Reboot

카테고리 없음 2018. 11. 30. 01:38


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2년여 라는 정말 긴 시간을 흘려보냈다. 블록체인 안하냐고 물어보는 분들도 계셨지만, 블록체인은 계속 해오고 있었고, 다만 블로그는 그만두고 있었다. 긴 시간, 우리나라에 그렇게 많은 적극적인 블록체인 투자자가 계신줄 몰랐다. OOOO 만들어 줄 수 있겠냐.. (뭐 주로 코인 등) 강의 해줘라 해서 가면 다단계 판인 경우도 있고.. 회의감이 들고 기술 보다는 투기와 관련된 쪽으로 몰려가는 것 같아 블로그나 외부 발표 등을 모두 중지한 상태였다.

스타트업이 아닌 회사 특성 상 (맘에 안드는) 엔터프라이즈 블록체인 위주로 프로젝트를 하며 개인적으로 몇가지 Ethereum dApp 들을 만들어 가며.. Quorum 도 돌려가보며.. 시간을 보내다 보니 벌써 2018년 겨울이 되고… 아싸~

각설하고, 다시 블로그를 통해 기술적인 글들을 올려보려고 한다. 물론 다른 주제들도 쓰겠지만 블록체인 주제는 좀더 각별하다. 그간 다양한 세미나, Meetup 등에 나가 보았지만 Study 를 통해 분석한 내용을 공유하거나 개념을 전파하는 자리가 대부분이었고, 실제 Code를 통해 dApp 을 개발하는 Hands-On 세션은 아직도 Crowd Sale 과 ERC20 Token 개발이 대부분이라는것이 조금 서글프긴 하다.

앞으로 시간 되는대로 이전 글들의 흐름에 맞는, 이어지는 글들도 올려보고, 중간중간 색다르거나 새로운 소식과 기술과 관련한 글들도 올리며 즐겁게 지내보려 한다~

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Good Joon

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문제

CentOS 7.1 Box 를 기반으로 Machine 을 만들어서 Up 시키는데, 아래처럼 계속 SSH 접속이 안된다.


Ubuntu Box는 별 문제가 없었는데, CentOS Box 에서 문제가 생긴다

해결

해결 방법은 의외로 간단하다.

1> 일단 vagrant ssh 로 Guest 에 로그인 해야 한다.

$ vagrant ssh

이때 패스워드를 물어보면, "vagrant" 를 쳐서 들어가자

2> 그리고 $HOME/.ssh 에 보면 authorized_keys 파일이 있는데, 이 파일의 권한을 다시한번 바꿔주어야 한다

$ cd ~/.ssh
$ chmod 0600 authorized_keys

아래처럼 파일 권한이 바뀐다


이후 부터는 keyfile 로 ssh 인증이 잘 된다.


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Good Joon

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지난번에 이어 이번에는 Smart Contract 의 응용 예시를 일단 마무리 할 단계이다. 
휴가와 개인사정으로 정말 오랜만의 글이 되었다 ^^;;

▌Crowd Funding 서비스 구성요소

이번 간단한 Crowd Funding 서비스의 컴포넌트 구성은 아래 그림과 같다.


 매우 간단하다. Smart Contract 만을 사용하므로 Server 도 필요 없으며, 사용자 편의를 위한 HTML + JavaScript 기반의 UI 코드 정도만 있으면 된다. 웹서버도 필요 없고 HTML 파일을 Browser 로 열기만 해도 된다.

▪ Browser

 Browser 에서는 새로운 Campaign 을 만들기 위한 간단한 FORM Element 한두개와 투자자가 Contract 로 보낼 투자금을 입력하기 위한 Input 1개, 달성 여부를 점검하기 위한 Text 한줄 정도면 충분하다

▪ web3.js

 Contract 를 Deploy 하고 Contract 내의 함수를 실행하는 부분(Message Transaction, Call)은 web3.js 를 통해서 할 예정이다.
(향후에는 Web App 형태 말고 Go Native App 형태로도 한번 설명해볼 예정이다)
 web3.js 는 내부적으로 RPC 나 IPC 를 사용하여 JSON 형태의 데이터 포맷으로 API 를 호출한다. 이번에는 간단하게 JSON RPC (HTTP) 로 호출하는 기본 동작을 해본다.

▪ Geth (Miner)

 개발환경이므로 Geth 를 띄우고 직접 Mining 을 하도록 구성한다. 다음 글부터 이야기 하겠지만 사실 Geth 대신 TestRPC 를 사용하는게 개발할 때에는 더 편하기도 하다. 여유가 된다면 물론 여러 Miner 나 Node 들을 연결해서 사용하면 된다. 

▪ CrowdFund (Contract)

 Smart Contract Code 이다. Creation Transaction 으로 Blockchain 에 Contract 가 Deploy 된 상태의 그림이다.


: 이렇게 Smart Contract 와 Static Resource 만을 갖고 서버 없는 응용 개발이 가능한게 Smart Contract 의 큰 매력이며, Swarm 이 완성되면 Static Resource 의 배포 방식 또한 완전한 P2P 로 변화 될 것이다. 또한 Whisper 가 완성되면 이러한 응용(Dapp) 간의 Interaction 과 Communication 이 매우 빠르게 다양한 방법으로 가능해지므로 DApp 의 확산이 매우 급속화 될것이라고 믿는다.

▌Crowd Funding 의 동작 흐름

 일단 Smart Contract 를 배포하는 프로세스가 반드시 필요하다. Solidity 로 개발한 Code 를 컴파일하여 Byte Code 와 ABI 를 얻어내고 (이 과정들은 향후 상세히 소개하겠다), 이후 부터는 web3.js 를 응용하거나 RPC API, Go Native Binding 을 사용하여 Smart Contract 의 함수를 실행하게 된다.

▪ UI 소개
 이쁜 UI 에는 소질도 없고, 이해에 집중하기 위한 목적도 추가하여, 최대한 한단한 UI 를 만들어서 소개한다.

 위 HTML Code 를 치는 귀챦음이 두려운 분들을 위해 Gist 에 코드를 올려놓았다.


▪ Contract Creation(Deploy)


 화면의 Create 버튼을 누르면 저장 된 Contract Code (Byte Code) 를 이더리움에 Deploy 한다. 이걸 Contract Creation Transaction 이라고 부르며, 이렇게 Contract 가 정상적으로 Deploy 되면, 그 즉시 ABI 를 통해 생성한 JavaScript 객체를 활용하거나 JSON RPC API 를 통해 Contract 를 사용할 수 있다.

 Contract Code 를 Compile 한 Byte Code 는 HTML 의 JavaScript Code 에 대략 아래 처럼 정의해놓았다.

 코드가 너무 긴 관계로 한줄의 일부만 캡춰 했다. 이렇게 정의해놓은 Byte Code 는 "Create" 버튼을 누르면 아래와 같은 web3.js 를 사용한 JavaScript 코드로 Deploy 된다. (코드와 개발에 대한 설명은 다음에 자세히 할 예정이니 너무 깊게 생각 안해도 된다)

    $('#btnCreate').click(function(){
            crowd = Contract.new({
            data:code,
            gas:2000000,
            from:web3.eth.accounts[0]
        }, function (error, contract) {
            if (!error) {
                if (!contract.address) {
                    _log("Creating Contract : " + contract.transactionHash);
                } else {
                    address = contract.address;
                    _log("Contract Deployed : " + contract.address);
                }
            } else
                console.error(error);
        });
    });

 위에 보면 data:code 부분이 보이는데, 이 부분에 바로 Byte Code 를 넣어서 Transaction 을 발생시키는 것이다.
 Create 를 하면 아래와 같이 화면 상단의 TextArea 에 Contract 를 Deploy 한 Transaction 의 TxHash 가 출력되게 했고, Deploy 가 완료 되었다면 Deploy 된 Contract 의 주소를 출력하도록 했다.


 한번 Deploy 된 Contract 는 Transaction Receipt 를 통해 Contract Address 를 가져올 수 있으며, 이 Contract Address 가 있으면 이후 부터는 이 Address 를 통해 바로 Contract 를 "사용" 하기만 하면 된다. 위 UI 에서는 At 버튼을 만들어서 주소를 써주고 At 을 누르면 ABI 를 통해 Contract 를 사용하기 위한 JavaScript 객체를 만든다.



▪ 신규 캠패인 시작

 신규 캠페인을 시작하기 위해서는 Beneficiery 의 Address 와 목표 금액을 넣기로 했다. 현재 내 Morden-Net 의 Account 는 아래와 같이 두개가 있고, Campaign 의 beneficiery 는 두 개의 계좌 중 두번째 계좌로 지정하여 신규 캠페인을 생성하도록 하겠다. 목표 금액은 100 Ether 로 설정 한다.

 현재 두번째 계좌에는 712 Ether 가 들어있는것을 알 수 있다. 이제 신규 Campaign 을 UI 를 통해 해본다.


 New Campaign 버튼을 누르면 브라우져의 console 로그에 TxHash 를 찍도록 했다.


 그리고 Transaction 이 처리 되었는지 보려면, web3.eth.getTransactionReceipt() 를 사용하는 방법과 etherscan.io 와 같은 Explorer 사이트를 활용하는 방법이 있다.

 만약 Transaction 이 처리되어 Block 으로 묶였다면, 아래와 같이 Transaction 의 Receipt 정보가 보인다.


 혹은 etherscan.io 와 같은 Explorer 사이트에서 확인해보면 아래와 같이 Transaction 이 처리되었음을 알 수 있다.



▪ 목표 달성여부 점검

 특정 캠페인이 목표 투자금액을 달성하였는지를 확인해보도록 한다. 신규 캠페인을 만들거나 투자를 하는 경우와는 달리 달성이 되었는지 확인만 하는 작업은 궂이 Transaction 을 발생시켜 Gas 를 소모시킬 이유가 없다. 이럴 때에는 Local Blockchain 에서 CALL 을 통해 Gas 를 소모하는 Transaction 발생 없이 값을 확인할 수 있다.

 정확히는, Global State 의 변경이 필요한 함수를 실행하는 경우는 SendTransaction 을 통해 Message Transaction 을 발생시켜야 하며, 나의 Local State 만을 임시로 변경하는 테스트 작업을 하거나 State 를 읽어들이기만 하는 작업(Solidity 에서 constant 함수)을 하는 경우에는 CALL 을 사용하도록 하는 것이다.


위와 같이 campaign ID 를 입력하고 check(call) 을 click 하면, 달성 여부와 목표 금액, 현재 모금된 금액이 즉시 표시된다.



▪ 투자 하기

 이번에는 투자를 해보겠다. 나의 1 번 계좌에서 위에서 생성한 0 번 Campaign 에 150 이더를 투자 해 보겠다.

 

 0번 Campaign 에 120 Ether 를 투자하도록 하고, 돈을 지불하는 쪽은 나의 Morden-Net 계좌 중 1번 계좌가 하도록 했다.

 Transaction 이 처리되었는지 위의 "신규 캠페인 시작" 때와 동일한 방법으로 체크를 하고, Transaction 이 처리되었다면 목표 달성 여부를 다시한 번 check 해본다.

 

 120 이더가 0 번 Campaign 에 전달되었다. Contract 의 전체 잔고도 120 Ether 가 된다. 이를 etherscan.io 를 통해 확인해본다.


 위 처럼, Contract 로 120 Ether 가 이체 된 것을 볼 수 있으며, 102,147 Gas 가 소모 되었고, Input Data 는 4바이트의 NewCampaign() 함수의 Signature 인 함수 정의의 SHA-3 해쉬값 중 4바이트가 들어간 것을 볼 수 있다.

 아래는 현재 Contract 의 상태 정보 중 일부이다.



▪ 목표달성 시 펀드 전달

 이제 목표금액이 달성되었다는 사실을 확인 했으니 실제로 달성 금액이 Beneficiery 에게 이체 되도록 해보자. 여기서 한가지 주의해야 할 것이 있다. Smart Contract 는 스스로 함수를 실행할 수 없다는 것이다. 즉, 시스템 시각이 지정한 시각이 되거나 외부 시스템과 주기적으로 인터페이스 하여 조건을 만족하면 함수를 실행하도록 하는 등의 행위는 불가하다.

 Smart Contract 는 반드시
1) 외부의 EOA 에 의해 발생한 Transaction 에 의해 실행되거나
2) 다른 Contract 의 호출에 의해 실행되거나
의 방법으로 호출된다.

 그래서 우리의 Crowd Funding Contract 의 펀드 전달 기능 또한 누군가가 혹은 어떤 시스템이 Smart Contract 를 실행하여 Global State 를 변이하도록 Transaction 을 발생시켜야 한다. 아마도 이 상황에서는 Beneficiery 가 해당 Transaction 을 발생시키는게 합리적이긴 하겠다. 그러나 현재 Contract 는 다른 어떠한 EOA 나 Contract 도 함수를 실행시킬 수 있다.


 UI 의 Check(send) 버튼을 누르면 Check(call) 때와 똑같은 함수를 실행한다 하지만 CALL 이 아니고 Message Transaction 을 발생 시킨다. 그러면 실제 아래 Contract Code 의 c.beneficiary.send(c.amount) 함수가 모든 Node 에서 실행되어 Global State 를 변경하게 된다.

  function checkGoalReached(uint campaignID) returns (bool reached_, uint goal_, uint amount_) {
    Campaign c = campaigns[campaignID];
    goal_ = c.fundingGoal;
    amount_ = c.amount;
    if (c.amount < c.fundingGoal) {
      reached_ = false;
      return;
    }
    c.beneficiary.send(c.amount);
    reached_ = true;
    c.amount = 0;
  }

 Transaction 이 실행되고 난 후 Etherscan.io 를 통해 보면, Contract 가 120 Ether 를 Beneficiery 계좌로 보낸것을 볼 수 있다.


 그리고 다시 0번 캠페인의 상태를 Check 해보면 돈이 빠져나간 것을 확인할 수 있다. 또한 2번째 계좌의 이전 Balance 가 712 Ether 에서 832 Ether 로 변경된 것을 확인할 수 있다.



▌결론

 이번 2회에 걸친 글은 기술적인 글 보다는 "Smart Contract 로 이런게 가능하고, 매우 간단한 예시로는 이런게 있다" 를 전달하기 위한 목적의 글이다. 

 "저장" 뿐만이 아닌 "실행" 가능한 블록체인 기술로, 앞으로 매우 다양한 서비스를 개발하는 사례가 생겨날 것이라고 생각한다. 이러한 사례를 만들어 내기 위한 기술적인 글들을 다음 부터 또 올려보도록 하겠다.


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Good Joon

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지난 글에서는 Smart Contract 를 처음 접하는 분들의 이해를 돕기 위한 글을 올렸다. 이번에도 약간 그러한 연장선상에서 Smart Contract 의 응용 예시에 대해 글을 올려보도록 하겠다. 다음 글 정도 부터는 본격적인 개발 이야기로 들어가보도록 하고, 우선 Overview 형태로 Smart Contract 가 돌아서 무엇을 할 수 있는지에 대해 이야기 해보도록 한다.


▌Crowd Funding 의 예시

 Smart Contract 를 이해하기에 가장 좋은 첫 예시는 Crowd Funding 이라고 생각한다. 돈도 들어가고, modifier 를 예로 들기에도 좋고, 코드도 간결하니 사람들이 이해하기에도 쉽고, event 도 넣기 좋고, 좀더 확장하면 DAO 를 이해하기에도 좋고, Contract 간의 Interface 로 확장해 나아가기에도 참 좋은 예시이다.

 일단 Smart Contract 로 가칭 Quick Starter 라는 어디서 많이 들어본것 같은 느낌의 크라우드 펀딩 Contract 가 갖는 기능을 보자.

[Quick Starter]

  ▶ 누구나 캠페인을 만들 수 있다 (캠페인 = 신규 펀딩 유치)
  ▶ 누구나 Ether 를 보내 펀딩할 수 있다
  ▶ 캠페인의 모금액이 목표 모금액보다 크면 수혜자에게 펀드를 전달한다
  ▶ 펀드 전달과 동시에 캠페인은 종료된다
  ▶ [확장] 캠페인 종료와 함께 캠페인 투자자의 지분(토큰)을 기록한다
  ▶ [확장] 수혜자는 매 년 수익을 이더로 공유하면 지분에 따라 수익이 분배된다
  ▶ [확장] 지분 보유자는 Quick Starter 컨트랙트를 통해 지분 거래가 가능하다

대략 이러한 시나리오(계약내용이라고 하지 않으나 시나리오의 구현 내용이 즉 계약 내용이라고 보면 이해가 빠르겠다)를 갖는 Contract 를 조금 도식화 해 보면 아래와 같다.


Smart Contract 에 대해 잘 모르고 비트코인만 접했던 사람들은 두어번 의문을 가지게 된다.

   Contract 에 송금을 한다고?
   지분 부여, 수익 분배, 지분 매도/매수를 Contract 가 한다고?

Bitcoin 의 Transaction 중심의 응용 방법으로는 이해가 가지 않는 부분이며, 동시에 Smart Contract 가 존재하는 가장 큰 이유이기도 하다. 

 비트코인이 처음 나오고 블록체인 기술이 소개될 때 항상 따라다니는 유행어 같은게 있었다. "중개자 없는 P2P 거래" 라는 말이다. 그리고 기업들은 고민한다. "P2P 는 전통적으로 기업이 참여할 시장이 아니야, 거기에다가 중애자 없이라고? 그럼 더 할 이유가 없네!'. 뭐 그런 회사가 있다.. 아니 많이 있다. P2P 가상화폐 이체P2P Digital Asset 발행 및 거래, Transaction 내에 증명데이터(Proof of Existence) 저장 이라는 틀에 갇혀있고 안그래도 복잡한데, 그 이상으로는 이해하고 싶지 않은 노력을 하는 기업들이다. (아 쫌 안티했나..^^;;)

 그러나 위 처럼 Smart Contract 가 끼면서 Blockchain 의 기존 관념에 큰 변화가 생긴다. 바로 "중개자" 가 Blockchain 내에 생기게 되는 것이다. 좀더 정확히 말하자면 "응용 서비스 제공자/가상기업" 이 생기게 된다. 기업이나 개인은 사람들에게 충분한 가치를 제공할 수 있는 서비스라면 Smart Contract 로 그러한 가치를 제공하는 가상기업을 운영하고 수익을 낼 수 있다. 


■ 번외  Smart Contract 현황

 현재 Ethereum 에는 93,711 개의 Smart Contract 가 Deploy 되어있으며, 이러한 Smart Contract Account 에는 총 16,921,390.231 이더가 담겨있다. 한화로 따지면 약 2,115억원 (1 ether 12,500 원 기준) 규모이다. DAO Smart Contract 또한 이 Contract 들 중 하나이며, 이번에 문제가 된 TheDarkDAO 가 이중 21.5% (454억)를 갖고있다. 조만간 무용지물 되겠지만 큰 규모의 악행 이었다. (아 왜 갑자기 이야기가 DAO 로 가나...^^;;)


 위 http://etherscan.io 사이트에서 Contract Account Address 를 클릭하면 Contract 의 Internal Transaction (Contract 간 호출) 과 Contract 의 Byte Code 를 볼 수 있다. 만약, 소스가 공개된 Smart Contract 의 Source Code 까지 보고싶다면, http://etherchain.org 에서 해당 기능을 제공하고있다.

 오늘 카페(http://cafe.naver.com/decentral) 어느분께서 Byte Code 를 Solidity 로 Disassemble 하여 Reverse 가능하냐고 하셨는데, 아직 그런툴은 없다고 답변드렸다. 물론 OPCode 로는 가능하지만 Solidity 로 변환해주는 툴은 아직 없다.

 만약 어느정도 퀄리티가 된다 싶은 공개 Smart Contract 기반의 Dapp 들을 보고 싶다면, http://dapps.ethercasts.com/ 에서 하나씩 눌러보는것들도 재미지다.


 깔끔하게 https://docs.google.com/spreadsheets/d/1VdRMFENPzjL2V-vZhcc_aa5-ysf243t5vXlxC2b054g/edit?usp=sharing 를 통해 엑셀로 정리된 버전을 볼 수도 있다.



▌Smart Contract Code 구조

 이제부터는 Code 로 가보자. 저 위의 Quick Starter 컨셉의 매우 핵심 기능만을 하는 Crowd Funding Contract 를 보자. 지분 개념이나 거래개념은 없으며

  ▶ 누구나 캠페인을 만들 수 있다 (캠페인 = 신규 펀딩 유치)
  ▶ 누구나 Ether 를 보내 펀딩할 수 있다
  ▶ 캠페인의 모금액이 목표 모금액보다 크면 수혜자에게 펀드를 전달한다
  ▶ 펀드 전달과 동시에 캠페인은 종료된다
 
위 기능만을 하는 Contract Code 를 보자. 지금은 그 구조만을 눈여겨 본다. 이 다음 글 부터는 본격적인 Smart Contract 개발환경 설명을 시작으로 개발에 대한 상세한 방법을 써볼 예정이니 일단 참고 보도록 하자. 이후로도 계속 사용할 언어는 Solidity 이다. 작년에는 Serpent 도 섰었지만 이제는 Solidity 가 대세이므로 앞으로도 계속 Solidity 중심으로만 설명한다.

contract CrowdFunding {
  struct Funder {
    address addr;
    uint amount;
  }
  struct Campaign {
    address beneficiary;
    uint fundingGoal;
    uint numFunders;
    uint amount;
    mapping (uint => Funder) funders;
  }
  uint numCampaigns;
  mapping (uint => Campaign) campaigns;
  function newCampaign(address beneficiary, uint goal) returns (uint campaignID){
    campaignID = numCampaigns++
    campaigns[campaignID] = Campaign(beneficiary, goal, 00);
  }
  function contribute(uint campaignID) {
    Campaign c = campaigns[campaignID];
    c.funders[c.numFunders++] = Funder({addr: msg.sender, amount: msg.value});
    c.amount += msg.value;
  }
  function checkGoalReached(uint campaignID) returns (bool reached) {
    Campaign c = campaigns[campaignID];
    if (c.amount < c.fundingGoal)
      return false;
    c.beneficiary.send(c.amount);
    c.amount = 0;
    return true;
  }
}

코드 분석을 위한 글은 아니므로, 코드에 대한 설명을 간단히만 해본다.

contract CrowdFunding {

Contract 를 선언한다. Contract 의 이름은 CrowdFunding 으로 하였다. Library 나 상속, 참조 없이 하나의 Contract 만으로 개발한 코드이므로 1개의 Contract 만 보인다.

 struct Funder {

Funding 을 한 EOA(Externally Owned Account / 사람소유계정)의 정보를 담을 구조체이다. 간단하게 Address 와 투자한 Ether (Wei) 의 양을 저장하고 있다.
Solidity 에서는 이 struct, mapping, dynamic array 를 매우 자주 사용한다. 여러 Account 를 대상으로 하거나 내부적인 데이터를 여럿 갖고있어야 하는 경우가 대부분이므로 이는 매우 중요하다.

  uint numCampaigns;

State 변수를 uint 타입으로 하나 선언한다. uint 는 uint256 과 동일하다. 32바이트 변수이다. 

  mapping (uint => Campaign) campaigns;

앞으로도 매우 자주 보게 될 mapping 변수이다. (괄호) 안의 uint => Campaign 은, Key 를 uint 타입으로 하고, Value 를 Campaign 구조체로 갖는 Mapping 을 만든다는 이야기 이며, 이러한 Map 을 campaigns 라는 이름의 State 변수로 선언한 예이다. Key 는 위의 numCampaigns 의 증가값을 ID 로 사용할 예정이다.

  function newCampaign(address beneficiary, uint goal) returns (uint campaignID){

새로운 Campaign 을 만드는 함수이다. address 타입과 uint 타입으로 파라미터를 받으며, uint 타입을 리턴한다. 수혜자의 EOA Address 와 목표금액을 넣는 함수이다. 그리고 신규 campaign ID 를 리턴하도록 되어있다. 그런데, 이 return 값은 Smart Contract 로 Transaction 을 발생시켜서는 받을 수 없다. 리턴값을 받으려면 CALL 을 해야 한다. 그래서 이 함수는 CALL 로 실행해서 새로운 campaignID 를 받아보는 용도로도 쓰일 수 있으며 실제 Transaction 을 발생해서 신규 캠페인을 등록하는 용도로도 사용할 수 있다. 이 부분에 대해서는 차츰 이해가 가게 될 것이다.

  function contribute(uint campaignID) {

투자자는 이 contribute 함수로 Message Transaction 을 발생시키면서 동시에 투자할 ether 를 Transaction 의 value 로 담아서 보내면 된다. 그러면 해당 campaignID 의 캠페인에 투자를 하게되고, campaigns Map 의 Campaign 내의 funders Map 에 신규 Funder 를 추가하도록 되어있다.

  function checkGoalReached(uint campaignID) returns (bool reached) {

특정 캠페인의 모금액이 목표금액에 도달하였는지를 점검하고, 도달하였다면 실제로 자금을 이체하도록 하는 함수이다. 이 함수 내용을 보면 Smart Contract 의 특징이 하나 보인다. 바로 "Smart Contract 는 스스로 실행될 수 없다" 는 특징이다. 그래서 특정 EOA 나 Contract 가 이 함수에 Message Transaction 을 보냈을 때에만 목표 도달 시 실제 이체를 실행하게 된다. 그러므로 CALL 을 통해 수시로 체크를 하다가 실제 목표 금액에 도달하였을 때 수혜자 혹은 누군가가(수혜자가 해야겠지요?) Message Transaction 을 보내면서 이 함수를 실행시키는것이 비용적으로 타당한 동작 방식이다. 

 짧은 설명이었고, 더 깊고 많은 설명은 점차 기술 설명으로 들어가면서 해 나아가겠다.


▌1/2 끝에

 오늘도 시간이 빨리간다. 사실 오늘 아예 허접하지만 UI 붙이고 돌아가는 흐름과 캡춰 까지 올리려고 하였으나 반만 쓴다.. 졸려서~ ^^;; 

 이제부터는 조금씩 잘라서 여러번 올려야겠다. 코드가 들어가니 괜히 페이지가 길어질 듯 하다.

 다음 글에는 동작 흐름, 실행 결과, 개발로 들어가기 전의 결론에 대해 말해볼 예정이다.


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Good Joon

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이제부터는 Smart Contract 로 들어가기로 한다.
Ethereum 이 비트코인과 가장 크게 차별화되는 특징이기도 하며, Public/Consortium/Private Blockchain 에 공통으로 적용되어 기존 C/S 환경 대비 가장 큰 변화를 가져다줄 수 있는 기술이기도 하다.

일단 얼마전에, 블록체인의 응용방법을 주제로 한 Blockchain 초급 개발자를 대상으로 생각하여 만든 자료를 사용하여 설명 해보겠다.

▌Smart Contract 의 개요

쉽고 멋들어지게 일반화된 용어로 Smart Contract 를 표현한 뉴스기사나 글들이 참 많다. 그래서일까, 사람들이 Smart Contract (스마트 계약)이라는 용어를 나름 머릿속으로 해석하여 정말 무슨 계약 문서같은것이 블록체인에 담겨있다는 생각을 하는 이들도 많다. 그도 그럴것이, Blockchain 을 응용한 매우 낮은 수준의 응용 방법 중 대표적인 것이 "Proof of Existence" 였고, "진본증명" 이나 "외부거래증명" 같은 Use-Case 를 다수 접해온 Blockchain 초심자들이 상상해내기 딱 좋은 용어의 조합이기 때문이라고 생각한다.

Nick Szabo (닉 싸보)

Smart Contract 의 최초 발안자는 Nick Szabo 이다. 이양반은 Computer Scientist 이며 암호학과 법학에 조회가 깊고 경제학에도 관심이 많은, 보통 사람이 대하기에는 힘겨운 그런 사람이다.

1994년, Smart Contract 라는 개념에 대해 처음으로 발표하게 되고
1997년, The Idea of Smart Contract 라는 글로 실제로 이러한 Smart Contract 를 어디에 적용하면 좋을지에 대한 아이디어를 낸다

▌Smart Contract 키워드

Nick Szabo 가 말하는 Smart Contract 의 목적은, "신뢰할 수 없는 컴퓨터 네트워크환경" 에서 "(Machine 간에)고도로 발달된 자동 계약 이행 방법" 을 제시하는 것이다. 이러한 개념은 블록체인 기술을 만나면서 빛을 발하게 되었고, Ethereum 이 "Turing Complete Blockchain" 이라는 개념으로 Blockchain 을 진화시켜가며 Nick Szabo 의 아이디어를 실현시켜 준다.

Nick Szabo 는 블록체인 내의 Smart Contract 를 아래와 같이 이야기한다.
 
    ▪  코드 조각 이다
    ▪  공유장부와 상호작용할 수 있는 인터페이스
    ▪  Transaction 을 보내면 코드조각의 함수를 실행
    ▪  실행된 함수는 장부에서 값을 읽거나 씀

그리고, 금융을 의식해서인지, 어느 강연에서는 이렇게 이야기한다.


이제 조금 감이 왔을 것이라고 믿는다. 조금만 더 이해를 돕기 위한 이야기를 해보자.

▌Smart Contract 의 정체

Nick 이 말한대로이다. Smart Contract 는 계약가 아니라 코드 조각이다. 

아래는 실제 Solidity 언어로 구현 한 Smart Contract (Code) 이다.

contract CrowdFunding {
  struct Funder {
    address addr;
    uint amount;
  }
  struct Campaign {
    address beneficiary;
    uint fundingGoal;
    uint numFunders;
    uint amount;
    mapping (uint => Funder) funders;
  }
  uint numCampaigns;
  mapping (uint => Campaign) campaigns;
  function newCampaign(address beneficiary, uint goal) returns (uint campaignID){
    campaignID = numCampaigns++; 
    campaigns[campaignID] = Campaign(beneficiary, goal, 0, 0);
  }
 
...

이러한 Smart Contract Code 는 Ethereum 의 경우, Solidity, Serpent, LLL, Mutan 의 언어로 쓰여질 수 있는데, 현재는 Solidity 를 주로 밀고 있으며 문법은 JavaScript-Like 하다. Serpent 는 Frontier 가 Release 되기 전까지만 해도 C 언어와 유사한 문법이고 Solidity 의 완성도가 많이 떨어져서 두루두루 함께 썼지만 지금은 Solidity 의 승이다. Mutan 은 접은지 꽤 됐고, LLL 은 아직도 Assembly-Like 하게 Low Level 로 개발하고 Debug 하는데에 일부 해외 개발자들이 사용한다.

위에 보이는대로, Smart Contract 는 "변수"도 있고 "구조체"도 있고 "함수"도 있는 코드 이다. 물론 좀더 들어가면 'Storage 변수와 Memory 변수'로 변수의 종류가 나뉘고 Contract 간의 Address 기반 호출과 DELEGATECALL 등이 들어가면서 기존 프로그래밍 방식과 다른 점들이 많이 튀어나오긴 하지만 그래도 코드이다.

이러한 Smart Contract Code 는 Compile 과정을 거쳐 Byte Code 로 변환된다.


위 Bytecode 는 Solidity Realtime Compiler 를 통해 컴파일된 결과이다(도구 등에 대해서도 다음번에 다룰 것이다). 모두 16진수로 된 코드이며, 이 Bytecode 를 to: 주소가 없이 Payload (data: ) 로 할당하여 Blockchain 에 Transaction 을 날리면, Miner 에 의해 Block 이 생성되고, 이러한 Transaction은 Contract Creation Transaction 으로 간주되어 Transaction Receipt 의 contractAddress: 필드에 생성(배포)된 Contract 의 주소를 넣어서 리턴해주게 되어있다.

다음은 이러한 Smart Contract 의 응용 흐름에 대해 간략히 이해 해보자

▌Smart Contract 의 응용 흐름

Smart Contract Code 는 크게 [Creation/Deployment] [Invoke by Message] [Call] 의 응용방식으로 나뉜다.
우선 아래 그림을 보면서 해당 Smart Contract의 응용 흐름을 이해 해보자.


▪   Smart Contract 개발환경
 Smart Contract 개발환경은 개발도구와 Compiler 까지를 포함한 범위를 표시한다. Code 를 작성하고 컴파일 하면 모든 컴파일러는 [Byte Code] 와 [Function Signature], [ABI] 를 최소한 벹어낸다. 

  Byte Code 는 이미 위에서 설명한 것 처럼 Smart Contract Code 를 컴파일 한 결과이며, Blockchain 에 Contract Creation Transaction 을 발생시켜 배포하거나 Contract 로의 Message Tx 이나 Call 을 통해 EVM 위에서 실행된다.

  Function Signature 는 Contract 내의 함수 이름의 SHA3 한 Hash 값의 4바이트 값으로, Contract 의 함수를 실행시킬 때 Transaction 의 to: 주소에는 Contract Address 를, data: 부분에는 이 method signature 4바이트와 함께 파라미터 값이 payload 로 들어간다. JSON RPC API 를 통해 직접 실행시킬때에는 신경써야 하지만 web3.js 를 통해 contract 를 실행할때에는 신경 쓸 필요 없다. 아래 ABI 때문에 가능하다.

  ABI(Application Binary Interface) 는 특정 언어나 플랫폼에 종속되지 않은 방식으로 기술된 Application Interface 에 대한 정의이다. 쉽게 말하면, 이 ABI 정의를 컴파일러 혹은 ABI Generator 가 벹어내는데, 이 ABI 에는 Smart Contract 의 함수와 Parameter 에 대한 Metadata 가 정의되어있다. 이 ABI 를 갖고 JavaScript 언어 기반의 어플리케이션을 만들 때 객체를 만들게 할 수 있고, 쉽게 그 객체의 Method를 호출하는것 만으로 Contract 의 함수가 호출되도록 할 수 있는 것이다. 현재 Ethereum 은 web3.js 와 함께 JavaScript 응용에서 쉽게 ABI 로 객체를 만들어 사용하도록 지원하며, 1.4.0 이후의 go-ethereum 에서는 Go Native 언어 기반의 응용에서 Smart Contract 를 쉽게 Binding 가능하도록 ABI 기반으로 Go Code 를 생성 해주는 ABIGen 을 제공하고있다.

▪   Blockchain Engine
 geth 나 parity, eth 와 같은 Ethereum Node 를 의미한다. 결국 모든 Smart Contract 와 관련한 Transaction 처리와 Contract 실행을 위한 EVM 은 Node 가 갖고있다.

▪   Applications
 Smart Contract 는 Logic 만을 갖고있을 뿐이다. 사용자나 외부 시스템과의 상호작용을 위해서는 당연히 Application 이 필요하다. HTML+CSS+JavaScript 가 되었건 Application Server 가 되었건 Wallet 이건 간에, Ethereum 과의 Interface 를 통해 Smart Contract 와 상호작용하는 Application 에 해당하는 부분이다. Contract 파트를 뺀 Dapp 부분 정도로 봐도 된다.


[1] Contract Creation/Deployment

 일단 bytecode 가 생성되면, ABI 기반의 객체를 통하건 RPC API 를 통하건 Ethereum Network 으로 Contract Creation Transaction 을 날릴 수 있다. 이때 Transaction 에서 to: 주소는 빼고 payload 에 bytecode 를 넣고, 충분한 Gas 를 넣어 보내면(Gas Estimation 기능을 잘 활용해야 한다. 아니면 좀 과하게 넣고 남기면 된다) Contract 가 생성되게 된다.

 ABI 를 통해 생성한 객체의 new() 를 통해 Contract 를 Create 했다면 생성이 완료된 시점(Transaction 이 처리되고 블록으로 묶여서 Import 된 시점)에 callback 이 호출되며 그때 Transaction Receipt 를 보면 contractAddress 에 생성된 Contract 의 주소가 들어가 있게 된다. 이후 부터는 이 주소를 통해 Contract 를 사용하면 되는것이다.

[2] Message Transaction

 위에서 생성한 Contract 의 함수를 실행하는 Transaction 이다. JSON RPC API 로 호출할때에는 payload 에 4바이트의 Function Signature 를 제일 먼저 쓰고 그 다음부터 32바이트 단위의 파라미터 값들을 넣어서 보내게 된다. ABI 를 통한 Contract 객체는 단순히 객체의 Method 를 호출하듯 하면 된다. 

 이 Message Transaction 은 단순히 모든 함수 호출에 사용하면 낭패를 볼 수 있다. Message Transaction 또한 Transaction 이며, Transaction 을 발생시키면 당연히 Gas 가 소모된다. 단순히 현재 상태값을 조회하는 함수를 호출하거나 테스트 목적으로 함수를 호출한다면 Message Transaction 을 발생하면 안된다. 이때는 다음 설명하는 Call 방식을 사용해야 하며, Message Transaction 은, Smart Contract 를 통해 Global State 를 변경해야하는 경우 즉, 값이 변경되어야 하는 경우에만 사용하여야 한다. 나중에 상세히 설명하겠지만, Contract 개발자도 이러한 상태변화가 없는 함수는 constant 로 선언하여야 ABI 로 아무생각없이 함수를 호출하는 응용 사용자들이 Gas 를 소모당하지 않게할 수 있다.

[3] Call

 Contract 의 함수를 호출하는 두번째 방법이다. [2] 에서도 잠깐 언급했지만, Ethereum 의 Global State 에 변화를 주지 않는 함수를 Gas 소모 없이 호출하려면 이 call 을 사용해야 한다. Contract 함수를 Call 하게 되면, Transaction 을 발생시키지 않고 자기 Node 내에 이미 저장되어있는 Smart Contract 를 Local 에서 실행시킨다. constant 함수가 아니더라도 Transaction 발생 없이 함수를 실행시킬 수 있으나 Global State 에는 영향을 주지 않고, call 이 끝난 시점에 모든 state 는 원상복귀된다. 


아.. 오늘은 그냥 "이해" 인데 또 글이 길어졌다.. 더이상 쓰다가는 내일 출근에 지장을 줄 터, 이만 줄이고 앞으로도 많은 내용을 올려야 할 듯 하니 다음 글로 미루어 두도록 하겠다~ ^^;;


▌그래서..

Smart Contract 는, 보이는 대로 블록체인에 배포되는 Code 이다. 그래서 IBM 의 경우, OBC-Peer 를 만들 때 부터 Smart Contract 라는 개념을 가져다 쓰지만 용어는 좀더 Clear 하게, "Chain Code" 라고 부른다. Nick Szabo 에게는 좀 미안하긴 하지만, Contract 라는 표현 보다는 좀더 직관적이지 않나 싶다.

그러나 앞으로의 글들을 보다보면 무조건 Chain Code 라고 하기 보다는 어떤 때는 Contract 라는 용어가 더 맞는것 같다는 느낌이 종종 들 것이다. Public Blockchain 과 Private Blockchain 에서 Smart Contract 가 가져야할 특징과 역할이 약간 다르기 때문인데, 이건 앞으로의 글을 이해하면서 느껴보면 되겠다.

아.. 이젠 졸립다.. 그럼 이만..


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Good Joon

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요 몇달 간 회사일에 치어 글쓰기에 너무 소홀했던 듯 하다. 각성하고, 이제 진도를 뽑아보자~

얼마전, Vitalik Buterin 과 Martin이 한국에 다녀갔다. 국내 블록체인 업체인 코인플러그도 퍼블릭 블록체인 기반의 사업성과가 기대에 못미쳐서인지 기업용 블록체인에 눈을 돌린 듯 하다. 자체 블록체인을 발표하고, Ethereum 과 협업을 하고있는 모습이 국내 블록체인 기술의 업그레이드를 위해 노력하는 모습인것 같아 다행이라고 생각한다.

너무 오랜만의 글이라 갈길이 머니 마지막 글에 이어 일단 web3.js 를 사용하는 방법에 대해 본격적으로 이야기 해보자.

▌web3.js 소개


github.com/ethereum 의 repository 목록에서 보이는 내용이다. web3.js 는 Ethereum Compatible JavaScript API 이다. 
일단 아래 그림을 보자.

예전에 외부에서 이더리움을 소개할 때 Ethereum 의 응용 구조에 대해 썼던 자료이다.현재 go Ethereum 의 경우, JSON RPC, IPC 외에도 그림에는 안나와있지만 WebSocket 을 지원한다.

위 구조를 보면 알겠지만, 이전 글까지는 Ethereum 의 JSON RPC 를 통해 어플리케이션이 Ethereum 을 사용하는 방법에 대해 소개 한 것이다.
그런데 JSON RPC 를 사용해서도 충분히 Ethereum 을 사용할 수 있겠지만, 응용 만드는 입장에서는 좀더 편하게 JSON RPC 를 호출해주는 라이브러리가 필요함을 느낀다. 특히 기본적인 Transaction 기반의 응용이 아니라 Smart Contract 를 사용하게 되면, Event 를 처리하거나 Smart Contract 에서 Return 되는 타입을 처리하여야 하는데, 이때 이러한 타입처리 또한 web3.js 라이브러리를 사용하면 편리하다.

web3.js 는 JavaScript 기반으로 Dapp 이나 서비스를 구현할 때 매우 유용하며, 현재는 EthereumJ 도 web3.js 를 지원하는 작업을 하고있다. 실질적으로 JSON RPC API 와 함께 Ethereum 의 표준 API 로 보면 되겠다. web3.js 는 내부적으로 HTTP 나 IPC 를 통해 JSON RPC API 를 호출하도록 되어있다.

▌JavaScript 코드에 web3.js 사용하기

web3.js 는 github/ethereum/web3.js 의 dist 내에 있는 web3.js 를 받아도 되지만,
Browser 에서 사용하려면 bower 를 사용하거나
Node.JS 를 사용한다면 npm 을 사용하면 된다.

이번에는 간단히 bower 로 install 한다.
[goodjoon eth_basic]$  bower install --save web3
crypto-js 와 bignumber.js 에 Dependency 가 걸려있으므로 두개를 추가로 받는다.
(npm 도 마찬가지로 web3 모듈을 설치하면 된다.)

이제 실제로 이전에 JSON RPC API 로 Transaction 보내기 했던 것을 web3.js 로 보내보도록 하고, 보너스로 블록 생성되는 이벤트를 받아보기 위한 Filter 를 하나 설치해보도록 하겠다.
화면은 간단히 아래와 같이 만들어 봤다.


일단 HTML 에서 web3.js 를 import 한다.
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <script type="text/javascript" src="../bower_components/web3/dist/web3.js"></script>
    <title>Simple Wallet</title>

그다음, web3.js 를 사용하여 Ethereum Node 에 접속하려면, 아래와 같이 Provider를 지정 해주어야 한다.
var Web3 = require('web3');
var web3 = new Web3();
web3.setProvider(new Web3.providers.HttpProvider('http://localhost:8551'));

위 예제에서는 HttpProvider 를 지정해주었으나, IpcProvider 도 존재한다. Ethereum Node 와 같은 Machine 에서 동작한다면 IPC 로 Interface 하는것이 성능 측면에서 매우 유리하다.


▌Account 의 Balance 가져오기

Account 의 Balance 를 가져오기 위해서는 web3.eth.accounts 프로퍼티를 조사하면 된다. 
function updateBalance() {
    var address = web3.eth.accounts[0];
    var balance = web3.fromWei(web3.eth.getBalance(address), 'ether');

    $('#address').val(address);
    $('#balanceAmount').val(balance);
}

web3.eth.accounts[0]
web3.js API 들은 web3 라는 이름의 객체에 var web3 = new Web3(); 를 통해 할당하였다.
web3.eth 객체 내의 accounts 는 현재 Ethereum Node 에 생성된 계정들의 목록을 배열로 저장하고있다. 현재 내 Node 에 2개의 계정이 있으며, 이중 0 번 계정의 주소를 address 변수에 저장하였다.

web3.eth.getBalance(address)
특정 주소의 Balance 를 가져오는 함수이다. getBalance() 의 리턴값은 Wei 단위의 Balance 이다. address 의 Balance 를 가져와서 web3.fromWei() 함수를 통해 Wei 단위를 Ether 단위로 변경해서 balance 변수에 저장한다. 'ether' 를 지정하지 않아도 fromWei(), toWei() 함수의 기본 변환 단위는 'ether' 이다.

값을 가져와서 화면의 #address 와 #balanceAmount INPUT 필드의 value 로 표현한다.


▌Synchronous vs Asynchronous API

아마 위 함수들이 호출될 때 마다 브라우져나 Node.JS의 Console 에는 Synchronous XHR 은 deprecate 되었다고 경고가 출력될 것이다. 
web3.js 에는 Synchronous 함수와 Property 들이 있으며, 이에 상응하는 Asynchronous 함수들이 있다. 원칙적으로는 Asynchronous API 를 호출해야 한다. accounts 프로퍼티 대신 web3.eth.getAccounts(address, callback) 을 주도록 되어있으며, web3.eth.getAccounts(address, function(err, addresses) { console.log(addresses)}); 처럼 Callback 을 통해 결과를 받아야 한다.
(RPC API 는 deprecate 된 Synchronous 호출을 아직 실행 해주지만, IPC 방식은 아예 호출이 불가능하다)

▌Transaction 보내기

Ether 의 이체, Smart Contract 의 Deploy (Creation), Smart Contract 의 함수 실행 (Message) 모두 하나의 Transaction 발생 함수를 통해 실행한다. 바로 web3.eth.sendTransaction() 함수이다.
sendTransaction() 함수는 앞으로 지속적으로 사용할 것이며 사용법은 매우 간단하다.

web3.personal.unlockAccount(web3.eth.accounts[0],'1111');

일단, Page 가 로드되는 시점 즈음에서 account 를 unlock 해두도록 한다. 이전 RPC API 편에서도 이야기 했듯이, Account 를 사용하기 전에는 Account 를 Unlock 해주어야 한다. 만약 Ethereum 실행 시에 --unlock 옵션을 주고 --password <패스워드파일> 을 주어서 Node 의 BootUp 시에 Unlock 을 이미 하였다면 unlockAccount() 를 실행 할 필요는 없다.

Send 버튼을 눌렀을 때에 실행되는 코드는 아래와 같다.
var toAddress = $('#toAddress').val();
var sendAmount = web3.toWei($('#sendAmount').val(), 'ether');

var txHash = web3.eth.sendTransaction({
    from: web3.eth.accounts[0],
    to: toAddress,
    value: sendAmount
});

console.log(txHash);

web3.eth.sendTransaction(object) 함수에서 object 는 보낼 Transaction 의 내용이 정의 된 Object 이다.
     - from : Transaction 을 보내는 from 주소
     - to : Transaction 의 Destination 주소. 만약 Smart Contract Creation Transaction 인 경우, to 를 지정하지 않는다.
     - value : 보낼 Balance 의 양 (Wei 단위)
     - gas : 이번에는 Gas 양을 지정하지는 않았지만, Ethereum 은 기본적으로 90,000 Gas 를 적어 보내게 되어있다. data 필드를 사용하지 않는 기본 이체 Transaction 의 소모 Gas 는 현재 21,000 Gas 이다.

이 sendTransaction() 함수의 리턴값은 Transaction 의 Hash 값이다. Transaction 의 Hash 값은 Transaction 의 형식 자체에 오류만 없다면 Node 에서 즉시 리턴이 오는 값이다. Miner 나 타 Node 의 Validation 작업과는 무관하다. 

Transaction 이 Block 에 잘 묶여졌는지 확인하기 위해서는 
web3.eth.getTransactionReceipt(txHash) 로 Receipt 를 확인해야 한다. 만약 null 이 리턴되었다면 Transaction 은 Block 에 묶이지 않는 것이다.


▌Block Filter 

Ethereum 에서 새로운 블록이 나오거나 Smart Contract 의 Method 내에서 Event 를 실행(Trigger) 시켰을 때, 특정 Address 나 Topic 에 해당하는 Log 를 알림 받으려고 할 때 사용할 수 있는 기능이 바로 Filter 객체이다. 그중 기본적으로 최신 블록이 생성되어 Mined/Import 되었을 때 이벤트를 받을 수 있도록 하여 좀더 동적인 느낌이 나도록 해보겠다.

var blockFilter = web3.eth.filter('latest');
blockFilter.watch(function(error, blockHash) {
    var block = web3.eth.getBlock(blockHash);
    appendLog('New Block('+block.number+')['+block.hash+'] / ' + block.transactions.length + ' TXs');
});

위 처럼 web3.eth.filter() 함수를 통해 Block 에 대한 Filter 를 걸 수 있다. 'latest' 를 넣어주면 최신 생성된 블록이 있는 경우 Filter 로 잡히게 되며, 'pending' 을 적어주면 Pending 중인 블록 (마이닝 대상)을 보여준다. 또한 Smart Contract 의 Transaction Receipt 내의 Log 에 한하여 Address 나 Topic 을 옵션으로 하여 Filter 할 수도 있는데, 이건 다음번 Smart Contract 하면서 이야기 해보도록 하겠다.

이렇게 코드를 만들고 나면 최종 아래와 같은 화면을 볼 수 있다.


▌결과화면


이처럼 web3.js 를 사용하는 방법은 매우 간단하고 쉽다. 만약 Transaction 에 Custom 한 데이터를 포함하고 싶다면 sendTransaction() 시에 { data : '<HEX값>'} 을 추가하여 보내기만 하면 된다. Bitcoin 이 OP_RETUN 코드 실행으로 가져올 수 있는 40 Byte 의 임의의 데이터 공간만을 제공하는것에 비해 Gas 만 충분하다면 (1 Byte 당 5 Gas) 큰 데이터를 넣는것도 문제 없다. 실제로 수십KB 이상의 이미지 Binary 를 Homestead 와 같은조건으로 놓고 테스트해 본 결과 잘 들어간다. 

다음은 Smart Contract 에 대한 개념과 개발 방법을 시작으로, Smart Contract 에 대하여 본격적으로 연재 해보도록 하겠다.



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이전의 JSON RPC API 기본의 연장이다.
이번에는 JSON RPC 를 통해 실제 Ether 를 이체시키는 Transaction 을 발생시켜보자.

▌Unlock Account
Geth 와 Eth 모두 Account 로 부터 Transaction 을 발생시키기 위해서는 From 이 되는 Account 를 unlock 해야 한다. 
Account 를 Unlock 하기 위해서는 Account 를 생성했을 당시 입력한 패스워드를 반드시 알고 있어야 한다.

일단, 아래와 같이 Request 를 한다.
{
    "jsonrpc":"2.0",
    "method":"personal_unlockAccount",
    "params": [
        "0x2c6191a4792a3a33cbd2f8b7b7e583a61fb33b23",
        "1111",
        0
        ],   
    "id":100
}
"params" Object 의
1번째 파라미터는 "Unlock 을 하고자 하는 자기 Account 의 주소"이다
  Wallet 안에 해당 Account 가 존재해야 하며, Wallet 의 위치는 datadir 에 따라 다르므로, geth account list 나 JSConsole 또는 RPC 로 현재 자신의 Wallet 내의 account 를 확인한 후 입력하자
2번째 파라미터는 "Account 의 Password" 이다
3번째 0 은 Unlock 의 Timout 을 "초" 단위로 입력한다.
  0 으로 지정하면, 이번 Session (Geth 의 Instance 가 살아있는) 동안은 계속 unlock 하게 된다.

성공 했다면 아래와 같은 response 가 온다
{
  "id"100,
  "jsonrpc""2.0",
  "result"true
}


▌Ether 보내기
일단 다른 Node 에 Account 를 하나 추가하였다. Address 는 "0xd33cbaced7b3990554667391708350cbbe3083a6" 로 EOA 를 생성했고, 아직 balance 는 0 이다.
2c6191a4792a3a33cbd2f8b7b7e583a61fb33b23 계좌에서 위 계좌로 150 ether 를 이체 해보겠다. 
Transaction 을 보낼때는 Wei 단위를 쓰며, 150 이더는 150,000,000,000,000,000,000 Wei 이다. 이걸 HEX 값으로 바꾸면 0x821ab0d4414980000 이 된다.

{
    "jsonrpc":"2.0",
    "method":"eth_sendTransaction",
    "params": [{
      "from""0x2c6191a4792a3a33cbd2f8b7b7e583a61fb33b23",
      "to""0xd33cbaced7b3990554667391708350cbbe3083a6",
      "value""0x821ab0d4414980000"
    }],   
    "id":100
}

위 처럼 Request 를 보내면, 정상적인 Transaction 이 발생 되었다면 아래와 같은 응답이 온다.

{
  "id"100,
  "jsonrpc""2.0",
  "result""0x265be2659d440ccd894370a9354bb189123f71ad17fea55f3b7dc2f8900d1664"
}

Result 로 보내준 값은 Transaction 의 Hash 이다.

▌Receipt 조사하기
Ethereum 은 Miner 가 생성한 Block 을 Import할 때 Transaction 을 처리하였다면, Receipt 를 만들어서 저장한다. 그래서, Transaction 이 정상적으로 Block 으로 묶여서 처리되었다면 Receipt 가 생기게 되어있다. Receipt 에는 해당 Transaction 처리에 소모된 Gas 와 Transaction 이 묶인 Block 의 번호 등이 포함되며, Smart Contract 를 Create 한 경우, Contract Account 의 Address 도 들어가게 된다.

Receipt 요청
{
    "jsonrpc":"2.0",
    "method":"eth_getTransactionReceipt",
    "params":[
        "0x265be2659d440ccd894370a9354bb189123f71ad17fea55f3b7dc2f8900d1664"
        ],
    "id":100
}

Receipt 결과
{
  "id"100,
  "jsonrpc""2.0",
  "result": {
    "transactionHash""0x265be2659d440ccd894370a9354bb189123f71ad17fea55f3b7dc2f8900d1664",
    "transactionIndex""0x0",
    "blockNumber""0x7a7",
    "blockHash""0xb760b2d919227cf557f7289c3a5181f09fb0deda669df35b50c510af189cdc5a",
    "cumulativeGasUsed""0x5208",
    "gasUsed""0x5208",
    "contractAddress"null,
    "logs": []
  }
}

해당 Transaction 이 Mining 되어 Block 들어갔고, Block Hash 도 보여준다.

이제 잔고를 확인해보면 된다.

▌잔고 확인하기
위 이체 작업이 잘 되었는지 잔고를 확인해보도록 하겠다.

Balance 확인 요청
{
    "jsonrpc":"2.0",
    "method":"eth_getBalance",
    "params": [
        "0xd33cbaced7b3990554667391708350cbbe3083a6"
        ],   
    "id":100
}

Balance 확인 응답
{
  "id"100,
  "jsonrpc""2.0",
  "result""0x0821ab0d4414980000"
}

위 처럼 150 ether 가 잘 이체되었음을 알 수 있다.


이렇게 JSON RPC API 를 사용한 방법은 아주 간결하다. 다만 Bitcoin 과 프로세스 상 다른부분들이 있어서 까다로워 보일 뿐이다.
이제 기본적인 Transaction 발생까지 해보았으니, 다음부터는 Web3 API 나 RPC 를 사용한 Smart Contract 로 들어가볼까 한다.

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Good Joon

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블록체인에 대한 개념과 사토시 나카모토에 대한 이야기를 할 때 빠지지 않는 코스로 잠깐이라도 비잔틴 장군 문제 혹은 비잔티움 장군 문제, 비잔틴 오류 허용 에 대해 이야기가 나오곤 한다. 그런데 대부분 '아 무언가 신뢰할 수 없는 환경에서 어려운 문제를 풀게 해서 신뢰를 얻어내게 했구나' 정도로 이해하면 다행이고, 설명하는 사람들 조차도 어떤 과정으로 그러한 신뢰를 갖게 하였는지에 대해서는 상세히 모르고 설명하는 케이스가 대부분이었다. 

아래는 PoW

▌두 장군의 문제

불확실한 통신 상황에서 상호 동기화를 시도할 때의 문제점으로,
이건 중간의 통신 장애가 있는 경우 어떻게 공격 시간을 전달할것인가라는 문제이며 아직까지 이에 대한 해결방안은 나오지 않았다.

위 처럼 장군 A1, A2 는 가운데 B 에 있는 적들을 공격해야 하는데, 동시 공격하지 않으면 이길 수 없는 상황이다.
A1, A2 사이를 흐르는 강이 있으나, 건너는 경우 연락병이 포획될 가능성이 있다.
이러한 상황에서, A1, A2 는 시간을 합의하고 상호 확답을 받아야 한다. 

이 문제는 비잔틴 장군의 문제와는 다른 문제이다. 


▌비잔틴 장애허용, 비잔틴 장군 문제

300명의 병력이 있는 비잔틴 성을 100명씩의 병력을 가진 장군 5명이 치려함
이기려면 적 병력보다 많은 병력이 공격해야 함
장군들은 연락병을 보내 소통 가능함
장군들 중에는 배신자가 있어 서로 신뢰 불가함

문제) 서로 신뢰할 수 없는데, 어떻게 공격 시각을 합의할 수 있는가? 
     . 가정 1 - 공격 시각은 상관 없음. 모두 한번에 공격할 수 있는 합의된 시각이면 됨
     . 가정 2 - 배신자는 병력을 분산시키려 하므로 이전 장군의 메시지와 다른 시각을 제시함
     . 가정 3 - 각 장군은 자신의 바로 다음 장군에게만 연락할 수 있음
     . 가정 4 - 배신자도 지정한 시간에 공격에 가담 함


<<문제 생기는 상황>>
  1. @장군1 이 "9 AM" 공격시각을 적어 서명과 함께 @장군2 에게 보냄 
  2. @장군2 는 @장군1 의 "9 AM" 공격시각을 보고 기억한 후 @장군3 에게 전달함
  3. @장군3배신자로, "9 AM" 메시지를 찢어버리고 "8 AM" 으로 고쳐서 @장군 4에게 전달함
  4. @장군4 는 "8AM" 을 기억한 후 @장군5 에게 전달
  5. @장군5 는 "8AM" 을 기억
  6. 8AM 에 @장군3, @장군4, @장군5 가 쳐들어가지만 300명이므로 지게 됨

<<PoW 블록체인 해결>>
[새로운 규칙]
A. 장군은 메시지를 보내기 위해 반드시 10분의 시간을 들여야 함
B. 메시지는 모든 이전 장군의 메시지와 10분의 시간을 들였다는 증거를 포함하여 보내야 함

  1. @장군1 이 "9 AM" 공격시각을 적어 10분간 작업하여 증거와 함께 @장군2 에게 보냄
  2. @장군2 는 "9 AM" 메시지와 @장군1 의 10분 작업 증거를 보고 확신 후, @장군3 에게 "9 AM" 메시지 보냄
    1. @장군2 도 10분 간 작업 함
    2. @장군1, @장군2 의 메시지와 작업내용 모두를 포함하여 보냄
  3. @장군3배신자로 "8AM" 으로 메시지를 수정하여 보내고 싶으나 그냥 보낼 수 없음. 아래 중 택 1 해야 함.
    1. 속일 수 있는 유일한 방법
      1. @장군3 은 10분보다 빠르게 작업을 하여 "8 AM" 메시지를 만들어 냄
      2. @장군1, @장군2 의 총 20분 작업에 해당하는 메시지 모두를 남은 시간 내에 만들어 포함 시켜 보냄
    2. 안들키고 있으려면 "9 AM" 으로 보내기
  4. @장군4, @장군5 모두 동일

[의미]
  1. 만약 @장군3 이 "8AM" 으로 보냈다면, 모두 장군 3이 거짓임을 알게 됨
  2. 만약 @장군2 가 배신자였다면 @장군2,3,4,5 모두 9AM 공격 가므로 이기게 됨
  3. 만약 @장군1 이 배신자였다면 8AM 에 모두 함께 공격 가므로 이기게 됨


비잔틴 장군의 문제를 PoW 를 통한 블록체인 기술로 해결 한 예시이다. 블록체인은 "이전 메시지를 포함" 시킨 새로운 메시지로 이해할 수 있으며, 포함된 이전 메지시를 변경한 경우 변경(위조)되었다는 사실을 바로 알 수 있는 장부이다. PoW 는 "10분의 시간을 들여 메시지를 만드는 과정" 이며, 정말 그러한 작업을 하였는지를 단번에 검증해낼 수 있는 방법을 제공한다.
그러나 10분의 시간을 들이지 않고는 절대 새로운 메시지에 포함된 이전 메시지를 다시 만들어낼 수는 없는 알고리즘이며, 비잔틴 장군의 문제 해결에 가장 핵심이 되는 메커니즘인 것이다. 






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Good Joon

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블록체인 기술을 공부하는 가장 기본적인 목표인 Transaction 발생을 해보도록 하겠다.
이 Transaction 발생은 어떤 블록체인이건 개념이해 후 가장 첫 걸음을 떼는 단계이므로 잘 따라해보도록 하자.

Transaction 을 발생하는것을 포함하여 Ethereum 과 Interaction 을 할 수 있는 방법에 대한 설명과 실제 간단한 Transaction 을 JSON-RPC 를 통해 발생시키는 방법을 알아보겠다.

이후 모든 Ethereum 과 관련한 내용은 Geth 를 기준으로 하겠다.
Eth 만 있는 기능인 경우 Eth 를 언급하겠으나 별도 언급이 없으면 모두 Geth 환경이다.

▌Ethereum 에서 개발하는 방법
이더리움을 블록체인 플랫폼의 코어 엔진으로 생각했을 때, 이 코어 엔진을 활용하여 응용을 개발할 수 있는 방법에는 아래 세가지가 있다.

  1. HTTP 기반 JSON RPC API 사용
    REST API Test 프로그램이나 Curl 등으로 즉시 테스트해볼 수 있으며, 원격 응용 프로그램과 통신하기에 적합한 인터페이스.
  2. JavaScript 기반의 web3.js API 를 사용
    Ethereum 이 Dapp 개발을 위해 기본으로 제공하는 JavaScript API 로, Browser, Node.JS, Mist 등으로 실행할 수 있는 인터페이스 이다. 내부적으로는 JSON RPC 를 사용한다.
  3. 응용에 엔진을 라이브러리 형태로 활용하는 방법
    소스코드 형태로 Ethereum 을 사용하며, 가장 응용과 Tight 하게 동작할 수 있다. 그러나 그래야 할 확실한 이유가 있지않는 한 추천하고싶지 않은 방법이다.

위 세가지 방법 중 1,2 번은 비교적 쉬운 방법이나, 3번의 경우 Ethereum 의 코드 분석 없이는 활용이 거의 불가능하다고 봐야하며, 이 코드를 분석하는 데만도 수개월 이상의 노력이 필요하다.
나도 C++ Ethereum 을 3번 형태로 응용하는것을 목표로 한적이 있으나, 200,000 라인에 육박하는 코드에, 난무하는 Template Class 와 상호 Dependency 가 높고 boost 로 발라놓은 C++ 11 스펙의 코드를 해석하기에는 시간이 매우 부족하였다.

따라서, 1,2번 방법이 Ethereum 을 "활용"하기 가장 적합한 방법이라고 생각되며, Transaction 발생과 같은 매우 간단한 API 사용부터 시작하는게 응용을 위한 이해의 첫걸음이라 하겠다.

▌JSON RPC 인터페이스 기본 이해
ETH 와 GETH 모두 HTTP 기반의 JSON RPC 2.0 스펙을 지원한다. JSON RPC API 는 여기 에서 확인할 수 있으며 사용법은 매우 간단한 편이다.

Listen Port : JSON RPC 의 기본 Listen Port 는 8545 번이다. (Geth, Eth 공통)
실행 옵션
     --rpc : rpc 를 사용함
     --rpcaddr : RPC 를 Listen 하는 IP Address Bining (기본: 127.0.0.1)
     --rpcport : RPC Listen Port (기본:8545)
     --rpcapi : RPC 를 통해 사용 가능한 API 셋 (기본: db, eth, net, web3) (이외에 admin, debug, miner, shh, txpool, personal 을 , 로 구분하여 추가 가능)
     --rpccorsdomain : Browser 에서 web3.js 사용 시 Cross Domain 문제가 생기지 않도록 Accept 할 Document 의 Origin Domain.

테스트 환경을 위해 두개의 Node Instance 를 아래와 같이 구성하였다
[Node 1]
  1. Miner 동작
  2. RPC Listen Address Binding : ALL
  3. RPC Listen Port : 8541
  4. RPC API : admin, db, eth, debug, miner, net, shh, txpool, personal, web3
  5. Geth Listen Port : 3031
  6. JavaScript Console 켜기

일단, 아래 커맨드로 Account 를 하나 생성한다
$ geth --datadir $ETH_HOME/db/p1_net_node1 account new

그리고 나서 Miner 인 Node 1을 실행시킨다
$ geth --datadir $ETH_HOME/db/p1_net_node1 --genesis $ETH_HOME/res/p1_net/genesis.json --rpc --rpcaddr "0.0.0.0" --rpcport "8541" --rpcapi "admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3" --port 3031 --nodiscover --mine console


[Node 2]
  1. Miner 동작 안함
  2. RPC Listen Address Binding : ALL
  3. RPC Listen Port : 8542
  4. RPC API : Node 1 과 동일
  5. Geth Listen Port : 3032
  6. JavaScript Console 켜기

Node 2 용 Account 도 하나 생성한다
$ geth --datadir $ETH_HOME/db/p1_net_node2 account new

$ geth --datadir $ETH_HOME/db/p1_net_node2 --genesis $ETH_HOME/res/p1_net/genesis.json --rpc --rpcaddr "0.0.0.0" --rpcport "8542" --rpcapi "admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3" --port 3032 --nodiscover $@

[genesis.json]
 {
 "alloc": {
    "d1c8b6e81af8ef16a7dbcd410234f12e10f1579d": {
      "balance""5000000000000000000000000000"
    },

    "2c6191a4792a3a33cbd2f8b7b7e583a61fb33b23": {
      "balance""5000000000000000000000000000"
    }
  },

  "nonce""0x0000000000000000",
  "difficulty""0x010000",
  "mixhash""0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "coinbase""0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp""0x00",
  "parentHash""0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "extraData""0x",
  "gasLimit""0x1000000000"
}

위 alloc 의 Account Address 는 각 Node 1, 2 를 위해 생성한 Account 들이다

[static-nodes.json]
위 CLI 옵션에서 보이듯 --nodiscover 옵션을 주었으므로 자동으로 Peer 를 찾지 않을것이다. Node 2 의 <datadir>/static-nodes.json 파일에 static node 로 Node 1 을 추가해준다.
[
    "enode://258a9b4558c163fdaa48f4f7111b8479d87360bc61c77680269b34204dadc293fccdf2c915acb446953712c12ab8a040d2f7b79ef1e066da60b65a88a7bb382d@[::]:3031"
]

두 Peer 를 실행시키면 Node 1 은 DAG 파일을 생성한 후 Mining 을 시작하고, Node 2 를 띄우면 Node 1 에 접속하여 Block 을 sync 하기 시작한다.
이제 테스트할 환경이 만들어졌다.

▌JSON RPC 테스트환경 만들기
JSON RPC API 를 테스트하기 전에 curl 대신 좀더 쉽게 테스트할 수 있는 환경을 만들어보자. 
Chrome 을 사용하고있다면, Post Man 이라는 REST 테스트 도구를 사용할 수 있다. Plugin 을 설치하고 실행하면 아래와 같은 화면이 보인다.

JSON RPC 로 테스트 하여 성공한다면, 이후 어떠한 언어로든 Ethereum Blockchain 을 사용하는 응용을 만들 수 있게 되는것이다.


위 화면에서, Collection 을 하나 만들어두자


이름은 Geth 로 해 두고, 이제 화면 우측 상단의 "Manage Environment" 를 클릭한다.


Add 버튼을 눌러 Environment 이름을 적당히 준다.


key 에 "url" 이라고 입력하고, value 에 Geth 의 JSON RPC Listen IP 주소와 Port 를 입력한다
나는 node 2 (Miner 아닌 Node) 를 대상으로 해보겠다.

이렇게 등록한 Environment Variable 은 향후에 {{url}} 과 같이 사용할 수 있다.



▌Client Version 가져오기

위 모든 과정들을 마쳤다면 이제 JSON RPC 테스트 환경이 끝난것이다. 아주 간단한 Client Version 을 요청하는 API 부터 사용해본다.
Client 의 Version 을 가져오는 API 이름은 web3_clientVersion 이다.

Spec 상, Parameter 는 없고, Return 은 현재 Client 의 버전을 담은 정보가 들어오게 되어있다.


위 처럼 새로운 요청을 만들고, Request Type 은 "raw" 로 하고, 데이터 포맷은 "JSON (application/json)" 으로 한다.
Send 를 누르면, 아래와 같은 응답이 온다.
{
  "id"100,
  "jsonrpc""2.0",
  "result""Geth/v1.3.5-cab802b4/linux/go1.6"
}

성공이다. 이제 원하는 API 를 무엇이든 응용하여 사용할 수 있다.

▌JSON RPC 를 통한 Block 정보 가져오기

하나만 더 해보자. Node 1 에서 Miner 가 돌고 있으므로, Block 이 계속 생성되고 있을 것이다. Difficulty 가 매우 낮으므로 빠른 속도로 생성되고 있을 것이다.
Node 2 가 Import 한 최신 Block 의 정보를 가져와보도록 하겠다.

[Request]
{
    "jsonrpc":"2.0",
    "method":"eth_getBlockByNumber",
    "params":["latest",true],
    "id":100
}

params 의 첫번째 파라미터는 "최신 블록"을 가져오란 이야기 이고,
params 의 두번째 파라미터 true 는, Transaction 데이터 전체를 가져오겠다는 이야기이다. (그러나 Transaction 을 발생시키지 않았으므로, 이 배열값은 비어있다)

[Response]
{
  "id"100,
  "jsonrpc""2.0",
  "result": {
    "number""0x1ff",
    "hash""0x1c9dd4d3191be60a30a01cd8423f05ee203617a03c60d330f76805be2d8df0de",
    "parentHash""0x267128da87431da30d30bf280efa1ef41f5c5e7a2dee846f3d2c94b89947adfd",
    "nonce""0x7652646a68725a33",
    "sha3Uncles""0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347",
    "logsBloom""0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
    "transactionsRoot""0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
    "stateRoot""0x9ad2a3c192a39ec9653915f6935c3502fd46d9e6e2805309d80408ea3227e1b4",
    "receiptRoot""0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
    "miner""0xd1c8b6e81af8ef16a7dbcd410234f12e10f1579d",
    "difficulty""0x27be0",
    "totalDifficulty""0x4788d6e",
    "size""0x219",
    "extraData""0xd583010305844765746885676f312e36856c696e7578",
    "gasLimit""0x9b62bb0db",
    "gasUsed""0x0",
    "timestamp""0x56ed6d1b",
    "transactions": [],
    "uncles": []
  }
}

Block Number 는 0x1ff (511) 이다.
sha3Uncles, logsBloom, stateRoot, receiptRoot, totalDifficulty, extraData, gasLimit, gasUsed, uncles 등이 기존 Bitcoin 을 했던 사람들은 생소하게 보일것이다. 이건 차츰 알아가보도록 하고, 일단 정보가 잘 왔다면 가장 기본적인 API 를 성공적으로 실행 한 것이니 박수를 치자.

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우리는 흔히 시스템의 처리 성능을 TPS 로 나타낸다. 말 그대로 초당 몇개의 "Transaction" 을 "처리"할 수 있느냐를 나타내는 수치이다. 

이번에 블록체인의 TPS 성능에 대해 이야기 해보고자 한다. 사람들이 많이 궁굼해 하지만 답변하는 사람들의 답변 내용을 들어봐도 딱히 맞다는 생각이 들지는 않더라.

Blockchain 이 널리 쓰이는 중요한 인프라소프트웨어 가 되려면 반드시 당면하게 될 문제 중 하나가 바로 “Transaction 처리 성능” 이다.


▌Bitcoin Blockchain PoW 방식 에서의 TPS 한계성

현재 Blockchain 은 1MB 의 블록 크기와 10분의 블록 생성을 근거로, 1 트랜잭션의 크기를 1 Input, 1 Output 만을 포함하는 최소한의 Size 로 잡더라도,
(1MB/600초)/약260바이트 = 약 7TPS
가 채 안나오게 된다.

이 7 TPS 라는 수치를 계산해내는 방법을 보았듯이, 우리가 생각하는 일반적인 TPS 와는 그 개념이 다르다. TPS 는 시스템의 "성능"을 측정하는 단위이지만, 블록체인은 그 성능 보다는 "10분 후 전파되는 블록에 담긴 Transaction 수"이다.

아래는 C/S 환경에서의 Transaction 처리를 간략히 표현해본 그림이다.

그림에서 처럼 클라이언트는 서버를 바라보며 요청을 하고, 해당 요청이 처리된 즉시 응답을 받는다. 이러한 요청은 여러 클라이언트가 동시에 할 수 있으며, 서버는 이러한 요청을 초당 몇개 처리할 수 있는지를 TPS 수치로 표현할 수 있다.

그러나, 아래와 같은 Blockchain 환경에서 보면, 이러한 TPS의 의미가 다르게 해석되어야 함을 알 수 있다.


Node 들 중에는 Miner 도 있고, Lightweight Client 들도 있다. SPV 라고 표현하던 것들이다. 이중 일반 Node 가 처리를 요청하면, 요청을 Transaction 메시지로 자신과 연결된 (1)Peer 들에게 전파된다. 모든 Node 들은 이러한 Transaction 에 대해 (2)검증 을 해야 한다. 또한 Transaction 을 검증한 Node 는, 해당 Transaction 을 자신의 Peer 들에게 (3)(4)전파 해야 한다. 그러면 그 트랜잭션은 Miner 에 의해 (5)검증 되며, Transaction Pool 에 담겨있던 Transaction 은 (6)Pow 를 통해 최소 10분 후 블록에 묶이게 된다. 이 블록은 Miner 의  Peer 들에게 (7)전파 되며 해당 Peer 는 받은 블록에 대해 (8)블록검증 을 수행하고, 검증된 블록은 다시 (9)전파 된다. 최종적으로 Transaction 처리에 대한 응답을 확인하고자 하는 Peer 는 이 블록을 받았을 때 (10)응답을 확인 할 수 있게 된다. 그리고 그 블록에는 최대 약 7*60초*10분 = 약4,200 개의 Transaction 이 포함되어있을 수 있다. 

위 시나리오는 매우 정상적인 Case 에서의 동작이며, 이론상 최대한 희망적인 상황에서의 상황이다. 실제로는
A. 여러 Input 과 Output 이 1 트랜잭션에 포함되어 Transaction 크기가 커진다
B. Miner 의 Transaction Pool 에 들어가도, 이미 Mining 중인 Block 이 있다면 트랜잭션은 가장 빨리 블록을 생성해낸 마이너의 다음 마이닝 작업에 대상이 된다. 그러므로 최대 19.9분 후에 블록을 받을 수도 있다
C. 어떤 Node 들은 6 Confirm 이상을 최종 Commit 으로 간주 하므로 약 1시간 뒤에 해당 Transaction 이 최종 “처리” 됨을 인정받을 수 있다.

이렇게 “처리”의 개념이 일반적인 C/S 아키텍쳐와 다르며, 그 이유는 “합의” 라는 과정과 “P2P” 라는 환경으로 인해 발생하는 것이다. 이 두가지 과정으로 인해 “처리 Latency" 가 높아지게 되며, 이것은 전체적인 시스템의 처리 성능이 매우 늦어지게 되는 결과를 초래한다.

아래 흐름을 보자. 우선, 설명을 위해 매우 단순한 CS 구성에서의 Transaction 처리 시나리오이다.

그림 처럼, client_1 과 client_2 는 Transaction 을 "직접 서버로" 전달한다. Client 3,4,5,6,... 모두 Server 에게 직접 Transaction 을 전달하며, 서버는 Transaction 을 처리하고 처리된 결과나 처리되었음을 알리는 Notification 을 Client 에게 전달한다. Client 에게 1 TX 처리에는 0.001초가 걸린 것이며, 서버의 입장에서는 1초에 1,000 TPS 를 처리한 것이 된다.

다음은 Blockchain 의 경우이다. 설명을 위해 node2 가 Miner 역할을 하며, node1,3,4 등은 SPV 로 간주하면 되겠다.

node 들은 P2P 환경으로 구성되어있다. node1 이 운 좋게 miner 인 node_2 를 peer 로 직접 추가하고 있거나, node1 자체가 miner 인 경우에도 최소 1 Transaction 이 처리되어 처리된 결과를 자신의 State 에 반영할 수 있는데 까지는 최소 10분 이상이 소요된다. node4 의 경우, node3 의 peer 인 경우로, 이 경우 node3 으로의 TX 전파와 node3 의 TX 검증 단계를 거친 후 miner 에게 전달될 수 있다. 만약 node1 이 Miner 라고 하더라도 Block 이 나오는데 까지는 10분이 소요되므로 사실상 "의미있는" Transaction 의 완전한 처리는 최소 10분이 되는 것이다.
이 경우, Miner 는 최대 7 TPS 로 10분 만에 Transaction 을 Commit 을 하게 된 것이며, Client 의 입장에서는 1 TX 를 처리하는데 10분이 걸린 것이다.

“처리”를 어디까지 볼것인가. 1:1 상황에서의 “전달” 과 "Transaction 검증", “(블록없이 Transaction 만만으로의)State 전이 완료 (Pre-Mined State)” 까지를 Transaction 처리 완료 시점이라고 정한다면 상당히 높은 성능의 시스템 구현이 가능하겠지만, 다수가 참여해야 하는 P2P 환경에서는 이러한 기준은 무의미 하다시피 하다. 

위 그림의 Pending TX 범위안에 있는 Transaction 들로 Miner 는 Block 을 만들게 되는데, 만약 Transaction 의 합이 Block Header 를 포함하여 총 1MB 를 넘게 되면, 1MB 내에서 Pending TX 를 잘라내고 잘라낸 만큼만을 Block 으로 만들게 된다. Mike Hearn 이 이야기 했던 1MB 의 블록 용량의 한계는 바로 이때문이다. 만약 비트코인 거래가 더 활발해져서 Transaction 수가 더 많아진다면, 저 Pending TX 의 용량은 조만간 1MB 를 넘을 것이다. 아래 그림을 보자.


노란색 그래프가 Block 의 평균 크기 이며, 이미 700KB 선이다. 7 TPS 의 트랜잭션도 안되며, 만약 700KB 로 계산해보면, 4~5 TPS 정도의 트랜잭션 발생에 블럭의 크기가 저렇게 된 것이다.

C/S 환경에서는 서버의 DB 에 최종 Commit 만 되었다면 이 즉시 모든 클라이언트가 전이된 State 를 기반으로 다음 작업을 할 수 있다. 그러나 Blockchain 의 경우, Block 이 적어도 다음 Transaction 을 발생시켜야 하는 Client 에게는 전달되었고 그 Block 에 의해 변이된 State 가 “옳다” 라는 “합의”가 되어지지 않는다면 다른 Peer 들은 내 Transaction 을 무시하게 될 것이다.

Pending Transaction 을 기반으로 작업을 한다면 Double Spending 을 막을 수 없다. 내가 매우 빠른속도로 어떤 네트워크에서 잔고 1,000 원에서 100원을 이체시키고, 다른 네트워크(또는 다른 멀리 있는 피어)로 이체 이전 상태인 1,000 원 상태에서 다시 500원을 이체하도록 한다면, 10분 뒤 블록이 나오기 이전에 Pending Transaction 을 기반으로 거래를 확정한 상대 시스템은 10분 후에나 문제가 있었음을 알 수 있으며, 어쩌면 그 다음 블럭인 20분 후에 이 사실을 알게된다.

Bitcoin 에서 최종 거래확정에 6 Confirm 을 권고하는 이유도, 1 Confirm 으로 들어온 블록이 Best Blockchain 이라고 말하기 어렵기 때문이며, 이후 들어온 블록을 기반으로 뒤따라 마이너들이 지속적으로 블록을 연결했다면, 결국 이전에 받은 1 Confirm 블록 내에 Double Spending 중 하나가 섞여있었을 수도 있기 때문이다.

"만약, Bitcoin 으로 한사람이 편의점에서 담배를 결재한 후 10분 이내에 라이터를 추가결재 하려 한다면, 이 거래는 현재 Bitcoin 내에서는 불가해야 한다" 왜냐하면, 아직 1 Confirm 도 떨어지지 않았을 것이기 때문이다. 물론 작은 금액의 거래에 대해서는 1 Confirm, 심지어 Pending Transaction 에 있어도 인정하는 추세이기는 하지만 어디까지나 이건 위험하다.

▌블럭을 크게, 생성 주기를 빠르게 하면? 

블럭 생성을 빠르게 한다면 Bitcoin 보다 더 빠른 응답속도가 가능해지며, Block 의 사이즈가 커진다면 블록에 더 많은 Transaction 을 담을 수 있게된다. Ethereum 의 경우, 0x0D (13초)를 블록 생성주기로 맞추어 놓고 있으며, 아직까지는 Block 의 사이즈를 제한하지는 않고, 대신 Block 의 Gas Limit 을 두어 Gas Limit 내에서 Transaction 을 담을 수 있게 하였다.

이러한 방식은 Bitcoin Blockchain (이제 Blockchain 1.0 이라고 하겠다) 에 적용했을 때 문제가 발생하게 되는데, 바로 다수의 Miner 가 동시에 생성해내는 Block 이 많아지는 문제가 생기는 것이다. Stale Block, Ethereum 에서는 Uncle 이라고 불리우는 Fork 들인데, 이러한 Fork 가 많아지게 되면 발생하는 문제는 State 의 불안정성이다.

Fork 를 인정하지 않는 Blockchain 1.0 방식으로 가게되면, Best Block Chain 이 바뀌는 순간 State 가 출렁일 수 있다. 특정 Account 의 Nonce 가 100 까지 올라간 Block을 받아서 State 가 올라갔는데, 새로 들어온 같은 Block Number의 Block 에는 이 State 변이를 실행했던 Transaction 이 제외되어 있으나 새로들어온 Block 의 Chain Total Difficulty 가 이전의 Difficulty 보다 높았다면 Best Blockchain 이 버뀌면서 State 가 Nonce 100 에서 99로 다시 바뀔 수 있다.

Ethereum 은 이러한 상황을 예상하여 GHOST(Greedy Heaviest Observed Subtree) 라는 프로토콜을 응용하여 자신들의 State Tree 인 Patricia Tree 를 구성할 때 Uncle Block 을 포함하도록 하였으며, 새로운 Block 이 생성될 때 자신이 참고하는 Uncle Block 을 포함시키도록 하였다. Uncle Block 에 대해서도 93.75% 의 Reward 를 주며, 이를 포함하는 Block 이 Best Block 이 되었을 때에는 각 Uncle Block 의 Reward 의 3.125% 를 Best Block 의 Coinbase 에 추가하도록 하였다.

이외에도 많은 부분을 생각해야 한다. 사이즈가 큰 블록은 네트워크 전파 속도가 느려지게되어 결국 더 많은 Uncle Block 들이 생기게 되고, 너무 작은 블록도 오버헤드를 높여 전체적인 성능을 저하시킨다. 특히나 시간이 짧아질수록 평균 Hashrate 를 기반으로한 블록 생성속도의 오차율은 커지게 되는데, 아래 그림(블록생성시간)처럼 블록생성시간의 오차범위는 매우 커지게 된다.


Ethereum 의 지금 시각 평균 Hashrate 는 etherstat 리포팅을 하고있는 node 들 기준으로 1.4TH/s 정도 되며, Difficulty 는 14~15초 정도 되는 20.34 TH 정도로 맞추어져있다.


빨라지는 주기를 PoW 로 때우기 위해서는 Block 생성 시간이 안정적이어야 하고 ASIC 같은 돈버러지를 떼어내야 하는데, 이때문에 Ethereum 은 DAG (Dagger Hashimoto)와 같은 방법을 썼고, 현재는 ethash 알고리즘으로 약1GB 정도의 Hash Cache 를 위한 Seed Table 을 생성하게 해놨으며, 100시간 정도 되는 30,000 블럭 주기로 이 DAG 를 전체 재생성 하도록 해놓았다. 이게 생성되는 것만도 십수분은 걸린다.

▌Authority 기반 블록 생성은?

권한 기반의 블록체인은 이미 작년 부터 Private Blockchain 과 Consorthium Blockchain의 필요성이 나오면서 구현체들이 나왔고, Ethereum 조차도 C++ eth 에서 이 PoA 를 flu 라는 CLI 를 통해 제공했었다. 현재는 Homestead 런칭으로 기능을 삭제한 상태이며 이전에 구현했던 방식도 그다지 세련되지 않은 방식이었다.

Authority 기반의 블록체인의 기본적인 핵심은 "블록을 생성할 수 있는 권한을 부여"하는 것부터 출발하는 것이다. PoW 를 하건, PoS 를 하건 최종 블록을 만들어내는건 "권한"을 가진 Node 가 만들어내게 하는 것이다. 

권한이 있고 이 권한을 신뢰하여 Blockchain 을 구성한다면 궂이 Nonce 를 찾을 이유도 없다. 전제조건은 경제관념이 없어야 제대로 돌아갈 수 있으며 권한이 있는 모든 노드들은 모두 신뢰된 관계여야 한다는 것이다. 경제관념이 생긴다면 그중 어떤 Node 는 더 많은 Token 을 얻으려 할 것이며, 이러다 보면 다시 권한이 있는 노드들 간에 합의가 필요하게 된다.

신뢰된 관계 또한 매우 중요하다. 권한이 있는 Node 이더라도 악의적 행위를 할 수 있다라고 판단되는 경우 이는 다시 합의가 필요한 상황으로 치닫게 된다. 또한 이러한 신뢰관계를 어떻게 시스템 간에 구현 할 것이냐는 것에 대해서도 충분히 고민하여야 한다. 

아무생각 없이 Genesis 에 Key 박아두거나 권한 Key 를 누군가 관리하며 추가 발급한 후에 "응용 업데이트 됐습니다. 다운받으세요." 하는거나 "신뢰는 별도의 보안솔루션이 있쟎아" 라고 하는거면 고개를 몇번 갸우뚱~ 해봐야 하지 않겠나 싶다.

▌Proof of Stake 에서는?

Proof of Stake 는 자신의 지분이 곧 블록생성권 지분율이 되는 형태이다. Public Blockchain 에서는 자신의 Balance 가 크면 블록을 생성할 수 있는 권한이 생기게 되며 블록을 Accept 할 때에도 Miner 의 지분율을 보아야 한다. PoW 대비 블록 생성 주기가 매우 짧아질 수 있으나 가장 지분이 큰 Miner 가 꺼져있거나 하는 상황에서는 전체 네트워크의 Node 상태를 알지 못하는 이상 어떤 블록이 Best Block 인지 판단하기 쉽지 않다는 단점와 빈익빈 부익부 현상이 나타날 수 있다는 부작용이 있다.
이러한 부분을 개선하는 노력들을 많이 해왔으며 Coin Ages Selection 방식이나 Random 방식, PoSV (Velocity) 방식, Voting 방식 등이 블록 채택을 위한 PoS 알고리즘으로 나와있다.

대량의 Transaction이 빠르게 처리되어야 한다면 고려해야하는 모델이며, 특히나 Consortium Blockchain 의 경우 고려할 필요가 있는 방식이 아닐까 생각한다. 

Eris 의 경우, PoS 의 Voting 방식을 채택하고있는데, 모든 권한있는 Node 가 Voting 을 하게 되어있다. Voting Message 를 통해서 Block Proposal 에 대해서 투표하고, 최종 Confirm 은 2/3 의 Token (Voting Power)이 확인되고 Signature 로 Voter 가 확인하면 최종 Step 에서는 Precommit 후 Commit 하여 해당 Transaction List 를 승인하도록 되어있다.

이러한 방식은 블록 생성과 전파 대비 효율적이긴 하나 Public 에서 사용하기에는 효율성이 떨어질 수 있으며, Voting Power 에 해당하는 Token 을 무엇에 맵핑할것인지 생각해야 한다. Eris 는 이러한 Token 을 Genesis 에 Key 와 함께 부여할 수 있도록 하였다. 좀 문제이긴 하다.

그러나 PoW 대비 Transaction 처리의 Confirm 속도는 확연히 차이가 나며 Eris 를 실제 구동해보면 1~3초 이내에 Commit 이 되는것을 볼 수 있다. (Node 3대로 테스트라 좀 그렇긴 하다).


▌그래서 ?

그래서 결론은,
  1. Blockchain 에서의 TPS 를 이야기 할 때에는 부디 C/S 아키텍쳐에서의 TPS 잣대를 들이대지 말자.
  2. 합의 방식에 따라 Transaction 처리 방법과 시스템 전체 성능은 달라진다.
  3. 합의 필요 없고 완전 믿을 수 있는 네트워크라면 그냥 합의하지 말아라. (블록체인 불필요)
  4. 높은 TPS 성능만 필요한거라면, 차라리 성능 좋은 분산 DB 와 Messaging M/W 를 쓰고 참여자 간 인터페이스 통일해라. 

Blockchain 이 풀어낸 가장 큰 문제는 "신뢰" 를 증명하는 방법이다. 
스티븐 코비의 "신뢰의 속도" 라는 책이 떠오른다. 어떠한 일이든 가장 빠른 방법은 "신뢰"를 바탕으로 했을 때이지, 신뢰할 수 없는 환경에서가 아니다.
보안, 위변조, 합의, 정합성, ... 믿을 수 있다면 무엇이든 빠르고 좋은걸 해라. 그리고 다른것에 더 힘을 쏟아라.

(이상 책상에 앉아서 계획없이 생각나는대로 함 써봤다.. 훑어보니 내용이 좀 산으로 갔네요.. 졸려서 이만..^^)


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Good Joon

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