Технологія блокчейн: основи, платформи та мови програмування
Зі зростанням популярності криптовалют, таких як біткоїн, виникла нагальна потреба в технологічних рішеннях, які забезпечують безпеку та децентралізацію обліку транзакцій.
Розподілений характер блокчейну ідеально відповідає сучасним тенденціям у технологіях, даючи змогу синхронно оновлювати дані на всіх вузлах комп’ютерної мережі.
Блокчейн є оптимальним вибором для цієї мети, оскільки він гарантує безпеку даних, не потребуючи довіреної третьої сторони. Крім того, він усуває дублювання інформації, забезпечуючи цілісність даних з єдиним джерелом істини. Це значно підсилює переваги блокчейну у сфері безпеки.
Розглянувши фактори, що роблять блокчейн популярним технологічним інструментом, давайте глибше зануримося в те, що таке блокчейн у контексті програмування.
Що таке блокчейн?
Блокчейн – це незмінний розподілений реєстр, що забезпечує дублювання та безпечний обмін інформацією між різними вузлами комп’ютерної мережі. Дані в блокчейні структуровані у вигляді спільних блоків, кожен з яких містить кілька транзакцій.
Унікальні ідентифікатори у вигляді криптографічних хешів з’єднують ці блоки даних. У випадку нової транзакції, оновлення даних синхронно відбувається на всіх вузлах мережі. Цей метод розподіленого оновлення відомий як технологія розподіленого реєстру (DLT).
Для зміни або видалення даних у блоці потрібен консенсус всіх інших вузлів мережі, що робить блокчейн незмінним і придатним для бізнес-транзакцій, таких як відстеження замовлень та платежів.
Блокчейн використовує вбудовані механізми, які допускають лише авторизовані записи транзакцій та створюють послідовний запис спільної інформації.
Найпоширеніші блокчейн-платформи
Блокчейн-платформи використовують набори незмінних, криптографічно захищених транзакцій, які спільно використовуються комп’ютерними вузлами для забезпечення децентралізованого механізму розподілу, відстеження та документування передачі цінностей.
Кожен запис має мітку часу та посилання на попередні транзакції. Таким чином, платформа відстежує життєвий цикл цифрових активів і записує транзакції у розподілений реєстр.
Такі рішення для бізнесу, як децентралізовані біржі, ланцюги поставок, криптовалюти та цифрові валюти центральних банків, використовують блокчейн-платформи для досягнення основної мети блокчейну – безпечної передачі даних.
Нижче наведено найпопулярніші блокчейн-платформи, рекомендовані експертами в цій галузі.
#1. Ethereum
Ethereum (ETH) – популярна платформа, представлена Віталіком Бутеріним у 2013 році, що підтримує DApps та розумні контракти, забезпечуючи масштабованість та ефективність.
Ця платформа відома розробкою хмарних ігор, гаманців, NFT та інших блокчейн-додатків. Вона значно мінімізує збір даних та аналіз фінансових інструментів третіми сторонами.
#2. IBM Blockchain
IBM Blockchain – це адаптована та ефективна платформа від IBM, що дозволяє користувачам комбінувати компоненти блокчейну для створення, використання та розвитку персональних блокчейн-мереж, надаючи блокчейн як послугу (BaaS) з повним стеком.
Зручний інтерфейс спрощує такі процеси, як налаштування та тестування, а також сприяє швидкому розгортанню смарт-контрактів.
#3. Ripple
Ripple дозволяє компаніям зменшити витрати на розробку блокчейну та транскордонні транзакції, оскільки використовує механізм консенсусу для їхньої перевірки. Швидкість транзакцій тут відносно висока, близько 4-5 секунд.
#4. EOS
EOS – це безпечна та масштабована розширена версія блокчейнів Ethereum та Bitcoin, що використовується для розробки та розміщення DApps, укладання смарт-контрактів та роботи з рішеннями для масштабування бізнесу, забезпечуючи децентралізоване зберігання.
#5. Stellar
Stellar – це публічна децентралізована мережа, що дозволяє зберігати та переказувати гроші. Вона надає прозорі та безпечні послуги, що допомагають користувачам створювати фінансові активи, фінтех-додатки, цифрові активи та токени швидко та безпечно.
Ви також можете використовувати Stellar для створення, торгівлі та відправлення цифрових представлень грошей, таких як долари, біткоїни тощо.
#6. Corda
Платформа Corda є універсальною платформою з дозволами та одноранговою технологією розподіленого реєстру. Її однорангова модель забезпечує ефективні транзакції в режимі реального часу.
Corda корисна завдяки здатності дозволяти різним сторонам в одній блокчейн-мережі співпрацювати та розробляти та розгортати смарт-контракти. Крім того, вона забезпечує безпечний та ефективний спосіб виконання операцій.
#7. Hyperledger Fabric
Hyperledger Fabric – це платформа з відкритим кодом, яка використовується для розробки високоякісних блокчейн-додатків на базі її модульної архітектури. Вона має різні компоненти plug-and-play і забезпечує різноманітні модульні та адаптовані конструкції, що відповідають багатьом галузевим випадкам використання.
Hyperledger Fabric створює мережу мереж, що є її головною характеристикою.
#8. Klaytn
Klaytn має модульну мережу з архітектурою, що адаптується. Це публічна платформа, розроблена Kakao.
Підприємства використовують її модульну структуру для побудови та експлуатації сервіс-орієнтованих блокчейнів на базі фреймворку Klaytn. Її гнучкість дозволяє створювати будь-які онлайн-сервіси.
#9. Hyperledger Sawtooth
Hyperledger Sawtooth – це блокчейн-проєкт з відкритим кодом від Linux Foundation та Hyperledger. Він використовує Proof of Elapsed Time, нову стратегію голосування, яка використовує апаратні технології безпеки.
Таким чином, довірене середовище виконання використовується для виконання коду в стабільних точках та захищених областях пам’яті комп’ютера.
Розробка блокчейнів: мови програмування
Розробники блокчейну використовують різні мови програмування, специфічні для програмованих будівельних блоків блокчейну, таких як смарт-контракти.
Кожна з цих мов має особливі характеристики, що впливають на їх застосування у програмованому блоці блокчейну.
У цій статті зібрано список цих мов з оглядом їх особливостей та корисності в контексті блокчейну.
Solidity
Solidity – це популярна мова програмування для блокчейну, розроблена Крістіаном Райтвіснером. Вона має синтаксис, подібний до ECMAScript, але з додатковими функціями, включаючи статичну типізацію та змінні типи повернення.
Вона використовується для написання смарт-контрактів та їх виконання на віртуальній машині Ethereum (EVM). Solidity використовує платформу Ethereum для розробки децентралізованих програм. Вивчення Solidity є необхідним для розробки DApps.
Такі характеристики, як зручність використання, висока точність, доступ до інфраструктур JavaScript та зручність для розробників роблять Solidity підходящою для розробки DApps або ICO. Серед блокчейнів, що використовують Solidity, є Avalanche, CounterParty, Binance, Hedera, Tron та Smart Chain Tendermint.
Python
Простий синтаксис Python, підтримка відкритого коду, велика кількість ресурсів і плагінів, а також його багатоплатформність роблять його корисним для розробки блокчейну.
Інтерпретований характер Python може створювати певні проблеми для складних криптографічних операцій блокчейну. Проте, Python є об’єктно-орієнтованим, що дозволяє йому керувати різними накладними витратами, пов’язаними з продуктивністю.
Python вважається активом платформи Blockchain-as-a-service і настійно рекомендується для розробки DApps та смарт-контрактів. Steem, NEO та Hyperledger Fabric є прикладами блокчейн-рішень, для розробки яких використовувався Python.
Крім того, Python надає модулі графічного інтерфейсу користувача, такі як PyQt5 і Tk, що є важливими для програмування блокчейну.
C++
C++ особливо популярний серед розробників криптовалют, таких як біткоїн. Bitcoin написаний на C++.
Розробники блокчейну використовують функції ООП C++, включаючи перевантаження функцій, розширену багатопотоковість та поліморфізм часу виконання для організації даних та функцій в одному модулі. Це нагадує структуру блокчейну, де дані формуються за допомогою криптографічних ланцюгів.
C++ також можна використовувати в EOS Blockchain для розробки смарт-контрактів та криптовалют, таких як Litecoin, Stellar, Ripple та Bitcoin.
Ви можете використовувати C++ для критичних до продуктивності програм, оскільки C++ може ефективно використовувати кілька ресурсів для запуску великих програм. C++ також ефективно керує процесором та забезпечує контроль пам’яті. Він підвищує продуктивність за допомогою поліморфізму під час компіляції. C++ простий у використанні та має відносно швидший час виконання навіть у порівнянні з Java.
Java
Java відома створенням таких блокчейн-платформ, як Ethereum, NEO, Hyperledger Fabric та інших, де в основному використовуються її функції, такі як API, портативність та ООП.
Крім того, численні бібліотеки Java та її здатність легко очищати пам’ять роблять її придатною мовою для розробки складних смарт-контрактів та DApps.
Java також є зручною для розробників, що робить її простою у використанні. Вона уникає використання явних покажчиків, створюючи безпечний інтерфейс, що зменшує можливі загрози безпеці. Завдяки динамічності та багатопотоковості Java можливе досягнення оптимізації ЦП, що робить Java гнучкою.
Vyper
Vyper – це нова мова програмування для блокчейну, що є альтернативою Solidity. Vyper також походить від Python 3, її синтаксис вважається дійсним синтаксисом Python 3.
Як і Solidity, Vyper використовується для віртуальної машини Ethereum (EVM). Проте, Vyper відрізняється від Solidity тим, як він керує своєю безпекою та має інші структури управління.
Вона не має таких функцій, як ООП, модифікаторів та нескінченних циклів, що все ще доступні в Solidity. Відсутність цих функцій забезпечує Vyper перевагу у безпеці, що робить її кращим варіантом для написання смарт-контрактів.
Go
Це швидка та ефективна мова програмування, яка використовується для створення систем блокчейну. Go також створює структуру Hyperledger, основу для розробки блокчейн-додатків, і Go-Ethereum.
Go – це статично типізована та компільована мова програмування з такими функціями, як генерики, конструктори, класи та успадкування. Ці функції покращують продуктивність і, таким чином, роблять Go придатною мовою для використання в блокчейні. Go також є дружньою до користувача, гнучкою та добре масштабується.
Rust
Rust – це нещодавнє впровадження у технологію блокчейну. Це є кращим варіантом для створення інноваційних, безпечних та незмінних рішень.
Це корисно для розробників блокчейну з відкритим кодом для створення швидких та ефективних фреймворків. Крім того, Rust надає механізм управління змінними станами, можливостями, заснованими на паралелізмі та оптимізацією коду. Кращі параметри пам’яті також є додатковою перевагою Rust.
Створення смарт-контрактів у мережах, таких як Solana та NEAR, є ефективним за допомогою Rust.
Simplicity
Simplicity – це мова блокчейну високого рівня на основі Ivy, створена Рейчел О’Коннор.
Кодування з Simplicity є легшим та ефективнішим завдяки синтаксису, подібному до Haskell, з яким він працює. Це також ефективне рішення для розробки смарт-контрактів та інших блокчейн-рішень, що працюють з віртуальними машинами Bitcoin та Ethereum, через її математичну природу.
Це також тому, що код Simplicity є читабельним, що зменшує складність та низькорівневе розуміння сценарію Bitcoin.
Simplicity дозволяє розробникам блокчейну використовувати його функціональність для створення сайдчейнів на Elements, платформі блокчейну з відкритим кодом з можливостями сайдчейну.
C#
C# або C-sharp – це популярна ООП-мова з відкритим вихідним кодом, розроблена корпорацією Microsoft, та є заміною програмного кодування Microsoft Java.
Ця мова використовує розширювану мову розмітки (XML), яка застосовується у різних блокчейн-програмах, таких як IOTA, NEO та Stratis. C# є портативною, дозволяючи розробникам створювати програми з портативним кодом на різних платформах.
C# здебільшого створює DApps, смарт-контракти та інфраструктуру в середовищі блокчейну.
Clarity
Clarity – це мова смарт-контрактів, залежна від стека блокчейну. Clarity є вирішальною, а це означає, що вона не підтримує нескінченні цикли, а також не є повною за Тьюрингом. Таким чином, є впевненість, що виконання програми в якийсь момент припиниться.
Іншою її функцією є заборона повторного входу. Повторне входження означає, що смарт-контракт викликає інший контракт, а потім повертається до початкового контракту. Повторне входження може створювати загрози безпеці смарт-контрактів. Таким чином, Clarity, забороняючи повторне входження, робить себе дуже безпечною.
Вакансії для фахівців з Clarity зараз є більш поширеними, ніж для розробників. Це може зацікавити вас, щоб почати її вивчати зараз.
Rholang
Rholang використовує підхід функціонального програмування замість об’єктно-орієнтованого. На відміну від таких мов, як C та Python, Rholang розглядає програму як функцію та вирішує ці функції послідовно, замість використання змінних для зберігання даних та зміни їх значень з часом.
Rholang є підходящою мовою для розробки смарт-контрактів. Код, написаний за допомогою Rholang, працює швидко через його зручність. Перед розгортанням він перевіряє код на наявність помилок за допомогою формальної перевірки, що робить його безпечною та надійною мовою програмування.
Підсумок😎
З огляду на недавню популярність та сплеск можливостей блокчейну, вивчення блокчейну та його компонентів, таких як платформи та мови програмування, є важливим для його ефективного використання.
Різні мови підходять для розробки різних безпечних рішень на основі блокчейну. Тому ви можете обрати, яка мова вам підходить для вивчення. Крім того, кілька доступних онлайн-курсів та ресурсів можуть допомогти вам почати або покращити свої навички, щоб стати кращим розробником блокчейну.