Претварање ФунЦ-а у ФунЦтионал са Хаскелл-ом: Како је Серокелл освојио Телеграм Блоцкцхаин такмичење

Вероватно сте чули за тај Телеграм ускоро ће лансирати Тон блоцкцхаин платформу. Али можда сте пропустили вест да је недавно Телеграм расписао конкурс за имплементацију једног или више паметних уговора за ову платформу.

Тим Серокелл, са великим искуством у развоју великих блокчејн пројеката, није могао да стоји по страни. На такмичење смо делегирали петоро запослених, а две недеље касније су заузели прво место на њему под (не)скромним случајним надимком Секи Цхамелеон. У овом чланку ћу говорити о томе како су то урадили. Надамо се да ћете у наредних десет минута бар прочитати занимљиву причу, а највише у њој пронаћи нешто корисно што можете применити у свом раду.

Али почнимо са малим контекстом.

Конкуренција и њени услови

Дакле, главни задаци учесника били су имплементација једног или више предложених паметних уговора, као и давање предлога за побољшање ТОН екосистема. Конкурс је трајао од 24. септембра до 15. октобра, а резултати су објављени тек 15. новембра. Прилично дуго, с обзиром да је за то време Телеграм успео да одржи и објави резултате конкурса за дизајн и развој апликација на Ц++ за тестирање и процену квалитета ВоИП позива у Телеграму.

Изабрали смо два паметна уговора са листе коју су предложили организатори. За једну од њих користили смо алате дистрибуиране са ТОН-ом, а други је имплементиран на новом језику који су развили наши инжењери посебно за ТОН и уграђен у Хаскелл.

Избор функционалног програмског језика није случајан. У нашем корпоративни блог Често говоримо о томе зашто мислимо да је сложеност функционалних језика велико претеривање и зашто их генерално више волимо од објектно оријентисаних. Узгред, садржи и оригинал овог чланка.

Зашто смо уопште одлучили да учествујемо?

Укратко, зато што су наша специјализација нестандардни и сложени пројекти који захтевају посебне вештине и често су од научне вредности за ИТ заједницу. Снажно подржавамо развој отвореног кода и бавимо се његовом популаризацијом, а такође сарађујемо са водећим руским универзитетима у области рачунарства и математике.

Интересантни задаци такмичења и укљученост у наш омиљени Телеграм пројекат били су сами по себи одлична мотивација, али је наградни фонд постао додатни подстицај. 🙂

ТОН блоцкцхаин истраживање

Пажљиво пратимо нова достигнућа у блокчејну, вештачкој интелигенцији и машинском учењу и трудимо се да не пропустимо ниједно значајно издање у свакој од области у којима радимо. Дакле, до почетка такмичења наш тим је већ био упознат са идејама из ТОН белог папира. Међутим, пре почетка рада са ТОН-ом, нисмо анализирали техничку документацију и стварни изворни код платформе, тако да је први корак био сасвим очигледан – темељно проучавање званичне документације о Онлине и репозиторијуми пројеката.

Када је конкурс почео, код је већ био објављен, па смо да бисмо уштедели време одлучили да потражимо водич или резиме који је написао корисника. Нажалост, ово није дало никакве резултате – осим упутства за склапање платформе на Убунту, нисмо пронашли ниједан други материјал.

Сама документација је била добро истражена, али је у неким областима била тешка за читање. Често смо морали да се вратимо на одређене тачке и пређемо са описа апстрактних идеја на високом нивоу на детаље имплементације ниског нивоа.

Било би лакше да спецификација уопште не садржи детаљан опис имплементације. Информације о томе како виртуелна машина представља свој стек ће вероватно одвратити програмере који креирају паметне уговоре за ТОН платформу него да им помогну.

Никс: састављање пројекта

У Серокелл-у смо велики фанови ник. Са њим прикупљамо наше пројекте и користимо их НикОпс, и инсталиран на свим нашим серверима НикОС. Захваљујући томе, све наше верзије су поновљиве и раде на било ком оперативном систему на којем се Ник може инсталирати.

Па смо почели са стварањем Ник прекривач са изразом за ТОН склоп. Уз његову помоћ, састављање ТОН-а је што је могуће једноставније:

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

Имајте на уму да не морате да инсталирате никакве зависности. Ник ће магично учинити све за вас, било да користите НикОС, Убунту или мацОС.

Програмирање за ТОН

Код паметног уговора у ТОН мрежи ради на ТОН виртуелној машини (ТВМ). ТВМ је сложенији од већине других виртуелних машина и има веома интересантну функционалност, на пример, може да ради са њим наставака и везе до података.

Штавише, момци из ТОН-а су креирали три нова програмска језика:

Пето је универзални стек програмски језик који личи на Четврто. Његова супер способност је способност интеракције са ТВМ-ом.

ФунЦ је програмски језик паметних уговора који је сличан C и компајлиран је на други језик - Фифт Ассемблер.

Пети асемблер — Пета библиотека за генерисање бинарног извршног кода за ТВМ. Пети асемблер нема компајлер. Ово Језик специфичан за уграђени домен (еДСЛ).

Наше такмичење функционише

Коначно, време је да погледамо резултате наших напора.

Асинхрони канал плаћања

Канал плаћања је паметни уговор који омогућава два корисника да шаљу плаћања ван блокчејна. Као резултат, штедите не само новац (нема провизије), већ и време (не морате да чекате да се следећи блок обради). Уплате могу бити мале по жељи и онолико често колико је потребно. У овом случају, стране не морају да верују једна другој, пошто је правичност коначног поравнања загарантована паметним уговором.

Пронашли смо прилично једноставно решење проблема. Две стране могу да размењују потписане поруке, од којих свака садржи два броја — пун износ који свака страна плаћа. Ова два броја функционишу као векторски сат у традиционалним дистрибуираним системима и поставити редослед трансакција „пре се десило“. Користећи ове податке, уговор ће моћи да реши сваки могући конфликт.

У ствари, један број је довољан за реализацију ове идеје, али смо обоје оставили јер бисмо на тај начин могли да направимо практичнији кориснички интерфејс. Поред тога, одлучили смо да унесемо износ уплате у сваку поруку. Без тога, ако се порука из неког разлога изгуби, онда, иако ће сви износи и коначни обрачун бити тачни, корисник можда неће приметити губитак.

Да бисмо тестирали нашу идеју, потражили смо примере коришћења тако једноставног и сажетог протокола канала плаћања. Изненађујуће, пронашли смо само два:

1. Опис сличан приступ, само за случај једносмерног канала.
2. Приручник, који описује исту идеју као и наша, али без објашњења многих важних детаља, као што су општа исправност и процедуре решавања сукоба.

Постало је јасно да има смисла детаљно описати наш протокол, обраћајући посебну пажњу на његову исправност. После неколико итерација, спецификација је била спремна, а сада можете и ви. Погледај је.

Уговор смо имплементирали у ФунЦ-у, а услужни програм командне линије за интеракцију са нашим уговором у потпуности смо написали у Фифт-у, како су препоручили организатори. Могли смо да изаберемо било који други језик за наш ЦЛИ, али смо били заинтересовани да пробамо Фит да видимо како се он понаша у пракси.

Да будем искрен, након рада са Фифт-ом, нисмо видели никакве убедљиве разлоге да преферирамо овај језик од популарних и активно коришћених језика са развијеним алатима и библиотекама. Програмирање у језику заснованом на стеку је прилично непријатно, јер морате стално да држите у глави оно што је на стеку, а компајлер не помаже у томе.

Стога, по нашем мишљењу, једино оправдање за постојање Фифта је његова улога језика домаћина за Фифт Ассемблер. Али зар не би било боље уградити ТВМ асемблер у неки постојећи језик, него измислити нови за ову суштински једину сврху?

ТВМ Хаскелл еДСЛ

Сада је време да разговарамо о нашем другом паметном уговору. Одлучили смо да развијемо новчаник са више потписа, али писање још једног паметног уговора у ФунЦ-у би било превише досадно. Желели смо да додамо мало укуса, а то је био наш сопствени асемблерски језик за ТВМ.

Као и Фифт Ассемблер, наш нови језик је уграђен, али смо изабрали Хаскелл као домаћин уместо Фифта, што нам омогућава да у потпуности искористимо његов напредни систем типова. Када радите са паметним уговорима, где цена чак и мале грешке може бити веома висока, статичко куцање, по нашем мишљењу, представља велику предност.

Да бисмо демонстрирали како ТВМ асемблер изгледа уграђен у Хаскелл, имплементирали смо стандардни новчаник на њега. Ево неколико ствари на које треба обратити пажњу:

• Овај уговор се састоји од једне функције, али можете користити колико год желите. Када дефинишете нову функцију у језику домаћина (тј. Хаскелл), наш еДСЛ вам омогућава да изаберете да ли желите да постане посебна рутина у ТВМ-у или једноставно уметнута на месту позива.
• Као и Хаскелл, функције имају типове који се проверавају у време компајлирања. У нашем еДСЛ-у, тип уноса функције је тип стека који функција очекује, а тип резултата је тип стека који ће бити произведен након позива.
• Код има напомене stacktype, који описује очекивани тип стека на позивној тачки. У оригиналном уговору о новчанику то су били само коментари, али у нашем еДСЛ-у они су заправо део кода и проверавају се у време компајлирања. Они могу послужити као документација или изјаве које помажу програмеру да пронађе проблем ако се промени код и промени тип стека. Наравно, такве напомене не утичу на перформансе времена извршавања, пошто се за њих не генерише ТВМ код.
• Ово је још увек прототип написан за две недеље, тако да има још много посла на пројекту. На пример, све инстанце класа које видите у коду испод треба да се генеришу аутоматски.

Овако изгледа имплементација новчаника са више потписа на нашем еДСЛ-у:

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

Комплетан изворни код нашег уговора о еДСЛ-у и новчанику са више потписа можете пронаћи на ово спремиште. И још детаљно испричана о уграђеним језицима, наш колега Георгиј Агапов.

Закључци о конкурсу и ТОН

Укупно, наш рад је трајао 380 сати (укључујући упознавање са документацијом, састанке и сам развој). У конкурсном пројекту учествовало је пет програмера: ЦТО, вођа тима, стручњаци за блоцкцхаин платформу и програмери Хаскелл софтвера.

Пронашли смо ресурсе за учешће у такмичењу без потешкоћа, јер је дух хакатона, блиског тимског рада и потребе да се брзо уронимо у аспекте нових технологија увек узбудљив. Неколико непроспаваних ноћи за постизање максималних резултата у условима ограничених ресурса надокнађује се непроцењивим искуством и одличним успоменама. Поред тога, рад на таквим задацима је увек добар тест процеса компаније, јер је изузетно тешко постићи заиста пристојне резултате без добро функционисања интерне интеракције.

Текст на страну: били смо импресионирани количином посла који је уложио ТОН тим. Успели су да изграде сложен, леп и што је најважније, радни систем. ТОН се показао као платформа са великим потенцијалом. Међутим, да би се овај екосистем развио, потребно је још много тога да се уради, како у погледу његове употребе у блокчејн пројектима, тако и у смислу побољшања развојних алата. Поносни смо што смо сада део овог процеса.

Ако након читања овог чланка и даље имате питања или имате идеје како да користите ТОН за решавање ваших проблема, пишите нам — радо ћемо поделити своје искуство.

Извор: ввв.хабр.цом