Претворање на FunC во функционално со Хаскел: Како Serokел победи на натпреварот за блокчејн Телеграма

Веројатно сте ја слушнале таа Телеграма е на пат да ја лансира блокчејн платформата Тон. Но, можеби сте ја пропуштиле веста дека не одамна Телеграм распиша конкурс за имплементација на еден или повеќе паметни договори за оваа платформа.

Тимот на Serokell, со долгогодишно искуство во развојот на големи блокчејн проекти, не можеше да застане настрана. На натпреварот делегиравме пет вработени, а две недели подоцна тие го освоија првото место на него под (не)скромниот случаен прекар Секси камелеон. Во оваа статија ќе зборувам за тоа како го направија тоа. Се надеваме дека во следните десет минути барем ќе прочитате некоја интересна приказна, а најмногу во неа ќе најдете нешто корисно што ќе можете да го примените во работата.

Но, да почнеме со малку контекст.

Конкуренцијата и нејзините услови

Значи, главните задачи на учесниците беа имплементација на еден или повеќе од предложените паметни договори, како и давање предлози за подобрување на TON екосистемот. Конкурсот траеше од 24 септември до 15 октомври, а резултатите беа објавени дури на 15 ноември. Доста долго време, имајќи предвид дека за тоа време Telegram успеа да одржи и објави резултати од конкурси за дизајн и развој на апликации во C++ за тестирање и оценување на квалитетот на VoIP повиците во Telegram.

Избравме два паметни договори од списокот предложен од организаторите. За еден од нив користевме алатки дистрибуирани со TON, а вториот беше имплементиран на нов јазик развиен од нашите инженери специјално за TON и вграден во Haskell.

Изборот на функционален програмски јазик не е случаен. Во нашата корпоративен блог Честопати зборуваме зошто мислиме дека сложеноста на функционалните јазици е огромно претерување и зошто генерално ги претпочитаме наместо објектно-ориентираните јазици. Патем, содржи и оригиналот на овој напис.

Зошто воопшто решивме да учествуваме?

Накратко, затоа што нашата специјализација се нестандардни и сложени проекти кои бараат посебни вештини и често се од научна вредност за ИТ заедницата. Ние силно го поддржуваме развојот на софтвер со отворен код и сме ангажирани во неговата популаризација, а исто така соработуваме со водечки руски универзитети во областа на компјутерската наука и математиката.

Интересните задачи на натпреварот и вклученоста во нашиот сакан проект Телеграм беа сами по себе одлична мотивација, но наградниот фонд стана дополнителен поттик. 🙂

Истражување на блокчејн ТОН

Внимателно ги следиме новите случувања во блокчејнот, вештачката интелигенција и машинското учење и се трудиме да не пропуштиме ниту едно значајно издание во секоја од областите во кои работиме. Затоа, до почетокот на натпреварот, нашиот тим веќе беше запознаен со идеите од ТОН бела хартија. Сепак, пред да започнеме со работа со ТОН, не ја анализиравме техничката документација и вистинскиот изворен код на платформата, така што првиот чекор беше сосема очигледен - темелно проучување на официјалната документација за Онлајн и складишта на проекти.

До почетокот на натпреварот, кодот веќе беше објавен, па за да заштедиме време, решивме да побараме водич или резиме напишано од од страна на корисниците. За жал, тоа не даде никакви резултати - освен инструкции за склопување на платформата на Ubuntu, не најдовме други материјали.

Самата документација беше добро истражена, но беше тешко да се прочита во некои области. Доста често моравме да се вратиме на одредени точки и да преминеме од описи на апстрактни идеи на високо ниво на детали за имплементација на ниско ниво.

Би било полесно доколку спецификацијата воопшто не вклучува детален опис на имплементацијата. Информациите за тоа како виртуелната машина го претставува својот оџак е поверојатно да го одвлекува вниманието на програмерите што создаваат паметни договори за платформата TON отколку да им помогнат.

Никс: составување на проектот

Во Serokел сме големи обожаватели Ник. Ние ги собираме нашите проекти со него и ги распоредуваме користејќи ги NixOps, и инсталиран на сите наши сервери Nix OS. Благодарение на ова, сите наши изданија се репродуцираат и работат на кој било оперативен систем на кој може да се инсталира Nix.

Така почнавме со создавање Никс преклоп со израз за склопување TON. Со негова помош, составувањето на TON е што е можно поедноставно:

$ cd ~/.config/nixpkgs/overlays && git clone https://github.com/serokell/ton.nix
$ cd /path/to/ton/repo && nix-shell
[nix-shell]$ cmakeConfigurePhase && make

Забележете дека не треба да инсталирате никакви зависности. Никс магично ќе направи се за вас, без разлика дали користите NixOS, Ubuntu или macOS.

Програмирање за TON

Кодот за паметен договор во мрежата TON работи на виртуелната машина TON (TVM). TVM е покомплексен од повеќето други виртуелни машини и има многу интересна функционалност, на пример, може да работи со него продолжувања и линкови до податоци.

Покрај тоа, момците од ТОН создадоа три нови програмски јазици:

Петка е универзален програмски јазик на стек кој наликува на Четврто. Неговата супер способност е способноста за интеракција со ТВМ.

FunC е програмски јазик за паметни договори кој е сличен на C и се составува на друг јазик - Fift Assembler.

Петти монтажер — Петта библиотека за генерирање на бинарен извршен код за TVM. Fifth Assembler нема компајлер. Ова Специфичен јазик за вграден домен (eDSL).

Нашиот натпревар функционира

Конечно, време е да ги погледнеме резултатите од нашите напори.

Асинхрон канал за плаќање

Каналот за плаќање е паметен договор кој им овозможува на двајца корисници да испраќаат плаќања надвор од блокчејнот. Како резултат на тоа, заштедувате не само пари (нема провизија), туку и време (не мора да чекате да се обработи следниот блок). Плаќањата може да бидат мали колку што сакате и толку често колку што е потребно. Во овој случај, страните не мора да си веруваат едни на други, бидејќи правичноста на конечното порамнување е загарантирана со паметниот договор.

Најдовме прилично едноставно решение за проблемот. Две страни можат да разменуваат потпишани пораки, од кои секоја ќе содржи два броја - целосниот износ што го плаќа секоја страна. Овие два броја функционираат вака векторски часовник во традиционалните дистрибуирани системи и поставете го редоследот „се случи порано“ на трансакциите. Користејќи ги овие податоци, договорот ќе може да го реши секој можен конфликт.

Всушност, еден број е доволен за да се имплементира оваа идеја, но ги оставивме и двете бидејќи на овој начин можевме да направиме поудобен кориснички интерфејс. Дополнително, решивме да го вклучиме износот за плаќање во секоја порака. Без него, ако пораката се изгуби поради некоја причина, тогаш, иако сите износи и конечната пресметка ќе бидат точни, корисникот можеби нема да ја забележи загубата.

За да ја тестираме нашата идеја, баравме примери за користење на таков едноставен и концизен протокол за канал за плаќање. Изненадувачки, најдовме само две:

1. Опис сличен пристап, само за случајот на еднонасочен канал.
2. Упатство, која ја опишува истата идеја како нашата, но без објаснување многу важни детали, како што се општата коректност и процедурите за решавање конфликти.

Стана јасно дека има смисла детално да се опише нашиот протокол, посветувајќи посебно внимание на неговата исправност. По неколку повторувања, спецификацијата беше готова, а сега можете и вие. Погледни ја.

Го имплементиравме договорот во FunC и ја напишавме алатката за командна линија за интеракција со нашиот договор целосно во Fift, како што е препорачано од организаторите. Можевме да избереме кој било друг јазик за нашиот CLI, но бевме заинтересирани да го пробаме Fit за да видиме како функционира во пракса.

Да бидам искрен, откако работевме со Fift, не видовме убедливи причини да го претпочитаме овој јазик од популарните и активно користените јазици со развиени алатки и библиотеки. Програмирањето на јазик базиран на стек е прилично непријатно, бидејќи мора постојано да го чувате во вашата глава она што е на оџакот, а компајлерот не помага во тоа.

Затоа, според нас, единственото оправдување за постоењето на Fift е неговата улога како јазик домаќин на Fift Assembler. Но, зарем не би било подобро да се вгради ТВМ асемблер во некој постоечки јазик, наместо да се измисли нов за оваа суштинска единствена цел?

TVM Haskell eDSL

Сега е време да зборуваме за нашиот втор паметен договор. Решивме да развиеме паричник со повеќе потписи, но пишувањето уште еден паметен договор во FunC би било премногу досадно. Сакавме да додадеме малку вкус, а тоа беше нашиот сопствен јазик за склопување на ТВМ.

Како и Fift Assembler, нашиот нов јазик е вграден, но го избравме Haskell за домаќин наместо Fift, што ни овозможува целосно да ги искористиме неговите напредни типови на системот. Кога работите со паметни договори, каде што цената на дури и мала грешка може да биде многу висока, статичкото пишување, според наше мислење, е голема предност.

За да покажеме како изгледа асемблерот TVM вграден во Haskell, имплементиравме стандарден паричник на него. Еве неколку работи на кои треба да се обрне внимание:

• Овој договор се состои од една функција, но можете да користите колку што сакате. Кога дефинирате нова функција на јазикот на домаќинот (т.е. Haskell), нашиот eDSL ви овозможува да изберете дали сакате таа да стане посебна рутина во TVM или едноставно да се вметне на местото на повикот.
• Како Хаскел, функциите имаат типови кои се проверуваат во времето на компајлирање. Во нашиот eDSL, влезниот тип на функција е типот на стек што го очекува функцијата, а типот на резултатот е типот на стек што ќе се произведе по повикот.
• Кодот има прибелешки stacktype, опишувајќи го очекуваниот тип на оџак во точката на повикување. Во оригиналниот договор за паричник тоа беа само коментари, но во нашиот eDSL тие всушност се дел од кодот и се проверуваат во времето на компајлирање. Тие можат да послужат како документација или изјави кои му помагаат на развивачот да го најде проблемот ако се промени кодот и се промени типот на стекот. Се разбира, таквите прибелешки не влијаат на перформансите на траење, бидејќи за нив не се генерира ТВМ-код.
• Ова е сè уште прототип напишан за две недели, така што има уште многу работа на проектот. На пример, сите примероци од класите што ги гледате во кодот подолу треба да се генерираат автоматски.

Вака изгледа имплементацијата на мултисиг паричник на нашиот eDSL:

main :: IO ()
main = putText $ pretty $ declProgram procedures methods
  where
    procedures =
      [ ("recv_external", decl recvExternal)
      , ("recv_internal", decl recvInternal)
      ]
    methods =
      [ ("seqno", declMethod getSeqno)
      ]

data Storage = Storage
  { sCnt :: Word32
  , sPubKey :: PublicKey
  }

instance DecodeSlice Storage where
  type DecodeSliceFields Storage = [PublicKey, Word32]
  decodeFromSliceImpl = do
    decodeFromSliceImpl @Word32
    decodeFromSliceImpl @PublicKey

instance EncodeBuilder Storage where
  encodeToBuilder = do
    encodeToBuilder @Word32
    encodeToBuilder @PublicKey

data WalletError
  = SeqNoMismatch
  | SignatureMismatch
  deriving (Eq, Ord, Show, Generic)

instance Exception WalletError

instance Enum WalletError where
  toEnum 33 = SeqNoMismatch
  toEnum 34 = SignatureMismatch
  toEnum _ = error "Uknown MultiSigError id"

  fromEnum SeqNoMismatch = 33
  fromEnum SignatureMismatch = 34

recvInternal :: '[Slice] :-> '[]
recvInternal = drop

recvExternal :: '[Slice] :-> '[]
recvExternal = do
  decodeFromSlice @Signature
  dup
  preloadFromSlice @Word32
  stacktype @[Word32, Slice, Signature]
  -- cnt cs sign

  pushRoot
  decodeFromCell @Storage
  stacktype @[PublicKey, Word32, Word32, Slice, Signature]
  -- pk cnt' cnt cs sign

  xcpu @1 @2
  stacktype @[Word32, Word32, PublicKey, Word32, Slice, Signature]
  -- cnt cnt' pk cnt cs sign

  equalInt >> throwIfNot SeqNoMismatch

  push @2
  sliceHash
  stacktype @[Hash Slice, PublicKey, Word32, Slice, Signature]
  -- hash pk cnt cs sign

  xc2pu @0 @4 @4
  stacktype @[PublicKey, Signature, Hash Slice, Word32, Slice, PublicKey]
  -- pubk sign hash cnt cs pubk

  chkSignU
  stacktype @[Bool, Word32, Slice, PublicKey]
  -- ? cnt cs pubk

  throwIfNot SignatureMismatch
  accept

  swap
  decodeFromSlice @Word32
  nip

  dup
  srefs @Word8

  pushInt 0
  if IsEq
  then ignore
  else do
    decodeFromSlice @Word8
    decodeFromSlice @(Cell MessageObject)
    stacktype @[Slice, Cell MessageObject, Word8, Word32, PublicKey]
    xchg @2
    sendRawMsg
    stacktype @[Slice, Word32, PublicKey]

  endS
  inc

  encodeToCell @Storage
  popRoot

getSeqno :: '[] :-> '[Word32]
getSeqno = do
  pushRoot
  cToS
  preloadFromSlice @Word32

Целосниот изворен код на нашиот договор за eDSL и паричник со повеќе потписи може да се најде на ова складиште. И повеќе детално кажано за вградените јазици, нашиот колега Георги Агапов.

Заклучоци за натпреварот и ТОН

Вкупно, нашата работа траеше 380 часа (вклучувајќи запознавање со документацијата, состаноци и вистински развој). Пет програмери учествуваа во натпреварувачкиот проект: CTO, раководител на тимот, специјалисти за блокчејн платформа и развивачи на софтвер Haskell.

Најдовме ресурси за да учествуваме во натпреварот без потешкотии, бидејќи духот на хакатонот, блиската тимска работа и потребата брзо да се нурнеме во аспектите на новите технологии секогаш се возбудливи. Неколку непроспиени ноќи за постигнување максимални резултати во услови на ограничени ресурси се компензираат со непроценливо искуство и одлични спомени. Покрај тоа, работата на такви задачи е секогаш добар тест за процесите на компанијата, бидејќи е исклучително тешко да се постигнат навистина пристојни резултати без добро функционирање на внатрешната интеракција.

Текстовите настрана: бевме импресионирани од обемот на работа од тимот на ТОН. Успеаа да изградат комплексен, убав и што е најважно, работен систем. ТОН се покажа како платформа со голем потенцијал. Сепак, за да се развие овој екосистем, треба да се направи многу повеќе, како во однос на неговата употреба во блокчејн проекти, така и во смисла на подобрување на развојните алатки. Горди сме што сега сме дел од овој процес.

Ако по читањето на оваа статија сè уште имате какви било прашања или имате идеи како да го користите TON за да ги решите вашите проблеми, пишете ни — со задоволство ќе го споделиме нашето искуство.

Извор: www.habr.com