Von Null auf Hundert: Permissioned Blockchain-Anwendungen mit Java Clients

In diesem Ganztagsworkshop zeigen Ihnen Ingo Rammer und Manuel Rauber, wie Sie — ganz ohne CPU-intensives Mining und ohne Cryptowährungen — auf der Basis aktueller Technologien eine private (“permissioned”) Blockchain zwischen Geschäftspartnern aufbauen, dafür Smart Contracts entwickeln und diese mit Ihren Java-Anwendungen nutzen können.

Transcript

1. Von Null auf Hundert: Permissioned Blockchain-Anwendungen mit Java Clients Ingo Rammer, Manuel Rauber @ingorammer, @manuelrauber
2. Ingo Rammer Gründer und Geschäftsführer der Thinktecture AG Fokus: Blockchain Technologien für B2B-Verwendung, von den Tiefen der Technologie bis hin zu ISO TC 307, Enterprise Ethereum Alliance und Hyperledger Foundation Manuel Rauber Consultant bei Thinktecture AG Fokus: Cross-Plattform Frontends, .NET Core Backends, Technical Prototyping @ingorammer - ingo.rammer@thinktecture.com @manuelrauber - manuel.rauber@thinktecture.com
3. Slides und Demo-Download Slides: in 24h auf https://speakerdeck.com/ingorammer Demo-Code: https://bit.ly/2RNQNKH
4. • Blockchain Grundlagen • Blöcke, Transaktionen, Konsens, Mining, Smart Contracts, … • Use Cases • Ethereum-Konfiguration für private Netze (Parity) • Smart Contracts mit Solidity (Remix) • Java Clients für Smart Contracts (Web3j) Agenda
5. • Prozesstransparenz für Kunden und Geschäftspartner • Nachverfolgbarkeit von digitalen und physischen Gütern (nicht nur Cryptowährungen à Markenartikel, Medikamente, ...) • Mit IoT-Daten: Position des Containers, ... • Revisionssicherheit • Möglichkeit für Read-Only Zugriffe von Auditoren • ... und alles ohne zentrale Stellen! Neue Use Cases
6. • Technische Grundlagen statt Magie • Drei Typen von Anwendungsfällen Zwei Kernpunkte meines Vortrags
7. Blockchain-Grundlagen am Beispiel Rufnummernportierung
8. Telco A Telco B 0151-123 123 123 Max Mustermann 1.1.1911 0151-123 123 123 Max Mustermann 1.1.1911 Fax, Email, Brief, ... SMS, Email, Brief, ...
9. Telco A Telco B 0151-123 123 123 Max Mustermann 1.1.1911 0151-123 123 123 Max Mustermann 1.1.1911 Fax, Email, Brief, ... SMS, Email, Brief, ... Also, bei uns ist alles in Ordnung, fragen Sie die andere Seite ? Also, bei uns ist alles in Ordnung, fragen Sie die andere Seite
10. • 3.437 gemeldete Telekommunikationsunternehmen • 31% aller Anfragen bei Bundesnetzagentur (19.000 Fälle, 3.000 Eskalationen) • 300.000 EUR Bußgelder in 2016 Quelle: Jahresbericht 2016 der Bundesnetzagentur, Seite 62 ff. (https://goo.gl/cPQcXV) Umfang des Problems
11. • Unabhängige Akteure • Unterschiedliche Vertrauensstellungen • Wunsch nach Transparenz, zB durch vertrauenswürdige, replizierte Datenstrukturen • Ohne Notwendigkeit zentraler Stellen Unser Szenario
12. Blockchain Basics
13. "Eine Blockchain [...] ist eine kontinuierlich erweiterbare Liste von Datensätzen, genannt „Blöcke“, welche mittels kryptographischer Verfahren miteinander verkettet sind. Jeder Block enthält dabei typischerweise einen kryptographisch sicheren Hash des vorhergehenden Blocks, einen Zeitstempel und Transaktionsdaten." Wikipedia, 19.02.2018 Blockchain – Was ist das?
14. Blockchain Genesis Block Block 1 Random Content Genesis Hash Daten- sätze Genesis Hash Block 1 Hash Block 2 Daten- sätze Block 1 Hash Block 2 Hash Block 3 Daten- sätze Block 2 Hash Block 3 Hash Config
15. Node 1 Peer-to-Peer Replikation Genesis Block Block 1 Block 2 Block 3 Node 2 Genesis Block Block 1 Block 2 Block 3 Node n Genesis Block Block 1 Block 2 Block 3 Block 4 Block 4 Block 4 Block 5 Block 5 Block 5
16. Node 1 Nodes laufen unabhängig, ohne Zentrale Node 2 Node 3 Node 4 Node 5 Node 6 Node 7 Node 8 Node 9
17. Zwei unterschiedliche Modelle Öffentliche Blockchains Ethereum, Bitcoin, ... Private Blockchains Telco E Telco C Telco A Telco F Telco G Telco B Telco D BNA Telco X Verbände, Konsortien, Regierungen, ... ? ! Telco X
18. Öffentliche Blockchains • Teilnehmer-Identitäten sind nicht bekannt • Daher durchwegs Mining zur Sicherung der Integrität (Proof-of-Work, Nakamoto Consensus) • Alle Informationen sind typischerweise öffentlich • Niedrige Transaktionszahlen: Global nur wenige Dutzend pro Sekunde (Bitcoin, Ethereum)!
19. Private Blockchains • Teilnehmer sind bekannt, Zugriff technisch gesichert • Daher auch: Kein Mining notwendig (Proof-of-Authority statt Proof-of-Work) E C A F G B D BNA X G #1 #2 #3 G #1 #2 #3 G #1 #2 #3 #4 • Transaktionen können öffentlich oder privat sein (direkter Punkt-zu- Punkt Austausch zwischen zwei Beteiligten) • Massiv höhere Transaktionszahlen (hunderte, tausende oder zehntausende pro Sekunde) • Technologien zB Hyperledger Fabric (auch IBM, SAP, Oracle), Quorum, ...
20. Wo sind die Clients?
21. AWS für Telco B Infura RZ Telco Z Azure Azure (VM Telco C) RZ Telco A Client (Telco A) Client (Telco X) Client (Telco Y) Client (Telco Z) Node 1 Node 2 Node 3 (Telco A) Node 4 (Infura) Node 5 Node 6 (Telco B) Node 7 (Telco C) Client (Telco B) RZ Telco C Client (Telco C) Client – hat Private Key Node ist Teil der BC Verbindung zu vertrauenswürdiger Node (HTTPs, Web Sockets, IPC, ...)
22. Blöcke und Transaktionen
23. • Signierte Aussagen, die technisch später nicht änderbar und nicht löschbar sind (= Transaktionen) Was ist in einem Block? (Das ganze natürlich maschinenlesbar, zB als Transaktions-Records) Der verifizierte Kunde Max Mustermann, geboren am 1.1.1911 möchte seine Telefonnummer 0151-123 123 123 von Telco A zu uns übertragen Signiert: Telco B Wir sind mit der Übertragung einverstanden. Signiert: Telco A
24. • Transaktionen sind in einer eindeutigen Sequenz Eigenschaften von Transaktionen Block 1 Tx #1 Tx #2 Tx #3 Block 2 Tx #4 Tx #5 Block 3 Tx #6 Tx #7 Tx #8 Block 4 Tx #9 Block 5 Tx #10 ...
25. • Transaktionsteile können verschlüsselt sein Eigenschaften von Transaktionen {"tx":"requestTransfer", "phone":"0151-123123123", owner: "TelcoA", encryptedCustomerData: "0xe2cbcf5f890afabc4dbd236d19f949db 05fcec2155..."} Signiert: Telco B Mit dem Public Key von Telco A verschlüsselt
26. • Inhalte können auch Hashes von externen Daten sein Eigenschaften von Transaktionen {"tx":"requestTransfer", "phone":"0151-123123123", owner: "TelcoA", signedScannedContractHash: "0x80ebe76679b4812cde61d555c9026...", encryptedCustomerData: "..."} Signiert: Telco B "Ich hab hier ein PDF (das ich aber nicht herzeige) mit diesem Hash" • Für spätere Beweisbarkeit der Existenz und Unversehrtheit von externen Daten zum Zeitpunkt der Blockerstellung
27. • Punkt-zu-Punkt übertragene Daten können referenziert werden Eigenschaften von Transaktionen {"tx":"requestTransfer", "phone":"0151-123123123", owner: "TelcoA", externalDataHash: "0x5489b348f7a433...", } Signiert: Telco B Diese Daten werden Punkt-zu-Punkt gesendet • Zur Datensicherheit können Teile der Transaktionsdaten nur zwischen den Beteiligten ausgetauscht werden (zB Hyperledger Fabric oder Quorum)
28. Blockchain: replizierte, unveränderliche* Sequenz von Transaktionen * in genau definierten Grenzen. Später mehr dazu. Zwischenfazit
29. Blockchains und Programmcode
30. • Wie wird geprüft, ob Transaktionen überhaupt durchgeführt werden dürfen? Gültigkeit von Transaktionen? Wir sind mit der Übertragung der Nummer 0151-123 123 123 einverstanden. Signiert: Telco B Telco C 0151-123 123 123 ist gar nicht bei Telco B, sondern bei uns! • Könnte organisatorisch durch Gesetze, Verträge und Strafen gelöst werden. Oder technisch.
31. • Die Regeln, nach denen bestimmt wird, ob eine Transaktion gültig ist • Lesen und schreiben den "World State“: die eigentlichen Daten einer Blockchain Smart Contracts Number Owner 0151123123123 Telco C 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z
32. Node 1 Number Owner 0151123123123 Telco C 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Wir sind mit der Übertragung der Nummer 0151-123 123 123 an Telco A einverstanden. Signiert: Telco B function confirmTransfer(tx) { if (state[tx.data.number] == tx.signer) { state[tx.data.number] = tx.data.receiver; } else throw; } state[tx.data.number] == tx.signer Kryptographische Prüfung throw Transaktion als ungültig markiert Failed
33. Node 1 Number Owner 0151123123123 Telco C 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Wir sind mit der Übertragung der Nummer 0151-123 123 123 an Telco A einverstanden. Signiert: Telco C function confirmTransfer(tx) { if (state[tx.data.number] == tx.signer) { state[tx.data.number] = tx.data.receiver; } else throw; } state[tx.data.number] == tx.signer Kryptographische Prüfung World State wird geändert OK Number Owner 0151123123123 Telco A 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z state[tx.data.number] = tx.data.receiver
34. Alle Nodes benötigen gleichen Stand der Smart Contracts um korrekt zu funktionieren!
35. Docker-Container (managed) Wo laufen die Smart Contracts? Ethereum Node In der Node Konfigurierter Prozess Smart Contract Execution Environment Tendermint Node Server-Code (Interface- Konvention: ABCI) Contract Creation Transaktion Prozessstart & Config GRPC/Socket Managed Container Hyperledger Fabric Node Chaincode (Go, JS via Go-Bridge) Socket peer chaincode install
36. Wie kommen die Transaktionen in die Blöcke?
37. Node 1 – Max Block: 20 Node 1 – Max Block: 21 Node 2 – Max Block: 20 Key Value 0151123123123 Telco C 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Node 3 – Max Block: 20 Key Value 0151123123123 Telco C 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Block 21 (in Progress) Tx #78 Tx #79 Key Value 0151123123123 Telco C 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Pending Transactions (Mempool, p2p Sync) Tx X Tx Y Tx Y Tx Z Tx Z Tx X Tx X Tx Z Tx Y Smart Contract Ausführung für #78 Failed! Smart Contract Ausführung für #79 Block hash Key Value 0151123123123 Telco A 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Block abgeschlossen
38. Node 1 – Max Block: 20 Node 1 – Max Block: 21 Node 2 – Max Block: 20 Key Value 0151123123123 Telco C 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Node 3 – Max Block: 20 Key Value 0151123123123 Telco C 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Key Value 0151123123123 Telco A 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Pending Transactions (Mempool, p2p Sync) Tx Z Block 21 Block 21 Block 21 Block 21 Tx #78 Tx #79 Failed! Block hash Block 21 Block 21 Block 21 Block 21 Tx #78 Tx #79 Failed! Block hash Block 21 Block 21 Block 21 Block 21 Tx #78 Tx #79 Failed! Block hash
39. Node 1 – Max Block: 20 Node 1 – Max Block: 21 Node 2 – Max Block: 21 Key Value 0151123123123 Telco A 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Node 3 – Max Block: 21 Key Value 0151123123123 Telco A 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Key Value 0151123123123 Telco A 01511111111111 Telco A 01511111111112 Telco Z Pending Transactions (Mempool, p2p Sync) Tx Z Block 21 Block 21 Block 21 Block 21 Tx #78 Tx #79 Failed! Block hash Block 21 Block 21 Block 21 Block 21 Tx #78 Tx #79 Failed! Block hash Block 21 Block 21 Block 21 Block 21 Tx #78 Tx #79 Failed! Block hash
40. • Smart Contracts müssen deterministisch sein (für alle Nodes im Netzwerk) • Externe Kommunikation: asynchron (Events), mit signierter Antwort-Transaktion an Smart Contract • Diese Konzept heißt "Oracle" Smart Contracts, Externe Daten & Co
41. Blockchain: replizierte, unveränderliche Sequenz von Transaktionen, die bestimmten Regeln entsprechen.
42. Block-Ersteller
43. • Wer bestimmt den nächsten Block? (Bzw: "wer könnte die Geschichte der Chain neu schreiben?") • Krypto-ökonomische Verfahren • Proof-of-Work: Kryptorätsel (Stromverbrauch!) • Proof-of-Stake: Monetäre Auswirkungen • Proof-of-Authority: Vertragliche Vereinbarung Auswahl des Blockerstellers
44. Kollisionen
45. Node 1 17 ... 18 19 20 Node 3 17 ... 18 19 20 Node 2 17 ... 18 19 20 Node 4 17 ... 18 19 20 21a 21a 21a 21b 21b 21b 21a 21a 21b 21b
46. Node 1 17 ... 18 19 20 Node 3 17 ... 18 19 20 Node 2 17 ... 18 19 20 Node 4 17 ... 18 19 20 21a 21a 21b 21b 21a 21a 21b 21b
47. Node 1 17 ... 18 19 20 Node 3 17 ... 18 19 20 Node 2 17 ... 18 19 20 Node 4 17 ... 18 19 20 21a 21a 21b 21b 21a 21a 21b 21b 22 22 22 22 23 22 22 22 22 23 23 23
48. • Nur eine Node erstellt üblicherweise einen neuen Block (dynamisches Auswahlverfahren pro Block) • Vor allem bei Proof-of-Work Blockchains • Kollisionen: Protokollspezifische Definition der korrekten Chain • Number of Confirmations! • Bei Proof-of-Authority • Netzwerk-Disconnect • Number of Confirmations of nicht ausreichend!
49. • Stromverbrauch durch Mining à Proof-of-Stake statt Proof-of-Work • Transaktionsdurchsatz à Layer 2 Protokolle (zB Hierarchische Blockchain-Strukturen für Sharding und/oder Off-Chain Integrationen mit externen State-Channels) • Governance: On-Chain (Voting durch Coinholder) vs Off-Chain (Hard Fork durch Miner) Größte aktuelle Entwicklungen
50. Blockchain: replizierte, unveränderliche Sequenz von Transaktionen, die bestimmten Regeln entsprechen und die einer genau definierter Konfliktbehandlung folgen.
51. … aber was kann man damit konkret machen? So weit, so gut …
52. Drei typische Klassen von Anwendungsfällen für Blockchains
53. Dokumentierend Kollaborativ Transformierend • Dokumentierende Anwendungsfälle • „Timestamping“: Technischer Beweis der Integrität von Dokumenten und Daten (Unveränderbarkeit und Vollständigkeit) zu einem gewissen Zeitpunkt • Als Kombination mit öffentlichen Blockchains oder wenn Regulator selbst Mitglied der Blockchain ist • Einfach umzusetzen, schneller Mehrwert • Kein oder geringer Fokus auf Smart Contracts
54. Dokumentierend Kollaborativ Transformierend • Datenaustausch und Prozesstransparenz • Prozessschritte/-stati als Transaktionen an Blockchain • Digitalisierung von analogen Prozessen über Firmengrenzen • Rufnummernportierung wie in unserem Beispiel • Bsp: „Loi Hamon“ in Frankreich • Möglichkeit der Integration mit BPM-Tools wie Camunda • Interaktionen werden oft von Industriegremien oder Vereinen definiert
55. Dokumentierend Kollaborativ Transformierend • Eröffnen neue Geschäftsmodelle und Märkte • Stellen nächsten Schritt in der Digitalisierung dar • Reality-Check: Durch viele Stakeholder komplexer in der Definition und Implementation • Beispiel: Unfallfreie Jahreskilometern von Carsharing-Nutzern zusätzlich zur SF Stufe
56. • Kommerzielle Interessen (mehr als 2 Mio Carsharing-Nutzer!) • Kunden: bessere Tarife • Versicherung: Wettbewerbsvorteil • Carsharing-Anbieter: Wettbewerbsvorteil; evtl. Provision • Herausforderungen • DSGVO-kompatible Datenweitergabe • Skalierung hin zu vielen Anbietern auf beiden Seiten • Daten sollen Konkurs oder Aussteigen eines Anbieters überleben (also nicht erst “bei Bedarf“ generiert werden) Unfallfreie Carsharing km/Jahr
57. Kundin generiert digitale ID (im Browser oder als Kundenkarte, …) Carsharing Anbieter • Verknüpfung der ID mit Kundennummer (Identitätsprüfung) • Opt-In auf Web Site Versicherung Blockchain Mai 2018 Kunde 1122 – 97 km Mai 2018 Kunde 5745 – 34 km Juni 2018 Kunde 1122 – 535 km Juni 2018 Kunde 5745 – 16 km Kundin Periodische Veröffentlichung der Daten
58. Carsharing Anbieter Versicherung Blockchain 239587030 4957443873 459089845 3458999… 947989834 5345534524 958458205 755345… 9447757234 2349348572 345580923 84949283… 209389084 923840982 342394820 9348934… Kundin Veröffentlichung der signierten Daten, verschlüsselt mit dem jeweiligen PubKey aus der ID eines Kunden Kundin kann ihre Daten jederzeit (zB im Web) entschlüsseln (niemand sonst! Nicht mal der Anbieter.) Mai 2018 Kunde 1122 – 97 km - Anbieter1 Juni 2018 Kunde 1122 – 535 km - Anbieter1 Daten können von der Kundin weitergegeben, und vom Empfänger signaturgeprüft werden. Auch wenn Anbieter nicht mehr existieren würde! (Datenhoheit bei Kundin!)
59. Carsharing Anbieter #1 Versicherung 1 Blockchain Kundin Carsharing Anbieter #2 Mietwagen Anbieter Versicherung 2 Versicherung 3 0304... 4586... 6436... 9384... 5463... 5854... … Feb 2018, 50 km, Stadt- mobil Feb 2018, 25 km, DB März 2018, 1534 km, Sixt Weitergabe durch Kundin
60. ... und jetzt wird's ernst.
61. Teil 2 – Parity, Solidity und Java Ingo Rammer ingo.rammer@thinktecture.com
62. • Ethereum • Konfiguration des Netzwerks • Solidity • Java als Client Drei Elemente dieser Session
63. • Teilnehmer sind bekannt • Proof-of-Authority statt Proof-of-Work (Mining) • Bei Ethereum: gleiche Software wie beim öffentlichen Netz, nur andere Konfiguration! Permissioned Blockchains
64. Ethereum Grundlagen
65. • Accounts in Ethereum • Transaktionen allgemein • Smart Contracts • Solidity Ethereum Basics
66. • Hat eine Adresse (vom Public Key abgeleitet) • z.B. 0x6872bf08433dcd52f1f8b8bdf23b16efd9e2b23e • Typischerweise gibt es dazu einen Private Key • Ein Account kann Transaktionen empfangen und (vom Inhaber des Private Keys) senden • Kann ETH besitzen • Wer ein Wallet bzw. Cryptowährungen besitzt der verwaltet diese über einen Sammelaccount bei einer Börse oder über seinen eigenen Account Account
67. • Werden von einem Account an eine Zieladresse gesendet und in Blöcken aggregiert • Verursacht Kosten („Gas“) • Gas Cost • Gas Price • Kann ETH-Transfer beinhalten • Beinhaltet einen freien Datenblock (byte[]) Transaktion
68. • Zur Verhinderung von Replay-Attacken: jede Transaktion wird mit einer Nonce versehen • Nonces werden pro Absenderadresse ausgewertet • Nonces starten bei 0 und sind streng sequentiell (0, 1, 2, ...) • Eine Transaktion wird erst verarbeitet, wenn ihre Nonce an der Reihe ist • Wichtig bei Public Ethereum: je nach angebotenem Gas Price kann die Ausführung lange dauern. • TX kann nachträglich zu einem höherem Preis mit gleicher Nonce nochmals gesendet werden! Nonces bei Transaktionen
69. Unser Netzwerk mit Parity
70. Node 1 (Validator) Node 2 (Validator) Account #1: "node1" (Signer für Validator) Account #4: "networkFundingSource" Ether-Quelle Account #2: "node2" (Signer für Validator) Chain Spec (Konfigurationsdatei) Node 3 (Validator) Account #3: "node3" (Signer für Validator)
71. • Chain Spec für Aura-Konsens • Validatoren • Blocklimits, Taktung, Finalität • Dokumentation • https://wiki.parity.io/Chain-specification • https://wiki.parity.io/Proof-of-Authority-Chains • https://wiki.parity.io/Pluggable-Consensus.html#aura Netzwerkdefinition mit Parity
72. Chain Spec – Schritt 1
73. Node-Konfiguration –Schritt 1 https://paritytech.github.io/parity-config-generator/
74. • parity account new --config node1.toml -- password password.txt • Private Key wird angelegt, Ethereum-Adresse des neuen Accounts zurückgegeben Initialaccounts
75. Node-Konfiguration mit Signer-Info
77. Nodes starten und verbinden
78. • Zwei REST-APIs: • parity_enode (gibt enode-URL der aktuellen Node zurück) • parity_addReservedPeer • Beispiel: 04_connectNodes.js • (Im öffentlichen Ethereum-Netzwerk wird dieser Austausch per Peer-to-Peer-Kommunikation durchgeführt) Bekanntmachen zweier Nodes
79. • “multi“-Konfiguration (in der Chain Spec) gibt die Blocknummer an, ab dem die jeweilige Konfiguration gilt Hinzufügen von weiteren Validatoren
80. • Weitere Berechtigungen • Netzwerkzugriff • Validatoren per Smart Contract verwalten (statt in Chain Spec) • Berechtigungen für Transaktionstypen (Contract Erstellung, Contract Interaktionen, ETH-Transfer) • Service-Transaktionen ohne Kosten (Zero Gas Price) • https://wiki.parity.io/Permissioning Weitere Permissionierung
81. • Grundlegender Unterschied zwischen Blockchain- Code und „normaler“ Software: Governance- Fragen! • Änderungsberechtigungen am Netzwerk oder Programmcode: • Wer? Gründer? Abstimmung? (Welche Stimmrechte?) • Was? Netzwerkzugriffsrechte? Code-Änderungen? • Wie? Off-Chain vs On-Chain? Organisatorisch? Technisch? Governance
82. • Schwere Geburt: initiale Netzwerkkonfiguration • Konzepte: Chain Spec, Validatoren, Accounts, Enodes • In der Praxis typischerweise 100% als Skript • Im Beispiel: 01_initializeNetwork.sh, 02_updateAddressesInConfig.js, 03_startNodes.sh und 04_connectNodes.js OK, aber wo stehen wir jetzt?
83. Smart Contracts und Solidity
84. • Solidity wird zu EVM (Ethereum Virtual Machine) Bytecode kompiliert • Bytecode wird in einer speziellen Transaktion gesendet um zu instanziieren (im Datenblock der Transaktion) • Die Instanz bekommt eine Adresse (genau wie ein Account) • Zwei Instanzen des gleichen Contracts sind 100% voneinander unabhängig • Nach der Instanziierung ist der Code unveränderlich • Die Contract-Instanz kann ETH besitzen und Transaktionen senden (wie ein Account) • An die Contract-Instanz können Transaktionen gesendet werden. Methodenparameter werden im Datenblock der TX übertragen • Methoden, die keine Daten ändern können direkt (ohne TX) aufgerufen werden Smart Contract – Konzeptionelle Info
85. • Hauptgenutzte Programmiersprache um Ethereum Smart Contracts zu schreiben • Wird mit solc zu Bytecode und ABI (Interface- Beschreibung) kompiliert • Entwicklungstools • remix (remix-ide und remixd) • Truffle • ... Solidity
86. pragma solidity ^0.4.24; contract SimpleTest { int private value; constructor() public { } function setValue(int newValue) public { value = newValue; } function getValue() public view returns (int) { return value; } } Private Felder werden pro Instanz im Storage der Blockchain abgelegt Methoden, die Daten verändert, werden als Transaktion aufgerufen View-Methoden ohne Datenänderungen können direkt beantwortet werden, ohne Blockchain-Transaktion
87. pragma solidity ^0.4.24; contract SimpleTest { int private value; address private owner; constructor() public { owner = msg.sender; } function setValue(int newValue) public { require(newValue > value); value = newValue; } function reset() public { require (msg.sender == owner); value = 0; } function getValue() public view returns (int) { return value; } } Contract kann ermitteln, wer eine Transaktion gesendet hat und die Adresse speichern Regeln werden mit require() geprüft. TX wird abgebrochen, wenn nicht erfüllt. Auch Adressen können verglichen werden! Contract ermittelt, wer die Transaktion gesendet hat und speichert die Adresse Ergebnis: Berechtigungsprüfung! Nur der Ersteller des Contracts kann reset() durchführen.
88. Basiscontracts & Modifier contract SimpleTest is owned { int private value; constructor() public { } function reset() onlyOwner public { value = 0; } // setValue() und getValue() wie bisher } contract owned { constructor() public {owner = msg.sender;} address owner; modifier onlyOwner { require(msg.sender == owner); _; } } Superklasse Abgeleitete Klassen können den Modifier onlyOwner verwenden. (An Stelle des „_“ tritt der Inhalt der dekorierten Methode) Ableitung mit Schlüsselwort „is“ Verwendung des Modifiers ähnlich wie Sichtbarkeits-Definition function reset() public { require(msg.sender == owner); value = 0; }
89. Events contract SimpleTest is owned { int private value; event ValueChanged(address indexed by, int newValue); constructor() public { } function setValue(int newValue) public { require(newValue > value); value = newValue; emit ValueChanged(msg.sender, newValue); } } Definition eines Events. (Nach Parametern, die „indexed“ sind kann bei der Subskription später gefiltert werden) Auslösen des Events mit „emit“
90. • Remix mit JavaScript VM • remixd -s . • remix-ide (oder https://remix.ethereum.org) Tools
91. NumberPorting.sol
92. Java Clients für Smart Contracts
93. • Web3.js für Browser und Node • Web3j für Java • Nethereum für .NET SDKs
94. • Web3j - https://github.com/web3j/web3j • Kommandozeilentool für Smart Contract Wrapper (ABI-zu-C#) • Hat Erweiterungen für die typischen Ethereum- Derivate (geth, Parity, Quorum) Entwicklung mit Java mit Web3j
95. • ./network à Parity, initiale Verteilung von ETH • ./ à Contracts & Contract-Scripts • ./generated à Daten für die Demo (Adressen, PKs, Identitäts- Mappings für lesbare Namen...) • ./java/src/ à Client • ./java/src/com/thinktecture/contracts à Generiert von Web3j • Wichtig: NumberTransferClient simuliert mehrere Identitäten und Tasks • NumberTransferClient <identität> <kommando> [params] Anatomie der Demo-Anwendung
96. • npm install -g solc • solcjs --bin --abi SimpleTest.sol • Resultat • *.bin à Bytecode des kompilierten Contracts • *.abi à Interfacebeschreibung Kompilierung eines Smart Contracts
97. • Web3j hat Kommandozeilenwerkzeuge zum Erstellen von Java-Wrappern für die Smart Contracts • web3j solidity generate <path-to-bin> <path-to-abi> -o <outputdirectory> -p <packageName> Generierte Services / Functions
98. Contract Deployment // Generierte Wrapper beinhalten den Bytecode Web3j web3 = <…>; String privateKey = <…>; Credentials cred = Credentials.create(privateKey); ContractGasProvider gasProvider = new StaticGasProvider(<…>); NumberPorting_sol_PhoneNumberTransfer contract = NumberPorting_sol_PhoneNumberTransfer.deploy(web3, cred, gasProvider).send(); System.out.printf("Contract instantiated at %s\n", contract.getContractAddress());
99. Referenzierung einer Contract-Instanz String contractAddress = <…>; // 0x378dfd5f81a27847… TransactionReceiptProcessor proc = new NoOpProcessor(web3); TransactionManager manager = new FastRawTransactionManager(web3, credentials, ChainId.NONE, proc); NumberPorting_sol_PhoneNumberTransfer contract = NumberPorting_sol_PhoneNumberTransfer.load( contractAddress, web3, manager, gasProvider);
100. Calls (Read-Only) NumberPorting_sol_PhoneNumberTransfer contract = <…>; BigInteger phoneNumber = BigInteger.valueOf("491234567890"); String owner = contract.numberOwner(phoneNumber).send(); // oder .sendAsync() für CompletableFuture<T>
101. Transaktionen NumberPorting_sol_PhoneNumberTransfer contract = <…>; BigInteger phoneNumber = BigInteger.valueOf("491234567890"); TransactionReceipt receipt = contract.requestTransfer(phoneNumber).send(); System.out.printf("Requested phone number %s with tx %s\n", phoneNumber, receipt.getTransactionHash()); // andere TransactionReceiptProcessor-Implementationen // (PollingTransactionReceiptProcessor, QueuingTransactionReceiptProcessor) // erlauben zB Abwarten des Transaktionsergebnisses
102. Important Bits & Pieces
103. • Möglichkeiten: • Trennung in Logik und Storage • Proxy Contracts mit delegatecall • State of the Art: Proxies mit Unstructured Storage • https://blog.zeppelinos.org/upgradeability-using- unstructured-storage/ • https://github.com/zeppelinos/labs/tree/master/ upgradeability_using_unstructured_storage/contracts • Wichtig: Governance muss geklärt sein! Updates vs Immutability
104. • Transaktionen, die abgebrochen werden (zB durch require()) geben keine Logs oder Fehlermeldungen zurück • Und: kosten trotzdem Gas • Daher: Trennung der Prüfung in eine view-Funktion (die zB einen Statuscode zurück gibt) und eine schreibende Funktion Check/Perform-Pattern
105. • In der Node selbst (--unlock <address>) • Ethereum Standard Key Store Files • + password.txt • In der Applikation (typischerweise Web API), die getrennt von der Node läuft Wo sind die Private Keys?
106. Vielen Dank! • Slides: https://speakerdeck.com/ingorammer • Contact: ingo.rammer@thinktecture.com • Twitter: @ingorammer