安全なWeb3アプリケーションを開発するためのベストプラクティス：信頼性の高いDAppsの構築
信頼性のあるDAppsを開発することは、ユーザーの信頼を築くため、セキュリティを確保するため、良好なユーザーエクスペリエンスを提供するため、およびブロックチェーン技術の採用を推進するために重要です。信頼性のあるDAppsは、ユーザーに安全で透明性があり、分散化されたインタラクティブな環境を提供し、ブロックチェーン技術の持続可能な発展と普及に堅固な基盤を築きます。以下の5つの側面からDAppsを構築するための技術スタックについて説明します。
- スマートコントラクトの開発：スマートコントラクトがベストプラクティスとセキュリティ原則に沿って設計され、将来のアップグレードや変更を可能にするために、モジュラーで拡張可能なアーキテクチャに従うことを確認します。
- スマートコントラクトのテスト：コントラクトの正確性と安定性を確認するために包括的な単体テスト、統合テスト、システムテストを実施します。さらに、さまざまなシナリオや攻撃をシミュレートして、コントラクトの堅牢性とセキュリティを確認します。
- フロントエンド開発：ユーザーフレンドリーで使いやすいユーザーインターフェースを確保し、スマートコントラクトと安全にやり取りする。ユーザーのプライバシーと資産を保護するために必要な検証および認証メカニズムを実装します。
- ミドルウェア開発：適切な暗号化および認証メカニズムを介してユーザーデータと取引を保護し、ミドルウェアのセキュリティと信頼性を確保します。同時に、ミドルウェアは、フロントエンドがスマートコントラクトとシームレスにやり取りできるように、効率的なインターフェイスと機能を提供する必要があります。
- スマートコントラクトの展開：展開プロセス中に契約の正確性と整合性を確保し、必要なデータの移行と転送を行います。適切な展開ツールとネットワークを選択し、ベストプラクティスとセキュリティガイドラインに従ってください。
1 スマートコントラクト開発
1.1 スマートコントラクトの特徴
スマートコントラクトはDAppsの中核コンポーネントであり、DAppsのロジックと機能を定義します。スマートコントラクトには、Solidity、Vyper、Move、Rustなどの独自のプログラミング言語があります。スマートコントラクトの特性を理解することは、DAppsを開発する上で非常に重要です。以下にいくつかの主な特徴を示します:
- トランザクションの性質:実行プロセス中、スマートコントラクトはすべて正常に実行されるか、すべて変更されていない状態にロールバックされます。これには、スマートコントラクトを記述するプロセスにおける関数APIの設計に細心の注意を払い、パラメータのオーバーロードを回避し、エラーを慎重に処理する必要があります。
- エラー処理: 一般的なエラー処理方法には、「require」ステートメントを使用してエラーメッセージを渡すか、「revert」ステートメントを使用してエラータイプをカスタマイズする方法があります。これらのエラー処理方法はトランザクションの失敗を引き起こし、フロントエンドでカスタムエラータイプをキャプチャする必要があります。
- 実行コスト：スマートコントラクトの状態保存にはガス手数料がかかります。したがって、ストレージオブジェクトを設計する際には、宣言されたメモリスペースを効果的に活用し、過剰なメモリ使用を避ける必要があります。異なる場所での異なるデータ構造の宣言には異なるコストがかかり、状態を変更する関数はガスを消費します。
- 不変性：スマート契約が展開されると、動的に置換またはアップグレードすることはできません。したがって、展開前に契約のアップグレード可能性を考慮し、アップグレード可能性を確保する必要があります。
- 権限と可視性:コントラクトはネットワーク内の誰に対しても透過的であるため、機密データをコントラクトに保存してはならず、コアビジネスロジックの基準としてブロックチェーンの状態に依存することは避けるべきです。Ownable や AccessControl などのアクセス許可制御メカニズムを使用することをお勧めします。
- セキュリティ：契約のセキュリティは非常に重要であり、契約コードのセキュリティガイドラインや適切なテストケースを含む最良のセキュリティ慣行に従う必要があります。未テストの契約コードを信頼せず、主観的に正常に機能すると期待しないでください。
1.2 セキュリティプラクティス
DAppsの開発では、スマートコントラクトが安全で簡単に監査可能であることが重要です。スマートコントラクトを安全に保つためのベストプラクティスと推奨事項をご紹介します。
- 標準化された開発フレームワーク:標準化された開発フレームワークを使用することで、スマートコントラクトの信頼性を向上させることができます。これらのフレームワークは、通常、経験豊富な開発者やセキュリティの専門家によって作成および保守されており、検証および最適化されたコードとパターンが含まれています。これらのフレームワークを使用することで、開発者は一般的なセキュリティの問題を回避し、テストおよび監査されたコードを使用してコントラクトのセキュリティを向上させることができます。たとえば、OpenZeppelinは、広く使用され、実績のあるスマートコントラクト開発フレームワークであり、開発者が安全で信頼性の高いコントラクトを構築するのに役立ついくつかの標準コントラクトテンプレートとライブラリを提供します。
- ロギングにイベントを使用する:イベントを使用してスマートコントラクトの実行の詳細を記録すると、コントラクトの機能と操作をより適切に追跡するのに役立ちます。イベントはコントラクトで定義してトリガーし、呼び出し元のアドレス、タイムスタンプ、関数に渡されるパラメーターなど、操作の詳細を記録できます。このログ情報は、契約を監査し、潜在的な脆弱性を特定するために非常に役立ちます。たとえば、クラウドファンディング契約では、イベントを定義して、支援者の住所や寄付金額など、各支援の詳細を記録できます。このようにして、すべての操作と契約の変更を記録できるため、監査人がレビューと分析を容易にします。
- アクセス制御の実装: アクセス制御は、特定のリソースにアクセスできる人や特定の操作を行う人を制御するためのメカニズムであり、それらにアクセスまたは操作を行う前に認証します。スマートコントラクトでは、アクセス制御は、特定の条件が満たされていることを確認するために関数に追加できる修飾子を使用して実装できます。アクセス制御の実装により、特定の操作を実行したり機密データにアクセスしたりできるのは認証されたエンティティのみとなります。例えば、投票契約では、修飾子を定義して特定のアドレスのみが投票操作を実行できるように確認し、認証されたユーザーのみが投票プロセスに参加できるようにします。
- 最小特権の原則に従う：最小特権の原則では、各ユーザーには彼らの仕事を遂行するために必要な最小限のアクセス許可のみが付与される必要があります。スマートコントラクトでは、最小特権はアクセス制御メカニズムを通じて達成することができます。アクセス制御を実装し、最小特権の原則に従うことで、各エンティティに付与される権限を制限して必要な操作のみが行われるようにすることができます。例えば、複数のユーザーが関与する契約では、各ユーザーに対して異なる権限レベルを定義し、そのユーザーの身元と必要性に基づいて必要な権限のみが付与されるようにすることで、不正使用や不必要な操作を防ぐことができます。これにより、契約が侵害されるリスクが低減されます。なぜなら、たとえアカウントが侵害されたとしても、攻撃者は制限されたアクションのみを実行できるからです。
- マルチ署名：キー取引にマルチ署名を使用することは、スマートコントラクトのセキュリティを確保するための重要な手段です。マルチ署名では、複数の当事者が署名する必要があり、取引を完了するためにキー取引が実行される前に署名する必要があります。このメカニズムは、返信攻撃や取引の可変性など、いくつかの潜在的な攻撃リスクを軽減する追加のセキュリティを提供できます。
- タイマーとタイムアウトの説明：ブロックチェーンネットワークにおけるトランザクションの実行時間が不確定であるため、スマートコントラクトは、予測されたランダムナンバーアタック、フロントランニングアタック、サンドイッチアタックなど、タイミングの問題を悪用する攻撃に対して脆弱です。これらのタイミングの問題に対する攻撃を緩和するために、タイマーやタイムアウトメカニズムを使用するのが効果的なアプローチです。タイマーは、契約内の関数の実行を特定の時間にスケジュールするために使用でき、これによりブロックチェーンネットワークの実行時間への依存を回避できます。タイムアウトメカニズムは、契約内の特定の関数の実行時間を制限し、無期限に実行され続けないようにします。
1.3 スマートコントラクトのアップグレード可能性
スマートコントラクトのアップグレードとは、ブロックチェーン上にデプロイされたスマートコントラクトを更新または変更するプロセスを指します。スマートコントラクトのアップグレードでは、コントラクトの状態を維持しながら、スマートコントラクトのビジネスロジックを変更します。スマートコントラクトのアップグレードにより、開発者はコントラクトのロジック、機能、またはセキュリティを改善して、新しいニーズに適応したり、既存のコントラクトの問題を修正したりできます。スマートコントラクトのアップグレードは複雑な作業であり、脆弱性を防ぐためには細心の注意を払う必要があります。
スマートコントラクトのアップグレードには、通常、次の手順が必要です。
- 新しい契約コードを書く：開発者は必要に応じて新しい契約コードを書き、元の契約の改良を含めます。新しいコードは、その正確性とセキュリティを確保するために厳密なテストを受ける必要があります。
- 新しい契約を展開します：新しい契約コードは、元の契約とは異なる契約アドレスを介して展開する必要があります。新しい契約を展開する前に、開発者はアップグレードプロセス中にデータの移行や転送が適切に処理されていることを確認する必要があります。
- データの移行または転送：スマートコントラクトのアップグレードにデータの移行や転送が関わる場合、開発者は新しいコントラクトにデータが正しく移行または転送されるよう対応メカニズムを設計する必要があります。通常、これには古いコントラクトとのデータの相互作用と変換のプロセスが含まれます。
- コントラクトのアドレスまたはインターフェイスを更新する: 新しいコントラクトが正常に展開されたら、開発者はコントラクトと対話するアプリケーションまたはユーザー インターフェイスを更新して、新しいコントラクトのアドレスまたはインターフェイスに適応するようにする必要があります。
2 スマートコントラクトのテスト
スマートコントラクトのテストは、契約の機能、セキュリティ、パフォーマンス、および正確性を検証するためのさまざまなテスト手法と技術を適用することを指します。スマートコントラクトのテストは、契約に潜在的な問題、脆弱性、およびエラーを明らかにし、契約がさまざまな状況下で期待どおりに機能することを確認することを目的としています。
2.1 テストはなぜ重要ですか？
スマートコントラクトのテストは、いくつかの重要な理由から、スマートコントラクト開発における重要な実践です。
- スマートコントラクトの機能を検証します。スマートコントラクトは、送金、ステータス更新など特定の機能を実行するために使用されるコードです。ユニットテストによって、契約の各機能が期待どおりに機能することが検証されます。これにより、潜在的なバグを特定して修正し、契約の動作とロジックが正しいことを保証するのに役立ちます。
- セキュリティを確保する: スマートコントラクトはしばしば暗号通貨などの資産の処理と管理に関わるため、契約のセキュリティは重要です。ユニットテストは、契約が一般的な攻撃や脅威（再入攻撃や整数オーバーフローなど）に対して脆弱であるかどうかを確認します。これにより、潜在的なセキュリティの脆弱性を特定し修正し、契約のセキュリティを確保するのに役立ちます。
- コードの品質向上: ユニットテストは開発者が高品質なコードを書くのを助けます。テストケースとアサーションを書くことで、開発者は自分のコードの正確性を検証し、さまざまな状況下で正常に動作することを確認することができます。これにより、コードの堅牢性、信頼性、保守性が向上し、将来の保守コストが削減されます。
- 再構築と拡張のサポート:スマートコントラクトの開発中、要件が変化すると、コントラクトの再構築や拡張が必要になる場合があります。包括的な単体テストスイートを持つことで、再構築や拡張中に既存の機能やロジックが壊れることがなくなります。これにより、コードの安定性が維持され、将来の開発と保守の作業が簡素化されます。
- 継続的な統合と展開：継続的な統合と展開の開発環境では、ユニットテストが重要なステップです。ユニットテストを自動的に実行することで、コードの潜在的な問題を迅速に発見し解決することができ、その品質と信頼性を確保することができます。これにより、開発チームの効率向上と製品リリースのスピードアップに貢献します。
2.2 どの側面がテストされていますか？
スマートコントラクトをテストする際には、主に以下の側面に焦点を当てます。
- 契約の機能と動作：スマートコントラクトのテストの主な目標は、契約が期待どおりに機能することを検証することです。これには、契約のさまざまな機能やメソッドが正常に実行され、期待される結果と一致していることをテストすることが含まれます。たとえば、送金契約の場合、資金の送金機能を正しく実装できるかどうかをテストすることができます。
- コントラクトのエッジケース: また、さまざまなエッジケースでコントラクトの動作をテストする必要があります。これには、最小値、最大値、null値などの入力パラメータの境界値のテストや、無効な入力の処理、不正な操作の処理などの異常な状況を処理するコントラクトの能力のテストが含まれます。エッジケースをテストすることで、コントラクトに存在する可能性のある潜在的な問題や脆弱性を発見できます。
- コントラクトのセキュリティ:セキュリティは、スマートコントラクトのテストにおいて重要な側面です。再入攻撃、整数オーバーフロー、不正アクセスなどの潜在的なセキュリティ脆弱性についてコントラクトをテストする必要があります。セキュリティ監査と特定の脆弱性タイプのテストを通じて、契約のセキュリティ上の問題を特定して修正し、ユーザー資産のセキュリティを確保できます。
- 契約の実行とスケーラビリティ：スマートコントラクトは、多数の取引やユーザーを処理するためには優れた性能とスケーラビリティが必要です。そのため、高負荷や同時ユーザーシナリオの下での契約の性能と安定性を検証するために、性能テストとストレステストを実施する必要があります。契約の性能とスケーラビリティをテストすることで、契約の設計と実装を最適化し、スループットと応答時間を向上させることができます。
- コントラクトの統合と互換性：スマートコントラクトが他のコンポーネントやサービスと統合される必要がある場合、契約が他のコンポーネントと適切に連携しているかどうかを検証するために統合テストを実施する必要があります。これにはフロントエンドアプリケーションの統合、他の契約との相互作用などが含まれます。さらに、異なるEthereumクライアントやネットワーク環境での契約の互換性もテストする必要があります。これにより、契約が異なる環境で一貫性と信頼性を確保できます。
2.3 テスト方法
- ユニットテスト：ユニットテストは、スマートコントラクト内のさまざまな機能やメソッドをテストする方法です。契約の入力と環境をシミュレートするテストスクリプトを書き、契約の出力をアサートすることにより、契約が期待どおりに機能するかどうかを検証できます。
- 統合テスト： 統合テストは、異なるコンポーネントが正しく相互作用するかどうかをテストするために使用されます。スマートコントラクト開発では、統合テストは、コントラクトがフロントエンドアプリケーションやブロックチェーンノード、データベースなどの他のサービスとの統合をテストするために記述することができます。 統合テストは、コントラクトが他のコンポーネントと正しく機能し、全体システムの機能とパフォーマンスを検証することを確認します。
- プロパティベースのテスト: プロパティベースのテストでは、コントラクトの動作が定義済みのプロパティを満たしているかどうかに重点が置かれます。これらのプロパティは、コントラクトの動作に関するアサーションであり、さまざまなシナリオで常に真であり続ける必要があります。静的解析と動的解析は、プロパティベースのテストを実行するために使用される 2 つの一般的な手法です。静的アナライザーは、スマートコントラクトのソースコードを入力として受け取り、コントラクトが特定のプロパティを満たしているかどうかを示す結果を出力します。動的分析は、スマートコントラクト関数へのシンボリックまたは具体的な入力を生成して、実行トレースが特定のプロパティに違反しているかどうかを確認します。
- セキュリティ監査：セキュリティ監査は手動テストでもあります。契約のコードとロジックを注意深く確認し、専門の監査ツールと手法を使用して、潜在的な脆弱性とセキュリティリスクを特定できます。セキュリティ監査は、契約内の資産とユーザーのセキュリティを保護する上で重要です。スマートコントラクトの監査ニーズがある場合は、お問い合わせくださいサルス, 高品質なサービスを提供してくれるのは誰ですか。
2.4 テストツール
FoundryとHardhatは、スマートコントラクトをテストするための人気のある開発ツールです。
Foundryは、強力なツールやライブラリを提供する、TypeScriptベースのスマートコントラクト開発フレームワークで、イーサリアムのスマートコントラクトを作成・テストするためのものです。
- Foundryは、さまざまなテストケースを記述および実行するために、人気のあるJavaScriptテストフレームワークであるMochaとChaiを使用しています。
- Foundryは、スマートコントラクトの期待される動作を検証するためのいくつかの組み込みのアサーション関数を提供します。
- Foundryは、実際のEthereumネットワーク上でのリソースと手数料の消費を避けるためにシミュレータを使用したテストもサポートしています。
Hardhat, on the other hand, is a powerful Ethereum development environment for writing, deploying and testing smart contracts.
- それはMochaとChaiのテストフレームワークと統合されており、Ethers.jsやWaffleなどの他の便利なツールとも連携しています。
- スマートコントラクトの動作と状態を検証するためのいくつかの組み込みのアサーション関数を提供しています。
- それは仮想マシンの使用もサポートしており、実際のイーサリアムネットワークでの操作を避けるためのテストにも対応しています。
FoundryやHardhatを使用してスマートコントラクトのテストを行う際には、以下の側面がテストされる可能性があります:
- スマートコントラクトの機能とロジックが期待通りに動作するかどうか。
- 契約が他の契約と正しくやり取りしているかどうか。
- 契約が異常な状況を適切に処理するかどうか。
- 契約の状態変更が正しいかどうか。
- 異なるネットワーク環境で契約が展開され、正しく使用されているかどうか。
これらのツールには、開発者がスマートコントラクトの品質とパフォーマンスをよりよく評価し改善するのを支援するためのコードカバレッジ分析やパフォーマンステストなどの追加機能も提供されています。
3 フロントエンド開発
3.1 フロントエンドフレームワークを選択します
DAppsの開発では、適切なフロントエンドフレームワークを選択することが、安全で信頼性の高いフロントエンドアプリケーションを開発する上で非常に重要です。
3.1.1 イーサリアム.js
Ethers.jsは、DAppフロントエンドを構築するために使用されるJavaScriptライブラリです。多くの開発者がDAppフロントエンドを構築する際の選択肢として好んでいます。多くの有名なDAppプロジェクトがethers.jsを使用してEthereumネットワークとスマートコントラクトを操作しています。
以下の主な機能を提供します:
- Ethereumアカウント管理：Ethers.jsを使用すると、Ethereumアカウントの公開キー、秘密キー、アドレスを生成および管理できます。これらのアカウントを使用して取引を行ったり、スマートコントラクトのメソッドを呼び出したりできます。
- スマートコントラクトの相互作用：Ethers.jsは、イーサリアム上のスマートコントラクトと相互作用するための簡潔なAPIセットを提供しています。ethers.jsを使用してスマートコントラクトを展開したり、コントラクトメソッドを呼び出したり、コントラクトの状態を取得したりすることができます。また、タイプ強化されたスマートコントラクトのエンコーディングおよびデコーディング機能を提供し、スマートコントラクトとの相互作用をより簡単で信頼性の高いものにします。
- トランザクションの作成と署名: ethers.jsを使用すると、Ethereumトランザクションを作成して送信できます。Ethers.jsはトランザクションオブジェクトを構築するためのシンプルなインターフェースを提供し、トランザクションの署名をサポートしています。これにより、Etherを送信し、契約操作を安全な方法で実行できます。
- その他の機能：Ethers.jsには、WeiからEtherへのEthereum単位変換、Ethereumイベントの処理（契約イベントの監視など）、ブロックチェーンイベントの購読など、多くの便利な機能が提供されています。これらの機能により、DAppフロントエンドの構築がより便利で効率的になります。
DAppsのフロントエンド構築において、ethers.jsは以下の利点を提供します:
- シンプルで使いやすい：Ethers.jsは直感的なAPIを提供し、イーサリアムブロックチェーンとのやり取りをシンプルかつ簡単にします。
- セキュリティ：Ethers.jsは、ユーザーの資産の安全性を確保するために、プライベートキーと署名された取引を処理するための安全なメソッドを提供します。
- 機能豊富：Ethers.jsはEtherの単位変換、Ethereumイベントの処理など、多くの便利な機能を提供し、開発プロセスを簡素化します。
DAppのフロントエンド構築において、ethers.jsには以下の欠点があります:
- 学習曲線：初心者にとって、Ethereumの概念や仕組みを理解するためには、時間と努力が必要な場合があります。
- イーサリアムネットワークへの依存:ethers.jsの機能は、イーサリアムネットワークの可用性と安定性に依存しています。ネットワークに問題があると、DAppsの正常な動作に影響を与える可能性があります。
3.1.2 React
Reactは、ユーザーインターフェイスを構築するための人気のあるフロントエンドフレームワークです。React自体はブロックチェーンと直接やり取りする機能を提供していませんが、次の方法でReactをブロックチェーンと統合することで、ブロックチェーンとやり取りする機能を実装することができます:
- Web3.jsの使用：Web3.jsは、Ethereumネットワークとやり取りするためのJavaScriptライブラリです。ReactプロジェクトにWeb3.jsを導入して、Ethereumネットワークに接続したり、スマートコントラクトをデプロイしたり呼び出したり、トランザクションを送ったりすることができます。Web3.jsを使用すると、Ethereumノードと通信し、ブロックチェーンの操作に関連する操作を実行できます。
- ethers.jsの使用：Ethers.jsは、Ethereumネットワークとやり取りするための人気のある別のJavaScriptライブラリです。 Ethereumアカウントの操作、スマートコントラクトのデプロイと呼び出し、トランザクションの送信などに対応する簡潔なAPIセットを提供しています。 Reactプロジェクトでethers.jsを使用して、ブロックチェーンとやり取りする機能を実装できます。
- ブロックチェーンエクスプローラーAPIの使用: EtherscanやInfuraなどの一部のブロックチェーンエクスプローラーは、開発者がRESTfulインターフェースを介してEthereumネットワークとやり取りすることを可能にするAPIを提供しています。これらのAPIをReactプロジェクトで使用して、ブロックチェーンデータを取得したり、トランザクションをクエリしたり、契約情報を取得したりすることができます。
- ウォレット統合ライブラリを使用します。MetaMaskやWalletConnectなどのウォレット統合ライブラリは、イーサリアムネットワークとのやり取りの機能を提供し、便利なユーザーインターフェースと認証を提供します。これらのライブラリをReactプロジェクトで使用して、ユーザーウォレットの統合を実装し、ユーザーが取引を行い、スマートコントラクトとやり取りできるようにすることができます。
Reactとブロックチェーンの相互作用を統合する方法は、Reactのコンポーネント開発モデルと組み合わせることができます。ブロックチェーンとの相互作用のためのロジックとユーザーインターフェースを処理する専門コンポーネントを作成できます。ブロックチェーンネットワークとの相互作用により、口座残高の照会、契約メソッドの実行、ブロックチェーンイベントの監視などの機能を実装できます。
ブロックチェーンとのやり取りにおいては、セキュリティとプライバシーを最優先すべきです。秘密鍵の適切な取り扱いやトランザクションの署名、そしてやり取り中の重要な操作におけるユーザー権限の制限など、セキュリティ慣行を最善の方法で実施し、ブロックチェーンネットワークの仕様と推奨事項に従うことで、アプリケーションのセキュリティと信頼性を確保してください。
ethers.jsと比較して、ブロックチェーンとやり取りする際にReactの以下の利点があります:
- 強力なエコシステム：Reactには大規模な開発者コミュニティと豊富なサードパーティーライブラリのサポートがあります。これは、Reactと統合してブロックチェーンとのやり取りをサポートするライブラリやツールを簡単に見つけることができるということを意味します。Reactエコシステムの広範なサポートは、より多くの解決策やリソースを提供することができます。
- コンポーネント開発：Reactのコンポーネント開発モデルを使用すると、ブロックチェーンとやり取りする機能をよりモジュラーで保守しやすいものにすることができます。ブロックチェーンとのやり取りのためのロジックとユーザーインターフェースを独立したコンポーネントにカプセル化することで、コードの組織化と再利用がより明確かつ便利になります。
- 仮想DOM：Reactは仮想DOM技術を使用して、DOM操作を最小限に抑え、前後の2つの状態の差を比較することでパフォーマンスとレンダリング効率を向上させます。これは大量のブロックチェーンデータを処理し、頻繁に更新されるインターフェースを扱うのに非常に役立ちます。
ただし、ethers.jsと比較すると、Reactはブロックチェーンとのやり取り時に次のような欠点があります:
- 長い学習曲線：Reactに馴染みがない場合、Reactの基本的な概念や作業方法を習得するにはある程度の学習が必要です。これにより、ブロックチェーンとの相互作用機能を実装する時間が延びる可能性があります。
- 統合の複雑さ：Reactの柔軟性と自由度は、ブロックチェーンと統合する際に相対的な複雑さをもたらす可能性があります。Reactとブロックチェーンライブラリの互換性を確保し、発生するかもしれない統合の問題を処理するために追加の作業が必要です。
それに対し、ethers.jsは、イーサリアムネットワークとのやり取りを特に目的としたJavaScriptライブラリであり、直接的かつ簡潔なAPIを提供しています。Reactと比較すると、ethers.jsはイーサリアムとのやり取りに重点を置き、より多くのブロックチェーン関連の機能やツールを提供するかもしれません。
ただし、ブロックチェーンとのやり取りにReactを使用する利点は、その強力なエコシステム、コンポーネントベースの開発の利点、および仮想DOM技術によってもたらされるパフォーマンスの利点にあります。 これにより、Reactは柔軟でスケーラブルで効率的な選択肢となり、特に大規模かつ複雑なアプリケーションの開発に適しています。
3.2 スキャフォールドプロジェクトの設定
DAppを開発する際には、適切なフロントエンドフレームワークを選択した後、次のステップはしばしばスキャフォールドプロジェクトの構築です。スキャフォールドは、デフォルトのプロジェクト構造、設定、サンプルコード、ツールを提供する出発点や基盤として機能し、開発者はスクラッチからアプリケーションを構築する手間を省き、既存のデフォルト設定やサンプルコードに基づいて迅速に開発することができます。スキャフォールドは、開発者が最善の開発プロセスに従うのを支援するためのベストプラクティスや一般的な機能の実装も提供できます。
3.2.1 スキャフォールドの主要なコンポーネント
DAppsのための足場には、通常、次の主要なコンポーネントが含まれています。
- スマートコントラクト：スキャフォールドは、アプリケーションのビジネスロジックを処理する1つ以上のサンプルスマートコントラクトを提供します。これらの契約は、DAppsの機能と動作を定義します。
- フロントエンドインターフェース：スキャフォールドには通常、ユーザーとのやり取りやDAppsの機能をデモンストレーションするための基本的なフロントエンドインターフェースが含まれています。これらのインターフェースは、HTML、CSS、JavaScriptなどの技術を使用して構築することができます。
- テストスクリプト：スキャフォールドには、スマートコントラクトの正確性と信頼性を検証するためのいくつかのサンプルテストスクリプトが用意されています。これらのテストスクリプトは、開発者が自動化されたテストを書き、実行して、さまざまな状況下でDAppsが正しく実行されることを確認するのに役立ちます。
- 設定ファイル：スキャフォールドには、通常、開発環境の構成、スマートコントラクトの展開、Ethereumネットワークへの接続などを設定するためのいくつかの設定ファイルが含まれています。これらの設定ファイルは、開発者のニーズに応じてカスタマイズすることができます。
3.2.2 スキャフォルドを設定する際の考慮事項
DAppの骨組みプロジェクトを構築する際には、ブロックチェーンネットワークの接続、Web3ライブラリの導入、セキュリティ、フロントエンドフレームワークやライブラリの統合、テスト、文書化などを考慮する必要があります。
- 適切な足場ツールを選択します。DAppの開発に適した足場ツールを選択することは非常に重要です。 Create React App、Vue CLIなど、一般に使用される足場ツールがいくつかあります。これらはすべて、基本的なDAppプロジェクトを迅速に作成して実行するためのいくつかのデフォルトの構成とコマンドを提供しています。
- ブロックチェーンネットワーク接続の構成: DAppsに使用されているブロックチェーンネットワークに応じて、それに接続されたネットワークノードを構成する必要があります。通常、ネットワークノードのURL、ポート番号、およびその他の必要な認証情報を提供する必要があります。この方法で、DAppsプロジェクトはブロックチェーンネットワークとやり取りできます。
- 適切なWeb3ライブラリを紹介します：DApp開発では、ブロックチェーンとやり取りするためにWeb3ライブラリを使用する必要があります。選択したブロックチェーンプラットフォームに応じて、対応するWeb3ライブラリを選択し、プロジェクトに導入してください。たとえば、基礎としてEthereumを使用する場合、Web3.jsまたはethers.jsを使用してEthereumと通信できます。
- セキュリティに関する考慮事項: セキュリティはDAppsの開発において非常に重要です。クロスサイトスクリプティング（XSS）攻撃の防止、リプレイ攻撃の防止など、一般的なセキュリティ対策がスキャフォールドプロジェクトに含まれていることを確認してください。OpenZeppelinが提供するセキュリティ関連のライブラリやフレームワークを使用することができます。
- フロントエンドフレームワークおよびライブラリの統合: DAppプロジェクトに適したフロントエンドフレームワークおよびライブラリを選択し、それらをスキャフォールドプロジェクトに統合します。一般的な選択肢には、React、Vueなどがあります。これらのフレームワークとライブラリがスキャフォールドプロジェクトで事前に構成されており、スムーズに実行できることを確認してください。
- テストの追加: スキャフォールディング プロジェクトにテストを追加することは非常に重要です。Jest、Mochaなどの適切なテストフレームワークを選択し、単体テストと統合テストを作成して、コードの品質と安定性を確保できます。
- ドキュメンテーションとサンプルコード：詳細なドキュメンテーションとサンプルコードは、プロジェクトを支援するのに非常に役立ちます。これにより、他の開発者がプロジェクトの構造や機能をよりよく理解し、迅速に始めることができます。
3.2.3 人気のある足場
EthereumベースのWebアプリケーションの足場に関しては、いくつかの人気のあるオプションがあります。ここでは、それらの主な機能、特徴、利点と欠点の比較を含む3つの主要な足場の紹介があります。
Truffle
- 主な機能：Truffleは、スマートコントラクトのコンパイル、デプロイメント、テストツールを提供する完全なEthereum開発フレームワークであり、Ethereumネットワークとの相互作用機能も提供しています。また、迅速なDAppsの開発とテストのための強力な開発環境も含まれています。
- 機能：Truffleは、スマートコントラクトを管理し、DAppsをテストおよび展開するのに役立つ強力なコマンドラインツールと開発環境を提供します。また、SolidityとJavaScriptをサポートしており、豊富なプラグインエコシステムも備えています。
着手する
- 主な機能：Embarkは、分散型アプリケーションを構築するためのEthereum開発フレームワークです。開発、テスト、およびEthereumスマートコントラクトとDAppsの展開のための使いやすいツールとコマンドラインインターフェースを提供します。
- 機能：Embarkは、React、Vueなどの人気のあるフロントエンドフレームワークやライブラリを統合しており、DAppsを開発しやすくしています。また、強力なプラグインシステムを提供しており、機能を拡張することができます。
scaffold-eth
- 主な機能：scaffold-ethは、開発者が迅速にEthereum DAppsを構築するのを支援するために設計されたEthereumベースのWebアプリケーションの足場です。フロントエンドインターフェース、スマートコントラクト、テストスクリプトなど、完全なツールセットやテンプレートを提供します。
- 機能：Scaffold-ethは、スマートコントラクト開発フレームワークとしてHardhatを使用し、SolidityとTypeScriptをサポートし、いくつかの便利なツールやライブラリを統合しています。開発者が迅速にEthereum開発を始めるのを助けるために、サンプルコードやチュートリアルを提供しています。
3.3 フロントエンド依存関係
DAppのフロントエンド開発では、作業量を減らしコードの品質を向上させるために優れたフロントエンドライブラリを使用することが推奨されています。以下は一般的に使用されるフロントエンドライブラリのいくつかです:
- wagmi：wagmiは、DAppフロントエンドと契約間のやり取りプロセスを完了するための豊富なReactフックを提供します。これにより、契約とのやり取りプロセスが簡素化され、開発者がトランザクションや契約呼び出しなどの操作をより簡単に処理できるようになります。
- useDApp：useDAppは、multicall.jsをサポートする複雑なReactフックライブラリです。複数のコントラクト呼び出しの処理、Ethereumの送金処理、EIP-712署名の処理など、いくつかの便利な機能を提供します。
- Siwe：Siweはウォレットログインプロセスを実装するためのライブラリです。ウォレットログインと認証を実装するためのシンプルで安全な方法を提供し、他のライブラリやツールと統合されています。
- i18next と react-i18next: 多言語バージョンとインストゥルメンテーションを提供する予定がある場合は、i18next や react-i18next などのライブラリを使用できます。これらは、多言語サポートを実装するための便利な方法を提供し、開発者がフロントエンドインターフェイスでさまざまな言語を簡単に切り替えて管理できるようにします。
4 ミドルウェア開発
DAppsの開発では、ミドルウェアがよくフロントエンドアプリケーションとブロックチェーンネットワークの間に位置します。これは、フロントエンドアプリケーションと基礎となるブロックチェーンの間の中間層として機能し、ブロックチェーンとのやり取りを処理し管理します。
ミドルウェアの機能4.1
ミドルウェアは次の機能を実行できます:
- ウォレット接続および認証管理：ミドルウェアはウォレット接続機能を提供し、ユーザーのウォレットと通信し、ユーザーの認証状態を管理できます。ウォレット接続、ログインおよびログアウトなどの操作を処理し、ユーザーの認証および権限を管理します。
- トランザクション処理および署名: ミドルウェアは契約とのやり取りを処理し、トランザクションを構築し、署名し、ブロックチェーンネットワークに送信する責任があります。トランザクションのライフサイクルを管理し、トランザクションの構築、トランザクションステータスの処理、およびイベントの監視を行うことができます。
- データのキャッシュとクエリ: ミドルウェアは、アプリケーションのパフォーマンスと応答速度を向上させるために、契約データをキャッシュしてクエリできます。契約のビュー関数の呼び出しの結果をキャッシュし、必要に応じてキャッシュを更新およびリフレッシュします。
- イベントの監視および処理：ミドルウェアはブロックチェーン上の契約イベントを監視し、イベントがトリガーされたときに対応する操作を実行できます。イベントの購読、解析、応答を処理し、フロントエンドアプリケーションの状態とインターフェースを更新します。
- エラー処理とログ記録：ミドルウェアは、ブロックチェーンとのやり取り中のエラーや異常を処理し、適切なエラー処理とログ記録メカニズムを提供することができます。エラーをキャッチして処理し、フロントエンドアプリケーションに有用なエラー情報とフィードバックを提供することができます。
4.2 ミドルウェアツール
DAppの開発では、必要な機能を実現するために次のミドルウェアツールを使用することができます。これらのミドルウェアツールを使用すると、ブロックチェーンとのやり取り、ウォレットの接続と認証管理、データ管理などの機能を提供し、DAppの開発プロセスを簡素化することができます。どのツールを使用するかは、ニーズとテクノロジースタックによって異なります。
- Web3.js: Web3.jsはEthereumネットワークとやり取りするためのJavaScriptライブラリです。 Ethereumネットワークに接続するための一連のAPI、契約のインスタンス化、トランザクションの送信、契約データの読み取りなどを提供します。
- ethers.js：ethers.jsは、Ethereumとの相互作用のための人気のある別のJavaScriptライブラリです。これは、Ethereumネットワークへの接続、契約のインスタンス化、トランザクションの署名など、Web3.jsと同様の機能を提供します。
- Metamask: Metamaskは、Web3.jsやethers.jsと統合してユーザーのウォレット接続や取引署名機能を提供するよく使われるEthereumウォレットプラグインです。Metamaskを通じて、ユーザーはDAppsにウォレットアドレスへのアクセス権限を付与し、取引操作を行うことができます。
- Drizzle: Drizzleは、Web3.jsに基づいた状態管理ライブラリであり、DApp開発に特化して設計されています。これにより、DAppの状態を管理し、スマートコントラクトとやり取りし、自動イベント購読や状態更新などの便利な機能を提供することができます。
- Truffle Suite:Truffle Suiteは、Truffleフレームワーク、Ganacheプライベートチェーン、Drizzleなどのツールを含む、イーサリアムDApp開発用の開発スイートです。Truffleフレームワークは、スマートコントラクトのコンパイル、デプロイ、テストに使用できます。Ganacheプライベートチェーンは、ローカル開発とデバッグに使用できます。Drizzleは、状態管理とスマートコントラクトとの相互作用に使用できます。
- Infura:Infuraは、イーサリアムノードホスティングサービスを提供するプラットフォームです。これにより、イーサリアムネットワークに簡単に接続し、ノードを自分で実行および保守することなく、APIを介してブロックチェーンと対話できます。
- IPFS: あけがらい・ありがらい・ファイル・システム(人間へのパア・パア・しゅこ・スントレージ)，高可用性と中央度のディセント化しているファイル・システムを使用することを考えてください。
4.3 セキュリティに関する考慮事項
セキュリティは、ウォレットや契約とやり取りする際には常にDAppsの優先度とすべきです。信頼されたコネクタを使用し、ウォレットアドレスとトランザクションの状態を確認し、入力の検証とデータの暗号化を行い、定期的なセキュリティレビューと脆弱性の修正を行うことが重要です。
ウォレット接続のセキュリティ:
- 信頼できるウォレットコネクターを使用してください：使用するウォレットコネクターが検証され、信頼できることを確認してください。MetaMask、WalletConnect、Portisなどのよく知られたコネクターを使用してください。
- ユーザー認証制限: ユーザーがウォレット接続を許可する際は、接続先のウォレットを理解し、アプリケーションに関連する権限のみを許可することを確認してください。不要な権限を要求しないようにしてください。
- ウォレットアドレスの検証：ウォレットアドレスを使用する前に、その正確性を確認してください。ウォレットコネクタが提供するAPIを使用して、ユーザーが提供したアドレスが接続されたウォレットのアドレスと一致するかを確認できます。
契約における書き込み操作のセキュリティ:
- トランザクションの確認と署名：契約による書き込み操作を実行する前に、ウォレットコネクタを使用してトランザクションを確認および署名してください。これにより、取引がユーザーによって承認および署名され、追加のセキュリティレイヤーが提供されます。
- 入力検証：ユーザーが提供したデータが書き込み操作に渡される前に常に入力検証が実行されます。入力データが予想されるフォーマットと範囲内にあることを確認し、悪意のある入力による問題を防止します。
- トランザクション状態のモニタリング：トランザクションを送信した後、トランザクションの状態を監視して、トランザクションが正常に確認され、ブロックチェーンに含まれることを確認します。これにより、フロントエンドの状態にタイムリーにアップデートされ、ユーザーにフィードバックが提供されます。
ウォレットのログインと署名操作におけるセキュリティ:
- ウォレットが提供する署名機能を使用してください：署名が必要な操作（ログインなどの重要な操作）には、契約に機密データを渡す代わりに、ウォレットが提供する署名機能を使用してください。これにより、データがローカルで署名および暗号化され、ユーザーの秘密鍵と機密情報が保護されます。
- データの暗号化：ウォレットのログインやその他の機密操作を行う際には、データが適切に暗号化されていることを確認してください。暗号化アルゴリズムやセキュリティプロトコルを使用して、データの機密性を保護することができます。
セキュリティレビューとバグ修正:
- セキュリティレビュー: ウォレットと契約のやり取りを含むアプリケーションに関しては、定期的なセキュリティレビューが必要です。コードとアプリケーションアーキテクチャが最良のセキュリティプラクティスに準拠し、潜在的なバグを評価して修正するようにしてください。
- Bud fixes: セキュリティの脆弱性やバグレポートが見つかった場合は、迅速に修正してアプリケーションを更新してください。可能な脆弱性への迅速な対応と改善は、アプリケーションのセキュリティを確保するための重要なステップです。
5 スマートコントラクトのデプロイ
契約の展開とは、スマートコントラクトをブロックチェーンネットワークに展開して実行し、ブロックチェーン上で使用することを指します。
5.1 考慮事項
- スマートコントラクトのバイトコード：契約のバイトコードは、スマートコントラクトのソースコードをコンパイルして生成される機械コードです。これはスマートコントラクトの実際の実行コードであり、ブロックチェーン上で契約を展開するために使用されます。バイトコードは、契約のロジックと機能を表す16進数文字列であり、ブロックチェーン上で契約操作を実行するための中核部分です。
- ガス：イーサリアムネットワークでは、各取引には実行に必要な一定量のガスが必要です。スマートコントラクトの展開も例外ではなく、契約の展開に必要な計算リソースとストレージリソースをカバーするために十分なガスが必要です。ガスの量は、契約の複雑さやサイズ、ネットワークの混雑レベルに依存します。成功した契約の展開を確実にするために、使用が許可される最大ガス量であるガスリミットを設定する必要があります。
- デプロイメントスクリプトまたはプラグイン：デプロイメントスクリプトまたはプラグインは、契約デプロイメントプロセスを自動化および簡素化するために使用されるツールです。 契約を展開するために必要な手順と指示を含むスクリプトファイルである場合があります。 または、便利な展開機能を提供するために開発ツールやフレームワークに統合されたプラグインである場合があります。 このように、スクリプトを実行したり、プラグインを使用したりすることで、契約のデプロイメントを自動化し、手動操作の複雑さを軽減できます。
スマートコントラクト展開ツール5.2
以下のツールを使用して、ブロックチェーンプラットフォームにスマートコントラクトを展開することができます。
Remix：Remixは、Ethereumスマートコントラクトを開発、展開、管理するために使用できる統合開発環境です。Remixを使用して、スマートコントラクトをコンパイルおよびデバッグし、ユーザーインターフェースを介して展開することができます。
Tenderly: Tenderlyは、開発、テスト、モニタリング、およびスマートコントラクトの運用のためのデバッグ、観測可能性、およびインフラストラクチャ構築ブロックを提供するWeb3開発プラットフォームです。Tenderlyを使用して、スマートコントラクトのデバッグやモニタリングを行うことができます。
Hardhat: Hardhatは、Ethereumソフトウェアのコンパイル、展開、テスト、デバッグ用の開発環境です。Hardhatを使用して展開スクリプトを記述し、展開操作を実行できます。
Truffle: Truffleは、Ethereumスマートコントラクトの開発環境、テストフレームワーク、デプロイメントチャネル、およびその他のツールです。Truffleを使用してデプロイメントスクリプトを記述し、デプロイメント操作を実行できます。
Thirdweb：Thirdwebは、1つのコマンドを使用して任意の契約を任意のEVM互換ブロックチェーンにデプロイすることができるツールです。
ブロックチェーンに展開する前にスマートコントラクトを厳密にテストおよび監査することが重要です。スマートコントラクトの監査に興味がある場合は、お問い合わせ,そして、プロの監査サービスを提供するために協力し、契約のセキュリティと信頼性を確保します。ブロックチェーンに展開されたスマートコントラクトに問題がある場合は、アップグレードが必要になるかもしれません。
6 結論
信頼性の高いDAppsを構築するには、スマートコントラクトの開発、スマートコントラクトのテスト、フロントエンドの開発、ミドルウェアの開発、およびスマートコントラクトの展開という5つの側面でセキュリティ、安定性、ユーザーエクスペリエンスに焦点を当てる必要があります。包括的な設計、テスト、実装を通じて、ブロックチェーン環境でのDAppsの信頼性と信頼性を確保することができます。
免責事項：
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信頼性のあるDAppsを開発することは、ユーザーの信頼を築くため、セキュリティを確保するため、良好なユーザーエクスペリエンスを提供するため、およびブロックチェーン技術の採用を推進するために重要です。信頼性のあるDAppsは、ユーザーに安全で透明性があり、分散化されたインタラクティブな環境を提供し、ブロックチェーン技術の持続可能な発展と普及に堅固な基盤を築きます。以下の5つの側面からDAppsを構築するための技術スタックについて説明します。
- スマートコントラクトの開発：スマートコントラクトがベストプラクティスとセキュリティ原則に沿って設計され、将来のアップグレードや変更を可能にするために、モジュラーで拡張可能なアーキテクチャに従うことを確認します。
- スマートコントラクトのテスト：コントラクトの正確性と安定性を確認するために包括的な単体テスト、統合テスト、システムテストを実施します。さらに、さまざまなシナリオや攻撃をシミュレートして、コントラクトの堅牢性とセキュリティを確認します。
- フロントエンド開発：ユーザーフレンドリーで使いやすいユーザーインターフェースを確保し、スマートコントラクトと安全にやり取りする。ユーザーのプライバシーと資産を保護するために必要な検証および認証メカニズムを実装します。
- ミドルウェア開発：適切な暗号化および認証メカニズムを介してユーザーデータと取引を保護し、ミドルウェアのセキュリティと信頼性を確保します。同時に、ミドルウェアは、フロントエンドがスマートコントラクトとシームレスにやり取りできるように、効率的なインターフェイスと機能を提供する必要があります。
- スマートコントラクトの展開：展開プロセス中に契約の正確性と整合性を確保し、必要なデータの移行と転送を行います。適切な展開ツールとネットワークを選択し、ベストプラクティスとセキュリティガイドラインに従ってください。
1 スマートコントラクト開発
1.1 スマートコントラクトの特徴
スマートコントラクトはDAppsの中核コンポーネントであり、DAppsのロジックと機能を定義します。スマートコントラクトには、Solidity、Vyper、Move、Rustなどの独自のプログラミング言語があります。スマートコントラクトの特性を理解することは、DAppsを開発する上で非常に重要です。以下にいくつかの主な特徴を示します:
- トランザクションの性質:実行プロセス中、スマートコントラクトはすべて正常に実行されるか、すべて変更されていない状態にロールバックされます。これには、スマートコントラクトを記述するプロセスにおける関数APIの設計に細心の注意を払い、パラメータのオーバーロードを回避し、エラーを慎重に処理する必要があります。
- エラー処理: 一般的なエラー処理方法には、「require」ステートメントを使用してエラーメッセージを渡すか、「revert」ステートメントを使用してエラータイプをカスタマイズする方法があります。これらのエラー処理方法はトランザクションの失敗を引き起こし、フロントエンドでカスタムエラータイプをキャプチャする必要があります。
- 実行コスト：スマートコントラクトの状態保存にはガス手数料がかかります。したがって、ストレージオブジェクトを設計する際には、宣言されたメモリスペースを効果的に活用し、過剰なメモリ使用を避ける必要があります。異なる場所での異なるデータ構造の宣言には異なるコストがかかり、状態を変更する関数はガスを消費します。
- 不変性：スマート契約が展開されると、動的に置換またはアップグレードすることはできません。したがって、展開前に契約のアップグレード可能性を考慮し、アップグレード可能性を確保する必要があります。
- 権限と可視性:コントラクトはネットワーク内の誰に対しても透過的であるため、機密データをコントラクトに保存してはならず、コアビジネスロジックの基準としてブロックチェーンの状態に依存することは避けるべきです。Ownable や AccessControl などのアクセス許可制御メカニズムを使用することをお勧めします。
- セキュリティ：契約のセキュリティは非常に重要であり、契約コードのセキュリティガイドラインや適切なテストケースを含む最良のセキュリティ慣行に従う必要があります。未テストの契約コードを信頼せず、主観的に正常に機能すると期待しないでください。
1.2 セキュリティプラクティス
DAppsの開発では、スマートコントラクトが安全で簡単に監査可能であることが重要です。スマートコントラクトを安全に保つためのベストプラクティスと推奨事項をご紹介します。
- 標準化された開発フレームワーク:標準化された開発フレームワークを使用することで、スマートコントラクトの信頼性を向上させることができます。これらのフレームワークは、通常、経験豊富な開発者やセキュリティの専門家によって作成および保守されており、検証および最適化されたコードとパターンが含まれています。これらのフレームワークを使用することで、開発者は一般的なセキュリティの問題を回避し、テストおよび監査されたコードを使用してコントラクトのセキュリティを向上させることができます。たとえば、OpenZeppelinは、広く使用され、実績のあるスマートコントラクト開発フレームワークであり、開発者が安全で信頼性の高いコントラクトを構築するのに役立ついくつかの標準コントラクトテンプレートとライブラリを提供します。
- ロギングにイベントを使用する:イベントを使用してスマートコントラクトの実行の詳細を記録すると、コントラクトの機能と操作をより適切に追跡するのに役立ちます。イベントはコントラクトで定義してトリガーし、呼び出し元のアドレス、タイムスタンプ、関数に渡されるパラメーターなど、操作の詳細を記録できます。このログ情報は、契約を監査し、潜在的な脆弱性を特定するために非常に役立ちます。たとえば、クラウドファンディング契約では、イベントを定義して、支援者の住所や寄付金額など、各支援の詳細を記録できます。このようにして、すべての操作と契約の変更を記録できるため、監査人がレビューと分析を容易にします。
- アクセス制御の実装: アクセス制御は、特定のリソースにアクセスできる人や特定の操作を行う人を制御するためのメカニズムであり、それらにアクセスまたは操作を行う前に認証します。スマートコントラクトでは、アクセス制御は、特定の条件が満たされていることを確認するために関数に追加できる修飾子を使用して実装できます。アクセス制御の実装により、特定の操作を実行したり機密データにアクセスしたりできるのは認証されたエンティティのみとなります。例えば、投票契約では、修飾子を定義して特定のアドレスのみが投票操作を実行できるように確認し、認証されたユーザーのみが投票プロセスに参加できるようにします。
- 最小特権の原則に従う：最小特権の原則では、各ユーザーには彼らの仕事を遂行するために必要な最小限のアクセス許可のみが付与される必要があります。スマートコントラクトでは、最小特権はアクセス制御メカニズムを通じて達成することができます。アクセス制御を実装し、最小特権の原則に従うことで、各エンティティに付与される権限を制限して必要な操作のみが行われるようにすることができます。例えば、複数のユーザーが関与する契約では、各ユーザーに対して異なる権限レベルを定義し、そのユーザーの身元と必要性に基づいて必要な権限のみが付与されるようにすることで、不正使用や不必要な操作を防ぐことができます。これにより、契約が侵害されるリスクが低減されます。なぜなら、たとえアカウントが侵害されたとしても、攻撃者は制限されたアクションのみを実行できるからです。
- マルチ署名：キー取引にマルチ署名を使用することは、スマートコントラクトのセキュリティを確保するための重要な手段です。マルチ署名では、複数の当事者が署名する必要があり、取引を完了するためにキー取引が実行される前に署名する必要があります。このメカニズムは、返信攻撃や取引の可変性など、いくつかの潜在的な攻撃リスクを軽減する追加のセキュリティを提供できます。
- タイマーとタイムアウトの説明：ブロックチェーンネットワークにおけるトランザクションの実行時間が不確定であるため、スマートコントラクトは、予測されたランダムナンバーアタック、フロントランニングアタック、サンドイッチアタックなど、タイミングの問題を悪用する攻撃に対して脆弱です。これらのタイミングの問題に対する攻撃を緩和するために、タイマーやタイムアウトメカニズムを使用するのが効果的なアプローチです。タイマーは、契約内の関数の実行を特定の時間にスケジュールするために使用でき、これによりブロックチェーンネットワークの実行時間への依存を回避できます。タイムアウトメカニズムは、契約内の特定の関数の実行時間を制限し、無期限に実行され続けないようにします。
1.3 スマートコントラクトのアップグレード可能性
スマートコントラクトのアップグレードとは、ブロックチェーン上にデプロイされたスマートコントラクトを更新または変更するプロセスを指します。スマートコントラクトのアップグレードでは、コントラクトの状態を維持しながら、スマートコントラクトのビジネスロジックを変更します。スマートコントラクトのアップグレードにより、開発者はコントラクトのロジック、機能、またはセキュリティを改善して、新しいニーズに適応したり、既存のコントラクトの問題を修正したりできます。スマートコントラクトのアップグレードは複雑な作業であり、脆弱性を防ぐためには細心の注意を払う必要があります。
スマートコントラクトのアップグレードには、通常、次の手順が必要です。
- 新しい契約コードを書く：開発者は必要に応じて新しい契約コードを書き、元の契約の改良を含めます。新しいコードは、その正確性とセキュリティを確保するために厳密なテストを受ける必要があります。
- 新しい契約を展開します：新しい契約コードは、元の契約とは異なる契約アドレスを介して展開する必要があります。新しい契約を展開する前に、開発者はアップグレードプロセス中にデータの移行や転送が適切に処理されていることを確認する必要があります。
- データの移行または転送：スマートコントラクトのアップグレードにデータの移行や転送が関わる場合、開発者は新しいコントラクトにデータが正しく移行または転送されるよう対応メカニズムを設計する必要があります。通常、これには古いコントラクトとのデータの相互作用と変換のプロセスが含まれます。
- コントラクトのアドレスまたはインターフェイスを更新する: 新しいコントラクトが正常に展開されたら、開発者はコントラクトと対話するアプリケーションまたはユーザー インターフェイスを更新して、新しいコントラクトのアドレスまたはインターフェイスに適応するようにする必要があります。
2 スマートコントラクトのテスト
スマートコントラクトのテストは、契約の機能、セキュリティ、パフォーマンス、および正確性を検証するためのさまざまなテスト手法と技術を適用することを指します。スマートコントラクトのテストは、契約に潜在的な問題、脆弱性、およびエラーを明らかにし、契約がさまざまな状況下で期待どおりに機能することを確認することを目的としています。
2.1 テストはなぜ重要ですか？
スマートコントラクトのテストは、いくつかの重要な理由から、スマートコントラクト開発における重要な実践です。
- スマートコントラクトの機能を検証します。スマートコントラクトは、送金、ステータス更新など特定の機能を実行するために使用されるコードです。ユニットテストによって、契約の各機能が期待どおりに機能することが検証されます。これにより、潜在的なバグを特定して修正し、契約の動作とロジックが正しいことを保証するのに役立ちます。
- セキュリティを確保する: スマートコントラクトはしばしば暗号通貨などの資産の処理と管理に関わるため、契約のセキュリティは重要です。ユニットテストは、契約が一般的な攻撃や脅威（再入攻撃や整数オーバーフローなど）に対して脆弱であるかどうかを確認します。これにより、潜在的なセキュリティの脆弱性を特定し修正し、契約のセキュリティを確保するのに役立ちます。
- コードの品質向上: ユニットテストは開発者が高品質なコードを書くのを助けます。テストケースとアサーションを書くことで、開発者は自分のコードの正確性を検証し、さまざまな状況下で正常に動作することを確認することができます。これにより、コードの堅牢性、信頼性、保守性が向上し、将来の保守コストが削減されます。
- 再構築と拡張のサポート:スマートコントラクトの開発中、要件が変化すると、コントラクトの再構築や拡張が必要になる場合があります。包括的な単体テストスイートを持つことで、再構築や拡張中に既存の機能やロジックが壊れることがなくなります。これにより、コードの安定性が維持され、将来の開発と保守の作業が簡素化されます。
- 継続的な統合と展開：継続的な統合と展開の開発環境では、ユニットテストが重要なステップです。ユニットテストを自動的に実行することで、コードの潜在的な問題を迅速に発見し解決することができ、その品質と信頼性を確保することができます。これにより、開発チームの効率向上と製品リリースのスピードアップに貢献します。
2.2 どの側面がテストされていますか？
スマートコントラクトをテストする際には、主に以下の側面に焦点を当てます。
- 契約の機能と動作：スマートコントラクトのテストの主な目標は、契約が期待どおりに機能することを検証することです。これには、契約のさまざまな機能やメソッドが正常に実行され、期待される結果と一致していることをテストすることが含まれます。たとえば、送金契約の場合、資金の送金機能を正しく実装できるかどうかをテストすることができます。
- コントラクトのエッジケース: また、さまざまなエッジケースでコントラクトの動作をテストする必要があります。これには、最小値、最大値、null値などの入力パラメータの境界値のテストや、無効な入力の処理、不正な操作の処理などの異常な状況を処理するコントラクトの能力のテストが含まれます。エッジケースをテストすることで、コントラクトに存在する可能性のある潜在的な問題や脆弱性を発見できます。
- コントラクトのセキュリティ:セキュリティは、スマートコントラクトのテストにおいて重要な側面です。再入攻撃、整数オーバーフロー、不正アクセスなどの潜在的なセキュリティ脆弱性についてコントラクトをテストする必要があります。セキュリティ監査と特定の脆弱性タイプのテストを通じて、契約のセキュリティ上の問題を特定して修正し、ユーザー資産のセキュリティを確保できます。
- 契約の実行とスケーラビリティ：スマートコントラクトは、多数の取引やユーザーを処理するためには優れた性能とスケーラビリティが必要です。そのため、高負荷や同時ユーザーシナリオの下での契約の性能と安定性を検証するために、性能テストとストレステストを実施する必要があります。契約の性能とスケーラビリティをテストすることで、契約の設計と実装を最適化し、スループットと応答時間を向上させることができます。
- コントラクトの統合と互換性：スマートコントラクトが他のコンポーネントやサービスと統合される必要がある場合、契約が他のコンポーネントと適切に連携しているかどうかを検証するために統合テストを実施する必要があります。これにはフロントエンドアプリケーションの統合、他の契約との相互作用などが含まれます。さらに、異なるEthereumクライアントやネットワーク環境での契約の互換性もテストする必要があります。これにより、契約が異なる環境で一貫性と信頼性を確保できます。
2.3 テスト方法
- ユニットテスト：ユニットテストは、スマートコントラクト内のさまざまな機能やメソッドをテストする方法です。契約の入力と環境をシミュレートするテストスクリプトを書き、契約の出力をアサートすることにより、契約が期待どおりに機能するかどうかを検証できます。
- 統合テスト： 統合テストは、異なるコンポーネントが正しく相互作用するかどうかをテストするために使用されます。スマートコントラクト開発では、統合テストは、コントラクトがフロントエンドアプリケーションやブロックチェーンノード、データベースなどの他のサービスとの統合をテストするために記述することができます。 統合テストは、コントラクトが他のコンポーネントと正しく機能し、全体システムの機能とパフォーマンスを検証することを確認します。
- プロパティベースのテスト: プロパティベースのテストでは、コントラクトの動作が定義済みのプロパティを満たしているかどうかに重点が置かれます。これらのプロパティは、コントラクトの動作に関するアサーションであり、さまざまなシナリオで常に真であり続ける必要があります。静的解析と動的解析は、プロパティベースのテストを実行するために使用される 2 つの一般的な手法です。静的アナライザーは、スマートコントラクトのソースコードを入力として受け取り、コントラクトが特定のプロパティを満たしているかどうかを示す結果を出力します。動的分析は、スマートコントラクト関数へのシンボリックまたは具体的な入力を生成して、実行トレースが特定のプロパティに違反しているかどうかを確認します。
- セキュリティ監査：セキュリティ監査は手動テストでもあります。契約のコードとロジックを注意深く確認し、専門の監査ツールと手法を使用して、潜在的な脆弱性とセキュリティリスクを特定できます。セキュリティ監査は、契約内の資産とユーザーのセキュリティを保護する上で重要です。スマートコントラクトの監査ニーズがある場合は、お問い合わせくださいサルス, 高品質なサービスを提供してくれるのは誰ですか。
2.4 テストツール
FoundryとHardhatは、スマートコントラクトをテストするための人気のある開発ツールです。
Foundryは、強力なツールやライブラリを提供する、TypeScriptベースのスマートコントラクト開発フレームワークで、イーサリアムのスマートコントラクトを作成・テストするためのものです。
- Foundryは、さまざまなテストケースを記述および実行するために、人気のあるJavaScriptテストフレームワークであるMochaとChaiを使用しています。
- Foundryは、スマートコントラクトの期待される動作を検証するためのいくつかの組み込みのアサーション関数を提供します。
- Foundryは、実際のEthereumネットワーク上でのリソースと手数料の消費を避けるためにシミュレータを使用したテストもサポートしています。
Hardhat, on the other hand, is a powerful Ethereum development environment for writing, deploying and testing smart contracts.
- それはMochaとChaiのテストフレームワークと統合されており、Ethers.jsやWaffleなどの他の便利なツールとも連携しています。
- スマートコントラクトの動作と状態を検証するためのいくつかの組み込みのアサーション関数を提供しています。
- それは仮想マシンの使用もサポートしており、実際のイーサリアムネットワークでの操作を避けるためのテストにも対応しています。
FoundryやHardhatを使用してスマートコントラクトのテストを行う際には、以下の側面がテストされる可能性があります:
- スマートコントラクトの機能とロジックが期待通りに動作するかどうか。
- 契約が他の契約と正しくやり取りしているかどうか。
- 契約が異常な状況を適切に処理するかどうか。
- 契約の状態変更が正しいかどうか。
- 異なるネットワーク環境で契約が展開され、正しく使用されているかどうか。
これらのツールには、開発者がスマートコントラクトの品質とパフォーマンスをよりよく評価し改善するのを支援するためのコードカバレッジ分析やパフォーマンステストなどの追加機能も提供されています。
3 フロントエンド開発
3.1 フロントエンドフレームワークを選択します
DAppsの開発では、適切なフロントエンドフレームワークを選択することが、安全で信頼性の高いフロントエンドアプリケーションを開発する上で非常に重要です。
3.1.1 イーサリアム.js
Ethers.jsは、DAppフロントエンドを構築するために使用されるJavaScriptライブラリです。多くの開発者がDAppフロントエンドを構築する際の選択肢として好んでいます。多くの有名なDAppプロジェクトがethers.jsを使用してEthereumネットワークとスマートコントラクトを操作しています。
以下の主な機能を提供します:
- Ethereumアカウント管理：Ethers.jsを使用すると、Ethereumアカウントの公開キー、秘密キー、アドレスを生成および管理できます。これらのアカウントを使用して取引を行ったり、スマートコントラクトのメソッドを呼び出したりできます。
- スマートコントラクトの相互作用：Ethers.jsは、イーサリアム上のスマートコントラクトと相互作用するための簡潔なAPIセットを提供しています。ethers.jsを使用してスマートコントラクトを展開したり、コントラクトメソッドを呼び出したり、コントラクトの状態を取得したりすることができます。また、タイプ強化されたスマートコントラクトのエンコーディングおよびデコーディング機能を提供し、スマートコントラクトとの相互作用をより簡単で信頼性の高いものにします。
- トランザクションの作成と署名: ethers.jsを使用すると、Ethereumトランザクションを作成して送信できます。Ethers.jsはトランザクションオブジェクトを構築するためのシンプルなインターフェースを提供し、トランザクションの署名をサポートしています。これにより、Etherを送信し、契約操作を安全な方法で実行できます。
- その他の機能：Ethers.jsには、WeiからEtherへのEthereum単位変換、Ethereumイベントの処理（契約イベントの監視など）、ブロックチェーンイベントの購読など、多くの便利な機能が提供されています。これらの機能により、DAppフロントエンドの構築がより便利で効率的になります。
DAppsのフロントエンド構築において、ethers.jsは以下の利点を提供します:
- シンプルで使いやすい：Ethers.jsは直感的なAPIを提供し、イーサリアムブロックチェーンとのやり取りをシンプルかつ簡単にします。
- セキュリティ：Ethers.jsは、ユーザーの資産の安全性を確保するために、プライベートキーと署名された取引を処理するための安全なメソッドを提供します。
- 機能豊富：Ethers.jsはEtherの単位変換、Ethereumイベントの処理など、多くの便利な機能を提供し、開発プロセスを簡素化します。
DAppのフロントエンド構築において、ethers.jsには以下の欠点があります:
- 学習曲線：初心者にとって、Ethereumの概念や仕組みを理解するためには、時間と努力が必要な場合があります。
- イーサリアムネットワークへの依存:ethers.jsの機能は、イーサリアムネットワークの可用性と安定性に依存しています。ネットワークに問題があると、DAppsの正常な動作に影響を与える可能性があります。
3.1.2 React
Reactは、ユーザーインターフェイスを構築するための人気のあるフロントエンドフレームワークです。React自体はブロックチェーンと直接やり取りする機能を提供していませんが、次の方法でReactをブロックチェーンと統合することで、ブロックチェーンとやり取りする機能を実装することができます:
- Web3.jsの使用：Web3.jsは、Ethereumネットワークとやり取りするためのJavaScriptライブラリです。ReactプロジェクトにWeb3.jsを導入して、Ethereumネットワークに接続したり、スマートコントラクトをデプロイしたり呼び出したり、トランザクションを送ったりすることができます。Web3.jsを使用すると、Ethereumノードと通信し、ブロックチェーンの操作に関連する操作を実行できます。
- ethers.jsの使用：Ethers.jsは、Ethereumネットワークとやり取りするための人気のある別のJavaScriptライブラリです。 Ethereumアカウントの操作、スマートコントラクトのデプロイと呼び出し、トランザクションの送信などに対応する簡潔なAPIセットを提供しています。 Reactプロジェクトでethers.jsを使用して、ブロックチェーンとやり取りする機能を実装できます。
- ブロックチェーンエクスプローラーAPIの使用: EtherscanやInfuraなどの一部のブロックチェーンエクスプローラーは、開発者がRESTfulインターフェースを介してEthereumネットワークとやり取りすることを可能にするAPIを提供しています。これらのAPIをReactプロジェクトで使用して、ブロックチェーンデータを取得したり、トランザクションをクエリしたり、契約情報を取得したりすることができます。
- ウォレット統合ライブラリを使用します。MetaMaskやWalletConnectなどのウォレット統合ライブラリは、イーサリアムネットワークとのやり取りの機能を提供し、便利なユーザーインターフェースと認証を提供します。これらのライブラリをReactプロジェクトで使用して、ユーザーウォレットの統合を実装し、ユーザーが取引を行い、スマートコントラクトとやり取りできるようにすることができます。
Reactとブロックチェーンの相互作用を統合する方法は、Reactのコンポーネント開発モデルと組み合わせることができます。ブロックチェーンとの相互作用のためのロジックとユーザーインターフェースを処理する専門コンポーネントを作成できます。ブロックチェーンネットワークとの相互作用により、口座残高の照会、契約メソッドの実行、ブロックチェーンイベントの監視などの機能を実装できます。
ブロックチェーンとのやり取りにおいては、セキュリティとプライバシーを最優先すべきです。秘密鍵の適切な取り扱いやトランザクションの署名、そしてやり取り中の重要な操作におけるユーザー権限の制限など、セキュリティ慣行を最善の方法で実施し、ブロックチェーンネットワークの仕様と推奨事項に従うことで、アプリケーションのセキュリティと信頼性を確保してください。
ethers.jsと比較して、ブロックチェーンとやり取りする際にReactの以下の利点があります:
- 強力なエコシステム：Reactには大規模な開発者コミュニティと豊富なサードパーティーライブラリのサポートがあります。これは、Reactと統合してブロックチェーンとのやり取りをサポートするライブラリやツールを簡単に見つけることができるということを意味します。Reactエコシステムの広範なサポートは、より多くの解決策やリソースを提供することができます。
- コンポーネント開発：Reactのコンポーネント開発モデルを使用すると、ブロックチェーンとやり取りする機能をよりモジュラーで保守しやすいものにすることができます。ブロックチェーンとのやり取りのためのロジックとユーザーインターフェースを独立したコンポーネントにカプセル化することで、コードの組織化と再利用がより明確かつ便利になります。
- 仮想DOM：Reactは仮想DOM技術を使用して、DOM操作を最小限に抑え、前後の2つの状態の差を比較することでパフォーマンスとレンダリング効率を向上させます。これは大量のブロックチェーンデータを処理し、頻繁に更新されるインターフェースを扱うのに非常に役立ちます。
ただし、ethers.jsと比較すると、Reactはブロックチェーンとのやり取り時に次のような欠点があります:
- 長い学習曲線：Reactに馴染みがない場合、Reactの基本的な概念や作業方法を習得するにはある程度の学習が必要です。これにより、ブロックチェーンとの相互作用機能を実装する時間が延びる可能性があります。
- 統合の複雑さ：Reactの柔軟性と自由度は、ブロックチェーンと統合する際に相対的な複雑さをもたらす可能性があります。Reactとブロックチェーンライブラリの互換性を確保し、発生するかもしれない統合の問題を処理するために追加の作業が必要です。
それに対し、ethers.jsは、イーサリアムネットワークとのやり取りを特に目的としたJavaScriptライブラリであり、直接的かつ簡潔なAPIを提供しています。Reactと比較すると、ethers.jsはイーサリアムとのやり取りに重点を置き、より多くのブロックチェーン関連の機能やツールを提供するかもしれません。
ただし、ブロックチェーンとのやり取りにReactを使用する利点は、その強力なエコシステム、コンポーネントベースの開発の利点、および仮想DOM技術によってもたらされるパフォーマンスの利点にあります。 これにより、Reactは柔軟でスケーラブルで効率的な選択肢となり、特に大規模かつ複雑なアプリケーションの開発に適しています。
3.2 スキャフォールドプロジェクトの設定
DAppを開発する際には、適切なフロントエンドフレームワークを選択した後、次のステップはしばしばスキャフォールドプロジェクトの構築です。スキャフォールドは、デフォルトのプロジェクト構造、設定、サンプルコード、ツールを提供する出発点や基盤として機能し、開発者はスクラッチからアプリケーションを構築する手間を省き、既存のデフォルト設定やサンプルコードに基づいて迅速に開発することができます。スキャフォールドは、開発者が最善の開発プロセスに従うのを支援するためのベストプラクティスや一般的な機能の実装も提供できます。
3.2.1 スキャフォールドの主要なコンポーネント
DAppsのための足場には、通常、次の主要なコンポーネントが含まれています。
- スマートコントラクト：スキャフォールドは、アプリケーションのビジネスロジックを処理する1つ以上のサンプルスマートコントラクトを提供します。これらの契約は、DAppsの機能と動作を定義します。
- フロントエンドインターフェース：スキャフォールドには通常、ユーザーとのやり取りやDAppsの機能をデモンストレーションするための基本的なフロントエンドインターフェースが含まれています。これらのインターフェースは、HTML、CSS、JavaScriptなどの技術を使用して構築することができます。
- テストスクリプト：スキャフォールドには、スマートコントラクトの正確性と信頼性を検証するためのいくつかのサンプルテストスクリプトが用意されています。これらのテストスクリプトは、開発者が自動化されたテストを書き、実行して、さまざまな状況下でDAppsが正しく実行されることを確認するのに役立ちます。
- 設定ファイル：スキャフォールドには、通常、開発環境の構成、スマートコントラクトの展開、Ethereumネットワークへの接続などを設定するためのいくつかの設定ファイルが含まれています。これらの設定ファイルは、開発者のニーズに応じてカスタマイズすることができます。
3.2.2 スキャフォルドを設定する際の考慮事項
DAppの骨組みプロジェクトを構築する際には、ブロックチェーンネットワークの接続、Web3ライブラリの導入、セキュリティ、フロントエンドフレームワークやライブラリの統合、テスト、文書化などを考慮する必要があります。
- 適切な足場ツールを選択します。DAppの開発に適した足場ツールを選択することは非常に重要です。 Create React App、Vue CLIなど、一般に使用される足場ツールがいくつかあります。これらはすべて、基本的なDAppプロジェクトを迅速に作成して実行するためのいくつかのデフォルトの構成とコマンドを提供しています。
- ブロックチェーンネットワーク接続の構成: DAppsに使用されているブロックチェーンネットワークに応じて、それに接続されたネットワークノードを構成する必要があります。通常、ネットワークノードのURL、ポート番号、およびその他の必要な認証情報を提供する必要があります。この方法で、DAppsプロジェクトはブロックチェーンネットワークとやり取りできます。
- 適切なWeb3ライブラリを紹介します：DApp開発では、ブロックチェーンとやり取りするためにWeb3ライブラリを使用する必要があります。選択したブロックチェーンプラットフォームに応じて、対応するWeb3ライブラリを選択し、プロジェクトに導入してください。たとえば、基礎としてEthereumを使用する場合、Web3.jsまたはethers.jsを使用してEthereumと通信できます。
- セキュリティに関する考慮事項: セキュリティはDAppsの開発において非常に重要です。クロスサイトスクリプティング（XSS）攻撃の防止、リプレイ攻撃の防止など、一般的なセキュリティ対策がスキャフォールドプロジェクトに含まれていることを確認してください。OpenZeppelinが提供するセキュリティ関連のライブラリやフレームワークを使用することができます。
- フロントエンドフレームワークおよびライブラリの統合: DAppプロジェクトに適したフロントエンドフレームワークおよびライブラリを選択し、それらをスキャフォールドプロジェクトに統合します。一般的な選択肢には、React、Vueなどがあります。これらのフレームワークとライブラリがスキャフォールドプロジェクトで事前に構成されており、スムーズに実行できることを確認してください。
- テストの追加: スキャフォールディング プロジェクトにテストを追加することは非常に重要です。Jest、Mochaなどの適切なテストフレームワークを選択し、単体テストと統合テストを作成して、コードの品質と安定性を確保できます。
- ドキュメンテーションとサンプルコード：詳細なドキュメンテーションとサンプルコードは、プロジェクトを支援するのに非常に役立ちます。これにより、他の開発者がプロジェクトの構造や機能をよりよく理解し、迅速に始めることができます。
3.2.3 人気のある足場
EthereumベースのWebアプリケーションの足場に関しては、いくつかの人気のあるオプションがあります。ここでは、それらの主な機能、特徴、利点と欠点の比較を含む3つの主要な足場の紹介があります。
Truffle
- 主な機能：Truffleは、スマートコントラクトのコンパイル、デプロイメント、テストツールを提供する完全なEthereum開発フレームワークであり、Ethereumネットワークとの相互作用機能も提供しています。また、迅速なDAppsの開発とテストのための強力な開発環境も含まれています。
- 機能：Truffleは、スマートコントラクトを管理し、DAppsをテストおよび展開するのに役立つ強力なコマンドラインツールと開発環境を提供します。また、SolidityとJavaScriptをサポートしており、豊富なプラグインエコシステムも備えています。
着手する
- 主な機能：Embarkは、分散型アプリケーションを構築するためのEthereum開発フレームワークです。開発、テスト、およびEthereumスマートコントラクトとDAppsの展開のための使いやすいツールとコマンドラインインターフェースを提供します。
- 機能：Embarkは、React、Vueなどの人気のあるフロントエンドフレームワークやライブラリを統合しており、DAppsを開発しやすくしています。また、強力なプラグインシステムを提供しており、機能を拡張することができます。
scaffold-eth
- 主な機能：scaffold-ethは、開発者が迅速にEthereum DAppsを構築するのを支援するために設計されたEthereumベースのWebアプリケーションの足場です。フロントエンドインターフェース、スマートコントラクト、テストスクリプトなど、完全なツールセットやテンプレートを提供します。
- 機能：Scaffold-ethは、スマートコントラクト開発フレームワークとしてHardhatを使用し、SolidityとTypeScriptをサポートし、いくつかの便利なツールやライブラリを統合しています。開発者が迅速にEthereum開発を始めるのを助けるために、サンプルコードやチュートリアルを提供しています。
3.3 フロントエンド依存関係
DAppのフロントエンド開発では、作業量を減らしコードの品質を向上させるために優れたフロントエンドライブラリを使用することが推奨されています。以下は一般的に使用されるフロントエンドライブラリのいくつかです:
- wagmi：wagmiは、DAppフロントエンドと契約間のやり取りプロセスを完了するための豊富なReactフックを提供します。これにより、契約とのやり取りプロセスが簡素化され、開発者がトランザクションや契約呼び出しなどの操作をより簡単に処理できるようになります。
- useDApp：useDAppは、multicall.jsをサポートする複雑なReactフックライブラリです。複数のコントラクト呼び出しの処理、Ethereumの送金処理、EIP-712署名の処理など、いくつかの便利な機能を提供します。
- Siwe：Siweはウォレットログインプロセスを実装するためのライブラリです。ウォレットログインと認証を実装するためのシンプルで安全な方法を提供し、他のライブラリやツールと統合されています。
- i18next と react-i18next: 多言語バージョンとインストゥルメンテーションを提供する予定がある場合は、i18next や react-i18next などのライブラリを使用できます。これらは、多言語サポートを実装するための便利な方法を提供し、開発者がフロントエンドインターフェイスでさまざまな言語を簡単に切り替えて管理できるようにします。
4 ミドルウェア開発
DAppsの開発では、ミドルウェアがよくフロントエンドアプリケーションとブロックチェーンネットワークの間に位置します。これは、フロントエンドアプリケーションと基礎となるブロックチェーンの間の中間層として機能し、ブロックチェーンとのやり取りを処理し管理します。
ミドルウェアの機能4.1
ミドルウェアは次の機能を実行できます:
- ウォレット接続および認証管理：ミドルウェアはウォレット接続機能を提供し、ユーザーのウォレットと通信し、ユーザーの認証状態を管理できます。ウォレット接続、ログインおよびログアウトなどの操作を処理し、ユーザーの認証および権限を管理します。
- トランザクション処理および署名: ミドルウェアは契約とのやり取りを処理し、トランザクションを構築し、署名し、ブロックチェーンネットワークに送信する責任があります。トランザクションのライフサイクルを管理し、トランザクションの構築、トランザクションステータスの処理、およびイベントの監視を行うことができます。
- データのキャッシュとクエリ: ミドルウェアは、アプリケーションのパフォーマンスと応答速度を向上させるために、契約データをキャッシュしてクエリできます。契約のビュー関数の呼び出しの結果をキャッシュし、必要に応じてキャッシュを更新およびリフレッシュします。
- イベントの監視および処理：ミドルウェアはブロックチェーン上の契約イベントを監視し、イベントがトリガーされたときに対応する操作を実行できます。イベントの購読、解析、応答を処理し、フロントエンドアプリケーションの状態とインターフェースを更新します。
- エラー処理とログ記録：ミドルウェアは、ブロックチェーンとのやり取り中のエラーや異常を処理し、適切なエラー処理とログ記録メカニズムを提供することができます。エラーをキャッチして処理し、フロントエンドアプリケーションに有用なエラー情報とフィードバックを提供することができます。
4.2 ミドルウェアツール
DAppの開発では、必要な機能を実現するために次のミドルウェアツールを使用することができます。これらのミドルウェアツールを使用すると、ブロックチェーンとのやり取り、ウォレットの接続と認証管理、データ管理などの機能を提供し、DAppの開発プロセスを簡素化することができます。どのツールを使用するかは、ニーズとテクノロジースタックによって異なります。
- Web3.js: Web3.jsはEthereumネットワークとやり取りするためのJavaScriptライブラリです。 Ethereumネットワークに接続するための一連のAPI、契約のインスタンス化、トランザクションの送信、契約データの読み取りなどを提供します。
- ethers.js：ethers.jsは、Ethereumとの相互作用のための人気のある別のJavaScriptライブラリです。これは、Ethereumネットワークへの接続、契約のインスタンス化、トランザクションの署名など、Web3.jsと同様の機能を提供します。
- Metamask: Metamaskは、Web3.jsやethers.jsと統合してユーザーのウォレット接続や取引署名機能を提供するよく使われるEthereumウォレットプラグインです。Metamaskを通じて、ユーザーはDAppsにウォレットアドレスへのアクセス権限を付与し、取引操作を行うことができます。
- Drizzle: Drizzleは、Web3.jsに基づいた状態管理ライブラリであり、DApp開発に特化して設計されています。これにより、DAppの状態を管理し、スマートコントラクトとやり取りし、自動イベント購読や状態更新などの便利な機能を提供することができます。
- Truffle Suite:Truffle Suiteは、Truffleフレームワーク、Ganacheプライベートチェーン、Drizzleなどのツールを含む、イーサリアムDApp開発用の開発スイートです。Truffleフレームワークは、スマートコントラクトのコンパイル、デプロイ、テストに使用できます。Ganacheプライベートチェーンは、ローカル開発とデバッグに使用できます。Drizzleは、状態管理とスマートコントラクトとの相互作用に使用できます。
- Infura:Infuraは、イーサリアムノードホスティングサービスを提供するプラットフォームです。これにより、イーサリアムネットワークに簡単に接続し、ノードを自分で実行および保守することなく、APIを介してブロックチェーンと対話できます。
- IPFS: あけがらい・ありがらい・ファイル・システム(人間へのパア・パア・しゅこ・スントレージ)，高可用性と中央度のディセント化しているファイル・システムを使用することを考えてください。
4.3 セキュリティに関する考慮事項
セキュリティは、ウォレットや契約とやり取りする際には常にDAppsの優先度とすべきです。信頼されたコネクタを使用し、ウォレットアドレスとトランザクションの状態を確認し、入力の検証とデータの暗号化を行い、定期的なセキュリティレビューと脆弱性の修正を行うことが重要です。
ウォレット接続のセキュリティ:
- 信頼できるウォレットコネクターを使用してください：使用するウォレットコネクターが検証され、信頼できることを確認してください。MetaMask、WalletConnect、Portisなどのよく知られたコネクターを使用してください。
- ユーザー認証制限: ユーザーがウォレット接続を許可する際は、接続先のウォレットを理解し、アプリケーションに関連する権限のみを許可することを確認してください。不要な権限を要求しないようにしてください。
- ウォレットアドレスの検証：ウォレットアドレスを使用する前に、その正確性を確認してください。ウォレットコネクタが提供するAPIを使用して、ユーザーが提供したアドレスが接続されたウォレットのアドレスと一致するかを確認できます。
契約における書き込み操作のセキュリティ:
- トランザクションの確認と署名：契約による書き込み操作を実行する前に、ウォレットコネクタを使用してトランザクションを確認および署名してください。これにより、取引がユーザーによって承認および署名され、追加のセキュリティレイヤーが提供されます。
- 入力検証：ユーザーが提供したデータが書き込み操作に渡される前に常に入力検証が実行されます。入力データが予想されるフォーマットと範囲内にあることを確認し、悪意のある入力による問題を防止します。
- トランザクション状態のモニタリング：トランザクションを送信した後、トランザクションの状態を監視して、トランザクションが正常に確認され、ブロックチェーンに含まれることを確認します。これにより、フロントエンドの状態にタイムリーにアップデートされ、ユーザーにフィードバックが提供されます。
ウォレットのログインと署名操作におけるセキュリティ:
- ウォレットが提供する署名機能を使用してください：署名が必要な操作（ログインなどの重要な操作）には、契約に機密データを渡す代わりに、ウォレットが提供する署名機能を使用してください。これにより、データがローカルで署名および暗号化され、ユーザーの秘密鍵と機密情報が保護されます。
- データの暗号化：ウォレットのログインやその他の機密操作を行う際には、データが適切に暗号化されていることを確認してください。暗号化アルゴリズムやセキュリティプロトコルを使用して、データの機密性を保護することができます。
セキュリティレビューとバグ修正:
- セキュリティレビュー: ウォレットと契約のやり取りを含むアプリケーションに関しては、定期的なセキュリティレビューが必要です。コードとアプリケーションアーキテクチャが最良のセキュリティプラクティスに準拠し、潜在的なバグを評価して修正するようにしてください。
- Bud fixes: セキュリティの脆弱性やバグレポートが見つかった場合は、迅速に修正してアプリケーションを更新してください。可能な脆弱性への迅速な対応と改善は、アプリケーションのセキュリティを確保するための重要なステップです。
5 スマートコントラクトのデプロイ
契約の展開とは、スマートコントラクトをブロックチェーンネットワークに展開して実行し、ブロックチェーン上で使用することを指します。
5.1 考慮事項
- スマートコントラクトのバイトコード：契約のバイトコードは、スマートコントラクトのソースコードをコンパイルして生成される機械コードです。これはスマートコントラクトの実際の実行コードであり、ブロックチェーン上で契約を展開するために使用されます。バイトコードは、契約のロジックと機能を表す16進数文字列であり、ブロックチェーン上で契約操作を実行するための中核部分です。
- ガス：イーサリアムネットワークでは、各取引には実行に必要な一定量のガスが必要です。スマートコントラクトの展開も例外ではなく、契約の展開に必要な計算リソースとストレージリソースをカバーするために十分なガスが必要です。ガスの量は、契約の複雑さやサイズ、ネットワークの混雑レベルに依存します。成功した契約の展開を確実にするために、使用が許可される最大ガス量であるガスリミットを設定する必要があります。
- デプロイメントスクリプトまたはプラグイン：デプロイメントスクリプトまたはプラグインは、契約デプロイメントプロセスを自動化および簡素化するために使用されるツールです。 契約を展開するために必要な手順と指示を含むスクリプトファイルである場合があります。 または、便利な展開機能を提供するために開発ツールやフレームワークに統合されたプラグインである場合があります。 このように、スクリプトを実行したり、プラグインを使用したりすることで、契約のデプロイメントを自動化し、手動操作の複雑さを軽減できます。
スマートコントラクト展開ツール5.2
以下のツールを使用して、ブロックチェーンプラットフォームにスマートコントラクトを展開することができます。
Remix：Remixは、Ethereumスマートコントラクトを開発、展開、管理するために使用できる統合開発環境です。Remixを使用して、スマートコントラクトをコンパイルおよびデバッグし、ユーザーインターフェースを介して展開することができます。
Tenderly: Tenderlyは、開発、テスト、モニタリング、およびスマートコントラクトの運用のためのデバッグ、観測可能性、およびインフラストラクチャ構築ブロックを提供するWeb3開発プラットフォームです。Tenderlyを使用して、スマートコントラクトのデバッグやモニタリングを行うことができます。
Hardhat: Hardhatは、Ethereumソフトウェアのコンパイル、展開、テスト、デバッグ用の開発環境です。Hardhatを使用して展開スクリプトを記述し、展開操作を実行できます。
Truffle: Truffleは、Ethereumスマートコントラクトの開発環境、テストフレームワーク、デプロイメントチャネル、およびその他のツールです。Truffleを使用してデプロイメントスクリプトを記述し、デプロイメント操作を実行できます。
Thirdweb：Thirdwebは、1つのコマンドを使用して任意の契約を任意のEVM互換ブロックチェーンにデプロイすることができるツールです。
ブロックチェーンに展開する前にスマートコントラクトを厳密にテストおよび監査することが重要です。スマートコントラクトの監査に興味がある場合は、お問い合わせ,そして、プロの監査サービスを提供するために協力し、契約のセキュリティと信頼性を確保します。ブロックチェーンに展開されたスマートコントラクトに問題がある場合は、アップグレードが必要になるかもしれません。
6 結論
信頼性の高いDAppsを構築するには、スマートコントラクトの開発、スマートコントラクトのテスト、フロントエンドの開発、ミドルウェアの開発、およびスマートコントラクトの展開という5つの側面でセキュリティ、安定性、ユーザーエクスペリエンスに焦点を当てる必要があります。包括的な設計、テスト、実装を通じて、ブロックチェーン環境でのDAppsの信頼性と信頼性を確保することができます。
免責事項：
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