Выполнение публичных и приватных транзакций в блокчейне JPMorgan Quorum с использованием Web3

Quorum — блокчейн на базе Ethereum, разработанный JPMorgan и совсем недавно ставший первой платформой распределенного реестра, которую предлагает Microsoft Azure.

Quorum поддерживает приватные и публичные транзакции и имеет много коммерческих сценариев использования.

В данной статье мы разберем один из таких сценариев — развертывание сети распределенного реестра между супермаркетом и владельцем склада для обеспечения актуальной информации о температуре складского помещения.

Код, используемый в данном руководстве, лежит в repository nantu à GitHub.

Статья покрывает:

• создание смарт-контракта;
• развертывание сети Quorum при помощи Chainstack;
• публичные транзакции Quorum;
• приватные транзакции Quorum.

Для иллюстрации используется сценарий мониторинга температуры в складских помещениях участников сети Quorum в рамках Internet of Things (IoT).

U cuntestu

Группа складских компаний объединяется в консорциум для совместного хранения информации и автоматизации процессов на блокчейне. Для этого компании решили использовать Quorum. В данной статье мы покроем два сценария: публичные транзакции и приватные транзакции.

Транзакции создаются разными участниками для взаимодействия с консорциумом, которому они принадлежат. Каждая транзакция либо деплоит контракт, либо вызывает функцию в контракте для загрузки данных в сеть. Данные действия реплицируются на все ноды в сети.

Публичные транзакции доступны для просмотра всеми участниками консорциума. Приватные же транзакции добавляют слой конфиденциальности и доступны только тем участникам, у которых есть на это права.

Для обоих сценариев мы для наглядности используем один и тот же контракт.

Cuntrattu intelligente

Ниже приведен простой смарт-контракт, созданный для нашего сценария. В нем есть публичная переменная temperature, которую можно изменять методом set и получать методом get.

pragma solidity ^0.4.25;
contract TemperatureMonitor {
  int8 public temperature;
function set(int8 temp) public {
    temperature = temp;
  }
function get() view public returns (int8) {
    return temperature;
  }
}

Для того, чтобы контракт работал с web3.js, его необходимо перевести в формат ABI и байткод. Использование функции formatContract, приведенной ниже, компилирует контракт при помощи solc-js.

function formatContract() {
  const path = './contracts/temperatureMonitor.sol';
  const source = fs.readFileSync(path,'UTF8');
return solc.compile(source, 1).contracts[':TemperatureMonitor'];
}

Готовый контракт выглядит следующим образом:

// interface
[ 
  { 
    constant: true,
    inputs: [],
    name: ‘get’,
    outputs: [Array],
    payable: false,
    stateMutability: ‘view’,
    type: ‘function’ 
  },
  { 
    constant: true,
    inputs: [],
    name: ‘temperature’,
    outputs: [Array],
    payable: false,
    stateMutability: ‘view’,
    type: ‘function’ 
  },
  {
    constant: false,
    inputs: [Array],
    name: ‘set’,
    outputs: [],
    payable: false,
    stateMutability: ‘nonpayable’,
    type: ‘function’ 
  }
]

// bytecode
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

Теперь, когда контракт готов, мы развернем сеть и задеплоим контракт.

Развертывание нод

Развертывание ноды может быть довольно трудоемким и этот процесс можно заменить использованием сервиса Chainstack.

Ниже приведен процесс развертывания сети Quorum с консенсусом Raft и тремя нодами.

Для начала заведем проект и назовем его Quorum Project:

Создадим сеть Quorum с консенсусом Raft на Google Cloud Platform:

К уже созданной по умолчанию ноде добавим еще две ноды:

Три запущенные ноды:

Страница деталей ноды показывает RPC endpoint, публичный ключ и т. д.

Сеть развернута. Теперь займемся деплоем смарт-контрактов и выполнением транзакций при помощи web3.js.

Публичные транзакции

U cuntestu

Температура складского помещение имеет большое значение для снижения затрат, особенно для продуктов, предназначенных для хранения при минусовой температуре.

Давая компаниям возможность делиться значениями внешней температуры их географического положения в режиме реального времени и записывать в неизменяемый реестр, участники сети сокращают расходы и время.

Мы выполним три задачи, проиллюстрированные на диаграмме:

1. Задеплоим контракт через Node 1:

   const contractAddress = await deployContract(raft1Node);
   console.log(`Contract address after deployment: ${contractAddress}`);

2. Установим температуру через Node 2 на 3 градуса:

   const status = await setTemperature(raft2Node, contractAddress, 3);
   console.log(`Transaction status: ${status}`);

3. Node 3 получит информацию из смарт-контракта. Контракт вернет значение 3 градуса:

   const temp = await getTemperature(raft3Node, contractAddress);
   console.log(‘Retrieved contract Temperature’, temp);

   Далее рассмотрим как исполнить публичную транзакцию в сети Quorum с использованием web3.js.

Инициируем инстанс через RPC для трех нод:

const raft1Node = new Web3(
 new Web3.providers.HttpProvider(process.env.RPC1), null, {
   transactionConfirmationBlocks: 1,
 },
);
const raft2Node = new Web3(
 new Web3.providers.HttpProvider(process.env.RPC2), null, {
   transactionConfirmationBlocks: 1,
 },
);
const raft3Node = new Web3(
 new Web3.providers.HttpProvider(process.env.RPC3), null, {
   transactionConfirmationBlocks: 1,
 },
);

Задеплоим смарт-контракт:

// returns the default account from the Web3 instance initiated previously
function getAddress(web3) {
  return web3.eth.getAccounts().then(accounts => accounts[0]);
}
// Deploys the contract using contract's interface and node's default address
async function deployContract(web3) {
  const address = await getAddress(web3);
// initiate contract with contract's interface
  const contract = new web3.eth.Contract(
    temperatureMonitor.interface
  );
return contract.deploy({
    // deploy contract with contract's bytecode
    data: temperatureMonitor.bytecode,
  })
  .send({
    from: address,
    gas: '0x2CD29C0',
  })
  .on('error', console.error)
  .then((newContractInstance) => {
    // returns deployed contract address
    return newContractInstance.options.address;
  });
}

web3.js предоставляет два метода для взаимодействия с контрактом: call и send.

Обновим температуру контракта выполнением set используя метод web3 send.

// get contract deployed previously
async function getContract(web3, contractAddress) {
  const address = await getAddress(web3);
return web3.eth.Contract(
    temperatureMonitor.interface,
    contractAddress, {
      defaultAccount: address,
    }
  );
}
// calls contract set method to update contract's temperature
async function setTemperature(web3, contractAddress, temp) {
  const myContract = await getContract(web3, contractAddress);
return myContract.methods.set(temp).send({}).then((receipt) => {
    return receipt.status;
  });
}

Далее используем метод web3 call для получения температуры контракта. Обратите внимание, что метод call выполняется на локальной ноде и на блокчейне транзакция создана не будет.

// calls contract get method to retrieve contract's temperature
async function getTemperature(web3, contractAddress) {
  const myContract = await getContract(web3, contractAddress);
return myContract.methods.get().call().then(result => result);
}

Теперь можно запустить public.js для получения следующего результата:

// Execute public script
node public.js
Contract address after deployment: 0xf46141Ac7D6D6E986eFb2321756b5d1e8a25008F
Transaction status: true
Retrieved contract Temperature 3

Далее мы можем посмотреть записи в эксплорере Quorum в панели Chainstack, как показано ниже.

Все три ноды провзаимодействовали и транзакции обновились:

1. Первая транзакция задеплоила контракт.
2. Вторая транзакция установила температуру контракта в 3 градуса.
3. Получение температуры происходит через локальную ноду, поэтому транзакция не создана.

Приватные транзакции

U cuntestu

Частым требованием организаций является защита данных. В качестве примера рассмотрим сценарий, в котором Cупермаркет арендует складское помещение для хранения морепродуктов у отдельного Вендора:

• Venditore при помощи IoT-датчиков считывает температурные значения каждые 30 секунд и передает их Cупермаркету;
• данные значения должны быть доступны только Вендору и Супермаркету, объединенным в сеть консорциум.

Мы выполним четыре задачи, проиллюстрированные на диаграмме выше.

• Используем те же три ноды из предыдущего сценария для демонстрации приватных транзакций:
• Supermercatu деплоит смарт-контракт, который является приватным для Супермаркета и Вендора.
• Третья сторона не имеет права доступа к смарт-контракту.

Мы вызовем методы get и set от лица Супермаркета и Вендора для демонстрации приватной транзакции Quorum.

1. Задеплоим приватный контракт для участников Supermercatu и Venditore через участника Supermercatu:

   const contractAddress = await deployContract(
   raft1Node,
   process.env.PK2,
   );
   console.log(`Contract address after deployment: ${contractAddress}`);

2. Установим температуру от Третьей стороны (внешняя нода) и получим значение температуры:

   // Attempts to set Contract temperature to 10, this will not mutate contract's temperature
   await setTemperature(
   raft3Node,
   contractAddress,
   process.env.PK1,
   10,
   );
   // This returns null
   const temp = await getTemperature(raft3Node, contractAddress);
   console.log(`[Node3] temp retrieved after updating contract from external nodes: ${temp}`);

3. Установим температуру от Вендора (внутренняя нода) и получим значение температуры:

   Температура в данном сценарии должна вернуть из смарт-контракта значение 12. Обратите внимание, что Venditore здесь имеет разрешенный доступ к смарт-контракту.

   // Updated Contract temperature to 12 degrees
   await setTemperature(
   raft2Node,
   contractAddress,
   process.env.PK1,
   12,
   );
   // This returns 12
   const temp2 = await getTemperature(raft2Node, contractAddress);
   console.log(`[Node2] temp retrieved after updating contract from internal nodes: ${temp2}`);

4. Получим температуру от Третьей стороны (внешняя нода):

   На шаге 3 температура была установлена со значением 12, но Третья сторона не имеет доступа к смарт-контракту. Поэтому возврат значения должен быть null.

   // This returns null
   const temp3 = await getTemperature(raft3Node, contractAddress);
   console.log(`[Node3] temp retrieved from external nodes after update ${temp}`);

   Далее более детально рассмотрим выполнение приватных транзакций в сети Quorum с web3.js. Поскольку большая часть кода совпадает с публичными транзакциями, выделим только те части, которые отличаются для приватных транзакций.

Обратите внимание, что контракт, загруженный в сеть, является неизменяемым, поэтому доступ с разрешением (permissioned) должен быть выдан соответствующим нодам путем включения публичного контракта на момент деплоя контракта, а не после.

async function deployContract(web3, publicKey) {
  const address = await getAddress(web3);
  const contract = new web3.eth.Contract(
    temperatureMonitor.interface,
  );
return contract.deploy({
    data: temperatureMonitor.bytecode,
  })
  .send({
    from: address,
    gas: ‘0x2CD29C0’, 
    // Grant Permission to Contract by including nodes public keys
    privateFor: [publicKey],
  })
  .then((contract) => {
    return contract.options.address;
  });
}

Подобным же образом выполняются приватные транзакции — путем включения публичного ключа участников на момент выполнения.

async function setTemperature(web3, contractAddress, publicKey, temp) {
  const address = await getAddress(web3);
  const myContract = await getContract(web3, contractAddress);
return myContract.methods.set(temp).send({
    from: address,
    // Grant Permission by including nodes public  keys
    privateFor: [publicKey],
  }).then((receipt) => {
    return receipt.status;
  });
}

Теперь мы можем запустить private.js со следующими результатами:

node private.js
Contract address after deployment: 0x85dBF88B4dfa47e73608b33454E4e3BA2812B21D
[Node3] temp retrieved after updating contract from external nodes: null
[Node2] temp retrieved after updating contract from internal nodes: 12
[Node3] temp retrieved from external nodes after update null

Эксплорер Quorum в Chainstack покажет следующее:

• деплой контракта от участника Supermercatu;
• Rendimentu SetTemperature от Третьей стороны;
• Rendimentu SetTemperature от участника Venditore.

Как видите, обе транзакции выполнены, но только транзакция от участника Venditore обновила температуру в контракте. Таким образом, приватные транзакции обеспечивают неизменяемость, но при этом и не выдают данные третьей стороне.

cunchiusioni

Мы рассмотрели коммерческий сценарий использования Quorum для обеспечения актуальной информации о температуре в складском помещении путем развертывания сети между двумя сторонами — супермаркетом и владельцем склада.

Мы показали как актуальная информация о температуре может поддерживаться как через публичные, так и через приватные транзакции.

Сценариев применения может быть очень много и, как видите, это совсем не сложно.

Экспериментируйте, попробуйте развернуть свой сценарий. Тем более что более что индустрия блокчейн-технологий к 2024 году может вырасти почти в десять раз.

Source: www.habr.com