eth.get_balance(w3.eth.accounts[1])
5Out[13]: 1000003000000000000000000
Sao chép

Số dư sau có vẻ đúng! Số dư đã tăng từ 1.000.000 lên 1.000.003 ether. Nhưng chuyện gì đã xảy ra với tài khoản đầu tiên? Có vẻ như nó đã mất nhiều hơn ba ether một chút. Than ôi, không có gì trong cuộc sống là miễn phí, và việc sử dụng mạng công cộng Ethereum đòi hỏi bạn phải trả công cho các nút ngang hàng vì vai trò hỗ trợ của họ. Một khoản phí giao dịch nhỏ đã được khấu trừ từ tài khoản đã gửi giao dịch - khoản phí này là lượng gas đã đốt (21000 đơn vị gas cho một lần chuyển ETH) nhân với một khoản phí cơ bản thay đổi tùy theo hoạt động của mạng cộng với một khoản tiền boa dành cho trình xác thực đã đưa giao dịch vào một khối.

Thông tin thêm về gas

Và nghỉ một chút

Chúng ta đã làm việc này được một lúc, vì vậy đây có vẻ là một thời điểm tốt để nghỉ ngơi. Hành trình khám phá vẫn tiếp tục, và chúng ta sẽ tiếp tục khám phá trong phần hai của loạt bài này. Một số khái niệm sắp tới: kết nối với một nút thực, hợp đồng thông minh, và token. Bạn có câu hỏi nào thêm không? Hãy cho tôi biết! Phản hồi của bạn sẽ ảnh hưởng đến hướng đi tiếp theo của chúng tôi. Chào mừng các yêu cầu qua Twitter (opens in a new tab).

Lần cập nhật trang lần cuối: 6 tháng 2, 2025

b (opens in a new tab)

p (opens in a new tab)

n (opens in a new tab)

+14

Xem những người đóng góp