Ethereum(이더리움) 개발 및 테스트, 스마트 컨트랙트

목차

1. Ethereum (이더리움) 개발

2. Ethereum (이더리움) 개발을 위한 툴

3. Ganache

4. RPC (Remote Procedure Call)

5. Web3.js

6. Smart Contract

 

1. Ethereum (이더리움) 개발

이더리움을 개발하기 위해서 이해해야 할 몇 가지 중요한 개념이 있다.

• 1. Block : 트랜잭션 및 여러 데이터를 모아서 하나의 블록에 저장한다. 이더리움 기준으로 몇 초간격으로 새로운 블록이 생성되고 이더리움 네트워크에 추가된다. 만들어진 블록은 이더리움 네트워크 내 노드에 의해 검증 후 블록체인의 마지막에 추가되어 블록체인 형태를 유지한다.
  
  
•  2. Account : 이더리움에서의 계정은 EOA와 CA 두 가지로 나뉜다. EOA는 privateKey를 이용해서 제어되는 외부 소유 어카운트이고, CA는 Contract Code에 의해서 제어되는 스마트 컨트렉트 어카운트이다 ( 프라이빗 키가 존재하지 않고 EOA에 의해서 활성화된다.) 두 종류의 계정 모두 Eth 잔액을 가진다.
•  3. Message or Transaction : 트랜잭션은 메시지의 수신자, 이더 값, 보낼 데이터, nonce, 가스가격 그리고 가스 한도를 포함한다. 메시지는 트랜잭션에 의해서 생성되고, EOA 계정에 의해서 생성된다.
  
  
•  4. Fee(Gas) : 이더리움에서 트랜잭션은 연산을 위해서 자원이 필요하다. 이 자원을 수수료라고 하며 측정 단위가 Gas이다. 트랜잭션을 할 때, 가스 한도(사용할 가스의 최대량)와 가스가격(가스 단위당 지불할 Eth의 양)을 작성해야 한다. 총 트랜잭션의 수수료는 "트랜잭션에 사용된 가스 X 가스 가격"이다.
  
  
•  5. 이더(ETH) : 이더리움 생태계에서 사용하는 기본 암호화폐의 단위이자, 네트워크에서 계산을 수행하고, 보상수단으로 사용한다.

 

 

 

2. Ethereum (이더리움) 개발을 위한 툴

• 1. Geth : Go언어로 작성된 Ethereum 클라이언트이다. Ethereum 네트워크에 참여할 수 있고, 스마트 컨트랙트를 배포하고 실행할 수 있다. Geth를 이용해서 이더리움 네트워크의 chainId를 확인할 수 있다.
      -chainId는 현재 연결되어 있는 블록체인의 고유 식별자이고 이를 이용해서 메인넷, 테스트넷을 구분할 수 있다.
  
  
•  2. Ganache : Ganache는 로컬 개발 및 테스트를 할 수 있는 테스트용 Ethereum 네트워크이다.
      -   ganache로 테스트한 후, testnet에서 테스트한다. 이후에 mainnet에 올리는 순서로 개발을 한다.
      -   ganache, testnet, mainnet 모두 같은 코드로 진행된다.
      -   mainnet에 올리면 수정이 불가하기 때문에 충분한 테스트가 중요하다.
  
  
•  3. Metamask : 메타마스크는 Ethereum 지갑 및 브라우저 확장 프로그램으로 웹 애플리케이션에서 이더리움 스마트 컨트랙트와 상호 작용할 수 있도록 한다. Metamask에서 개인 키 관리, 트랜잭션 서명 및 네트워크 연결을 할 수 있다.
•  4. Web3.js, Ethers.js : JS라이브러리로, 웹애플리케이션에서 Ethereum 블록체인과 상호 작용을 하기 위해서 노드에게 요청하는 API를 지정해 놓았다.
  
  
•   5. Truffle, Hardhat : 스마트 컨트랙트 개발, 테스트, 배포를 쉽게 할 수 있도록 도와주는 프레임워크이다.

 

 

3. Ganache

Ganache는 local PC에서 개발 및 테스트를 진행하기 위한 도구이다.
GUI와 CLI 환경으로 작동할 수 있지만 CLI 환경으로 작업하는 방법으로 작성한다.

 

$ npm install -g ganache-cli
$ npx ganache-cli

# window
$ npx ganache-cli -h 0.0.0.0

 

 

 

4. RPC (Remote Procedure Call)

별도의 원격 제어를 위한 코딩 없이 다른 주소 공간에서 함수나 프로시저를 실행할 수 있게 하는 프로세스 간 통신 기술이다.
즉, 별도로 코드를 작성하지 않아도 함수를 호출하는 명령어를 작성하면 지정되어 있는 함수를 실행하거나, 어떠한 구현되어 있는 로직이 순차적으로 실행이 될 수 있도록 client와 server 간 통신을 할 수 있다.

RPC를 통해서 ethereum 네트워크에서 스마트 컨트랙트 배포 및 원격으로 함수를 호출할 수 있다. ganache-cli를 이용해서 로컬 이더리움 블록체인 네트워크를 실행하고, RPC를 이용해서 상호작용을 할 수 있도록 해준다.

클라이언트가 서버에게 원하는 함수를 호출하는 요청을 보내고, 서버는 해당 함수를 실행한 후 결과를 클라이언트에게 반환한다.

 

요청을 할 수 있는 공간 어디서든 RPC 통신방식을 이용하여 블록체인의 정보를 가지고 올 수 있다.

 

4-1. RPC를 이용해서 함수 호출하기

POST http://127.0.0.1:8545를 이용해서 요청을 하면 원격으로 함수를 호출할 수 있다. POST 요청을 할 때 body에 값을 넣어주어야 한다.

 

{
    "jsonrpc": "2.0", //JSON-RPC 버전 2.0
    "method": "web3_clientVersion", // 메서드
    "params": [] // 메서드에 전달될 인자값
}

"web3_clientVersion"라고 지정된 함수를 실행하기 위해서 위와 같이 작성을 한다.

POSTMAN을 이용하는 방법이 아닌 cli환경에서 curl 명령어를 이용하여 똑같이 함수를 실행할 수 있다.

 

$ curl -X POST -d '{"jsonrpc":"2.0", "method":"web3_clientVersion", "params":[]}' http://127.0.0.1:8545

같은 코드를 이용해서 ganache를 이용해서 테스트 네트워크와 이더리움 네트워크에 똑같이 사용할 수 있다.

 

 

4-2. getBalance 구하기

{
    "jsonrpc": "2.0",
    "method": "eth_getBalance",
    "params": [
        "0x68ff7899d99d607c1e323a8a341ceeab42395ded"
    ]
}

Balance를 구하기 위해서는 getBalance 함수가 필요하며 인자값 1개가 필요하다. 인자값으로 account값을 지정해야 한다.

 

 

4-3.  getBalance 반환값

getBalance 함수를 실행하여 얻은 반환 값은 아래와 같으며 result가 잔액을 말한다.

 

{
    "jsonrpc": "2.0",
    "result": "0x56bc75e2d63100000"
}

result의 값을 보면 "0x56bc75e2d63100000" 이렇게 값이 나오는데,
10진수로 변환하면 100000000000000000000로 값이 나온다.
1ETH === 100 X 10e18 wei이다.

 

 

4-4. sendTransaction

sendTransaction 메서드를 이용해서 트랜잭션을 생성할 때, 필요한 값이 3가지가 있다. 보내는 사람, 받는 사람, 보낼 값(wei)이다. 이 내용을 params안에 객체형태로 작성한다.

 

{
    "jsonrpc": "2.0",
    "method": "eth_sendTransaction",
    "params": [
        {
            "from": "0x68ff7899d99D607C1e323a8a341ceEAb42395Ded",
            "to": "0xd521B59D3E38a35a0e38Df1c6ad658736eC29392",
            "value": "1000000000000000000"
        }
    ]
}

 

위의 트랜잭션 정보에서 보내는 사람과 받는 사람에 대한 계정은 개인키를 이용해서 생성한 계정이다. 이 계정은 EOA 형태의 일반적인 사용자의 계정이다.

 

 

 

5. Web3.js

Ethereum 블록체인과 상호 작용을 하기 위해서 노드에게 요청하는 API를 지정해 놓은 JS 라이브러리이다.
간단하게 사용해 보기 위해서 html, javascript를 이용해서 코드를 작성할 것이다.

web3.js CDN 방식을 위해서 html의 head 부분에 script를 작성한다.

 

<!-- CDN방식 -->
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/web3@1.10.0/dist/web3.min.js"></script>

그리고 body에 javascript를 작성하여 사용한다.(간단하게 쓰기 위해서 body영역에 html에 같이 적었지만 당연히 따로 분리할 수 있다.)

포스트맨으로 요청 보냈을 때 "method"에 "eth_accounts"로 적었는데, web3에서는 eth.accounts로 작성하면 된다. 대부분 비슷한 형태로 되어있다.

 

<body>
    <script type="text/javascript">
        // 어디 네트워크로 요청하는지 지정한다. axios.create()같은 역할...
        const web3 = new Web3("http://127.0.0.1:8545")

        web3.eth.getAccounts().then(console.log)
        web3.eth.getBalance("0xd521B59D3E38a35a0e38Df1c6ad658736eC29392").then((data) => {
            // 10진수로 보여준다. 10**18
            console.log(data)
            const value = web3.utils.fromWei(data)
            console.log(value)
        })
        web3.eth
            .sendTransac₩ion({
                from: "0x68ff7899d99D607C1e323a8a341ceEAb42395Ded",
                to: "0xd521B59D3E38a35a0e38Df1c6ad658736eC29392",
                value: web3.utils.toWei("5", "ether"),
            })
            .then(console.log)
    </script>
</body>

 

포스트맨을 이용해서 요청을 보냈을 때는

// eth_accounts 메서드 요청
{
    "jsonrpc": "2.0",
    "result": [
        "0x3325adeecb11793663bfbf6a827e8a6e0771c0a3",
        "0xa726ff9c48243603646855cd805b3ab59e501cc1",
        "0x60479742947ce0c4d6af3ba7844f439d52853f12",
        "0x9d5c87e1c4669d912c3ad808a689ef525c9974d9",
        "0xe3616f2f5e706cac444bae51dc872b8706034cb0",
        "0x6baa09aa2da74bd1c698057190b21ab9d435bc04",
        "0x1039b6263649146846e937c51ca7e6d565b7d899",
        "0xed4b33e6c88c192a0a7a70dbcf24d66471573baf",
        "0xe2cbae1dac0cab2b2305d2f841fe9a3323b570cb",
        "0x1df2212ac4c44263083ec4e88eb98574720611f7"
    ]
}

 

위와 같이 rpc버전과 result로 결괏값을 던져주는데, web3.ethe. 메서드()의 코드를 작성하면 반환값으로 result만 출력된다.

 

 

 

6. Smart Contract

로컬에서 이더리움 네트워크에 요청을 하고, 요청하는 메시지를 이용해서 스마트 컨트랙트를 배포하면서 Account가 생성되는데, 이 계정이 Contract Account (CA)이다.
배포된 컨트랙트는 블록체인에 영구적으로 저장되며, 이를 통해 스마트 컨트랙트의 기능을 활용할 수 있게 된다.

 

 

6-1. 스마트 컨트랙트 배포 프로세스

•  1. 소스코드 작성 : Solidity 언어를 이용하여 코드를 작성한다.
  
  
•  2. 컴파일 : Solidity 언어로 작성된 코드를 컴파일하여, EVM이 이해하고 실행할 수 있는 형식 (바이트코드)으로 변환한다.
  
  
•  3. 배포 트랜잭션 생성 및 전송 : 변환된 바이트코드와 추가적인 정보를 포함한 트랜잭션을 생성하고, 이를 이더리움 네트워크에 전송한다. 네트워크에서 트랜잭션 풀에 담겨 있다가 블록이 생성되면서 데이터로 포함되게 될 때, 이 스마트 컨트랙트가 배포된다.

 

6-1-1. 소스코드 작성

Solidity 언어를 이용한 코드를 작성한다. 확장자는 ".sol"을 사용한다.
예를 들어 counter를 만들게 된다면, 아래와 같다.

 

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

contract Counter{
    uint256 value;

    constructor(){}

    function setValue(uint256 _value) public {
        value = _value;
    }

    function getValue() public view returns(uint256) {
        // 상태변수를 변화시키지 않고 바로 출력하기 위해서 view를 쓴다.
        return value;
    }

}

"// SPDX-License-Identifier: MIT" 주석은 solidity로 작성되는 소스 코드의 최상단에 작성되며, 라이선스 식별자를 지정하는 내용이다.

MIT는 MIT 라이센스를 나타내며, 소스 코드가 MIT 라이센스에 따라 배포되고 사용될 수 있음을 나타낸다.
MIT 라이센스는 오픈 소스 소프트웨어의 자유로운 사용, 수정, 복제, 배포를 허용하는 라이센스이다.

"pragma solidity ^0.8.0;" 는 컴파일러 버전을 지정하는 내용이다.

 

 

 

6-1-2. 컴파일하기

solc 명령어를 이용하여 컴파일을 한다.

 

$ npx solc --bin --abi ./counter.sol

counter.sol파일을 .bin, .abi 파일로 컴파일한다는 내용의 명령어이다.
bin파일은 컴파일된 스마트 컨트랙트의 바이트코드이고, abi는 컴파일된 스마트 컨트랙트의 ABI(application Binary Interface)이다.

 

 

 

6-1-3. 배포하기

컴파일한 내용을 Web3.js를 이용해서 배포를 진행할 수 있다.

const Web3 = require("web3")
const web3 = new Web3("http://127.0.0.1:8545")

web3.eth
    .sendTransaction({
        from: "0xC6c386d2b6cd13C28a93388C4e60F3103Ec6b363",
        gas: "3000000", // 6721975
        data: "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",
    })
    .then(console.log)

data에는 .bin파일에 있는 내용으로 컨트랙트의 바이트코드를 작성해 주면 된다.