.NetCore使用以太坊开发区块链应用简介
本文描述了在dotNet核心中使用像以太坊这样的区块链平台的过程。目标受众是其他想要从以太坊开始的dotNet开发者。需要了解区块链。在本文中，我们构建了一个完整的示例，允许你与自定义编写的智能合约进行交互。
第一代区块链的可以被视为仅比特币而没有智能合约。尽管如此，第二代区块链的表现明显给人更有希望。随着比特币以外的更多区块链平台，变得更加成熟，区块链有了更多可能性。以太坊区块链更像是一个使用加密货币的智能合约的分布式分类账。以太坊的重点更多地放在智能合约部分，然后是加密货币。以太币（以太坊的加密货币）的目的是为执行采矿合约或执行合约的交易提供报酬。
智能合约是为以太坊虚拟机编写的一段代码。这可以用Solidity编写并编译为字节代码。此字节代码放在分类帐中并变为不可变但仍可以与之交互，并且可以更改状态。正如以太坊文档所说：“从实用的角度来看，EVM可以被认为是一个包含数百万个对象的大型分散计算机，称为”帐户“，它们能够维护内部数据库，执行代码并相互通信。“从开发人员的角度来看，你可以将Solidity视为类似Javascript的语言，这有点受限。由于Solidity代码在区块链中运行，因此有充分的理由限制它。像随机数这样简单的东西也是一个挑战。也无法通过Http调用获取数据，因为所有事实需要在系统中。你仍然可以调用合约并输入数据来改变状态，因此外部影响是可行的。
首先安装Mist浏览器和Geth。Mist浏览器是一个GUI，可用作Ether的钱包。Geth是代码连接到的程序接口，Geth连接到以太坊的区块链。对于本文，我们将使用testnet。这样我们就可以免费开采一些以太币。启动Mist后，从菜单中选择使用测试网。创建一个帐户并挖掘一些以太币（菜单项目开发并开始挖掘）。
image
过了一段时间，你会有一些以太币。这在交易时很方便。即使发布合约或执行合约也要花费成本。现在让我们关闭钱包，否则你无法打开一个新的geth过程。所以在控制台中启动已安装的Geth：
“\Program Files\Geth\geth” --testnet --rpcapi eth,web3,personal --rpc
image
上图是我们命令的结果。我们看到它正在接收当前的区块链缓存，并且它的http端点正在localhost:8545上进行侦听。这很重要，因为我们需要Mist浏览器和其他应用程序使用IPC或RPC访问它。由于在Windows上只支持IPC实现，我们不能在dotNetCore中使用它。我们在解决方案中使用web3 RPC。
现在你可以再次打开钱包。只是不能开始挖掘，因为有独立的Geth正在运行。
现在是时候开始开发，打开Visual Studio并创建一个新项目了。请注意，我们的Github提供了该代码。创建“ASP.NET核心Web应用程序”，然后选择“Web.API模板”。我们将创建一个服务，其中包含一些与区块链交互的方法，并向区块链发布合约。这个存钱合约将存储我们的代币余额。合约开采后我们可以调用合约方法。没什么高大上的，也不是一个完整的应用程序，但很高兴看到我们能做什么。我们选择使用Azure Table存储来保持系统的持久性，它快速且便宜。
首先将这些依赖项添加到Project.json中：
"Nethereum.Web3": "2.0.0-rc1",
"Portable.BouncyCastle": "1.8.1.1",
"WindowsAzure.Storage": "8.1.1"
保存并查看正在恢复的软件包。前两个是以太坊相关，最后一个用于表存储。Nethereum.Web3是通过RPC json访问本地Geth进程的完整类库。BouncyCastle是Nethereum所需的加密库。
首先，我们需要一个模型来捕获我们的以太坊合约状态。以太坊没有任何选择让合约退出区块链，主要是出于安全/不可变的原因。一旦合约被放入区块链，就无法更改，也无法检索到Solidity代码。这就是我们需要将这些信息存储在我们的系统中的原因。在模型文件夹中创建一个名为EthereumContractInfo的文件，该文件派生自Azure Storage类TableEntity：
using Microsoft.WindowsAzure.Storage.Table;
namespace EthereumStart.Models
{
public class EthereumContractInfo : TableEntity
{
public string Abi { get; set; }
public string Bytecode { get; set; }
public string TransactionHash { get; set; }
public string ContractAddress { get; set; }
public EthereumContractInfo()
{
}
public EthereumContractInfo(string name, string abi, string bytecode, string transactionHash)
{
PartitionKey = "contract";
RowKey = name;
Abi = abi;
Bytecode = bytecode;
TransactionHash = transactionHash;
}
}
}
现在创建一个名为Services的文件夹并创建文件IEthereumService接口，这样我们就可以将它用于依赖注入：
using System.Threading.Tasks;
using EthereumStart.Models;
using Nethereum.Contracts;
namespace EthereumStart.Services
{
public interface IEthereumService
{
string AccountAddress { get; set; }
Task<bool> SaveContractToTableStorage(EthereumContractInfo contract);
Task<EthereumContractInfo> GetContractFromTableStorage(string name);
Task<decimal> GetBalance(string address);
Task<bool> ReleaseContract(string name, string abi, string byteCode, int gas);
Task<string> TryGetContractAddress(string name);
Task<Contract> GetContract(string name);
}
}
所有方法都应该返回一个任务，因为我们希望使实现使用异步。我们的想法是，我们将发布合约，尝试获取它的地址，然后在该地址上调用它的方法。现在我们创建文件BasicEthereumService来实现接口。
using Microsoft.Extensions.Options;
using Microsoft.WindowsAzure.Storage;
using Microsoft.WindowsAzure.Storage.Auth;
using Microsoft.WindowsAzure.Storage.Table;
using Nethereum.Web3;
using System;
using System.Threading.Tasks;
using EthereumStart.Models;
using Nethereum.Contracts;
namespace EthereumStart.Services
{
public class BasicEthereumService : IEthereumService
{
private Nethereum.Web3.Web3 _web3;
private string _accountAddress;
private string _password;
private string _storageKey;
private string _storageAccount;
public string AccountAddress
{
get
{
return _accountAddress;
}
set
{
_accountAddress = value;
}
}
public BasicEthereumService(IOptions<EthereumSettings> config)
{
_web3 = new Web3("http://localhost:8545");
_accountAddress = config.Value.EhtereumAccount;
_password = config.Value.EhtereumPassword;
_storageAccount = config.Value.StorageAccount;
_storageKey = config.Value.StorageKey;
}
public async Task<bool> SaveContractToTableStorage(EthereumContractInfo contract)
{
StorageCredentials credentials = new StorageCredentials(_storageAccount, _storageKey);
CloudStorageAccount account = new CloudStorageAccount(credentials, true);
var client = account.CreateCloudTableClient();
var tableRef = client.GetTableReference("ethtransactions");
await tableRef.CreateIfNotExistsAsync();
TableOperation ops = TableOperation.InsertOrMerge(contract);
await tableRef.ExecuteAsync(ops);
return true;
}
public async Task<EthereumContractInfo> GetContractFromTableStorage(string name)
{
StorageCredentials credentials = new StorageCredentials(_storageAccount, _storageKey);
CloudStorageAccount account = new CloudStorageAccount(credentials, true);
var client = account.CreateCloudTableClient();
var tableRef = client.GetTableReference("ethtransactions");
await tableRef.CreateIfNotExistsAsync();
TableOperation ops = TableOperation.Retrieve<EthereumContractInfo>("contract", name);
var tableResult = await tableRef.ExecuteAsync(ops);
if (tableResult.HttpStatusCode == 200)
return (EthereumContractInfo)tableResult.Result;
else
return null;
}
public async Task<decimal> GetBalance(string address)
{
var balance = await _web3.Eth.GetBalance.SendRequestAsync(address);
return _web3.Convert.FromWei(balance.Value, 18);
}
public async Task<bool> ReleaseContract(string name, string abi, string byteCode, int gas)
{
// check contractName
var existing = await this.GetContractFromTableStorage(name);
if (existing != null) throw new Exception($"Contract {name} is present in storage");
try
{
var resultUnlocking = await _web3.Personal.UnlockAccount.SendRequestAsync(_accountAddress, _password, 60);
if (resultUnlocking)
{
var transactionHash = await _web3.Eth.DeployContract.SendRequestAsync(abi, byteCode, _accountAddress, new Nethereum.Hex.HexTypes.HexBigInteger(gas), 2);
EthereumContractInfo eci = new EthereumContractInfo(name, abi, byteCode, transactionHash);
return await SaveContractToTableStorage(eci);
}
}
catch (Exception exc)
{
return false;
}
return false;
}
public async Task<string> TryGetContractAddress(string name)
{
// check contractName
var existing = await this.GetContractFromTableStorage(name);
if (existing == null) throw new Exception($"Contract {name} does not exist in storage");
if (!String.IsNullOrEmpty(existing.ContractAddress))
return existing.ContractAddress;
else
{
var resultUnlocking = await _web3.Personal.UnlockAccount.SendRequestAsync(_accountAddress, _password, 60);
if (resultUnlocking)
{
var receipt = await _web3.Eth.Transactions.GetTransactionReceipt.SendRequestAsync(existing.TransactionHash);
if (receipt != null)
{
existing.ContractAddress = receipt.ContractAddress;
await SaveContractToTableStorage(existing);
return existing.ContractAddress;
}
}
}
return null;
}
public async Task<Contract> GetContract(string name)
{
var existing = await this.GetContractFromTableStorage(name);
if (existing == null) throw new Exception($"Contract {name} does not exist in storage");
if (existing.ContractAddress == null) throw new Exception($"Contract address for {name} is empty. Please call TryGetContractAddress until it returns the address");
var resultUnlocking = await _web3.Personal.UnlockAccount.SendRequestAsync(_accountAddress, _password, 60);
if (resultUnlocking)
{
return _web3.Eth.GetContract(existing.Abi, existing.ContractAddress);
}
return null;
}
}
}
这是很多代码。我将跳过Save和Load -ContractFromTableStorage，因为这些只是简单的Azure表交互。
在构造函数中，我们看到与Geth进程的连接，我们连接到端口8545，因此它可以进行RPC json通信。
第一个方法实现的是getBalance。由于一切都围绕金钱，所以检查地址的以太币的余额是很重要的，比如你的账户，钱包甚至合约。在此示例中，所有以太坊交互都通过对象web3完成。在我们在Wei中取得余额之后，这就像是人民币的分数，然后是1018因子而不是102。我们可以使用convert.FromWEi将其转换回以太币。
第二个方法实现的是ReleaseContract。它首先检查我们是否尚未发布合约并将其保留在存储中。如果没有，我们可以开始解锁帐户120秒。当我们想要部署合约或其他东西时，需要解锁。之后，我们可以调用deploy方法并获取交易哈希。这是必要的，因为现在合约将被开采。将挖掘视为区块链的同行所做的过程，以便合约被接受到区块链中。当12个同行已经这样做时，合约地址被退回。这个挖掘过程需要花钱（又名Gas），并且会从你输入的_accountAddress中扣除。这个数量在Wei中，我们在控制器中指定它，它将调用EthereumService。每份合约都有不同的汽油价格。编译合约时可以使用此值。我们可以在方法SendRequestAsync中指定合约构造函数参数。在我们的情况下，我们指定2，因为合约发布时我们的余额应为2个以太币。
如上所述，必须挖掘部署才能获得合约地址。我们需要这个地址来调用它上面的方法。在我们的TryGetContractAddress中，我们检查我们的合约是否已经在我们的表存储中有一个地址，如果没有，我们会询问以太坊区块链。如果GetTransactionReceipt返回有效地址，我们可以保留它。
我们服务的最后一个方法是GetContract，这只是对以太坊合约的引用。如你所见，合约必须存在于表存储中才能获得合约地址。我们将在下一部分之后讨论调用合约。
所以现在我们从dotNet离开下，转到solidity程序语言。首先让我们看看我们的测试合法性;
pragma solidity ^0.4.6;
contract CoinsContract {
uint public balance;
function CoinsContract(uint initial) {
balance = initial;
}
function addCoins(uint add) returns (uint b) {
b = balance + add;
return b;
}
function subtractCoins(uint add) returns (uint b) {
b = balance - add;
return b;
}
}
它只是一个基于其构造函数值的piggybank从该余额开始。然后我们可以调用加法和减法来修改我们的代币余额。我知道这是非常基本的但是一开始总是好的，对吗？合约发布后，我们可以从dotNet代码中调用addCoints或subtractCoints方法。那你为什么要这样做呢？它只会花费我们以太？好的好处是，每次调用方法都会被添加到分配分类帐中，因此可以在https://testnet.etherscan.io/查看。
为了发布这个合约，我们需要将它编译为字节代码。我们使用Remix网站这个基于网络的基本编辑器可以编译和测试你的合约。编译完成后，我们可以获得字节代码（请不要忘记前面的0x）和接口，也称为ABI。在签订合约时需要提供这两个部件。ABI代表应用程序二进制接口，就像Web服务的WSDL一样。
回到Visual Studio，在我们发布合约并开始调用方法之前，我们只需再做四个步骤。
首先，我们创建名为EthereumSettings的设置文件：
namespace EthereumStart.Model
{
public class EthereumSettings
{
public EthereumSettings()
{
}
public string EhtereumAccount { get; set; }
public string EhtereumPassword { get; set; }
public string StorageKey { get; set; }
public string StorageAccount { get; set; }
}
}
其次，我们将这些设置添加到appsettings.json:
"ehtereumAccount": "x",
"ehtereumPassword": "y",
"storageKey": "w",
"storageAccount": "v"
当然，不是使用这些值，而是使用你自己的以太坊帐户和密码以及Azure存储帐户和密钥。
第三，我们在我们的startup.cs中添加了ConfigureServices方法中的代码:
services.Configure<EthereumSettings>(Configuration);
services.AddScoped<IEthereumService, BasicEthereumService>();
对于我们的最后一步，添加一个名为EthereumTestController的控制器，内容应该是:
using EthereumStart.Services;
using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using System;
using System.Threading.Tasks;
namespace EthereumStart.Controllers
{
[Route("api/[controller]")]
public class EthereumTestController : Controller
{
private IEthereumService service;
private const string abi = @"[{""constant"":false,""inputs"":[{""name"":""add"",""type"":""uint256""}],""name"":""addCoins"",""outputs"":[{""name"":""b"",""type"":""uint256""}],""payable"":false,""type"":""function""},{""constant"":false,""inputs"":[{""name"":""add"",""type"":""uint256""}],""name"":""subtractCoins"",""outputs"":[{""name"":""b"",""type"":""uint256""}],""payable"":false,""type"":""function""},{""constant"":true,""inputs"":[],""name"":""balance"",""outputs"":[{""name"":"""",""type"":""uint256""}],""payable"":false,""type"":""function""},{""inputs"":[{""name"":""initial"",""type"":""uint256""}],""payable"":false,""type"":""constructor""}]";
private const string byteCode = "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";
private const int gas = 4700000;
public EthereumTestController(IEthereumService ethereumService)
{
service = ethereumService;
}
[HttpGet]
[Route("getBalance/{walletAddress}")]
public async Task<decimal> GetBalance([FromRoute]string walletAddress)
{
return await service.GetBalance(walletAddress);
}
[HttpGet]
[Route("releaseContract/{name}")]
public async Task<bool> ReleaseContract([FromRoute] string name)
{
return await service.ReleaseContract(name, abi, byteCode, gas);
}
[HttpGet]
[Route("checkContract/{name}")]
public async Task<bool> CheckContract([FromRoute] string name)
{
return await service.TryGetContractAddress(name) != null;
}
[HttpGet]
[Route("exeContract/{name}/{contractMethod}/{value}")]
public async Task<string> ExecuteContract([FromRoute] string name, [FromRoute] string contractMethod, [FromRoute] int value)
{
string contractAddress = await service.TryGetContractAddress(name);
var contract = await service.GetContract(name);
if (contract == null) throw new System.Exception("Contact not present in storage");
var method = contract.GetFunction(contractMethod);
try
{
// var result = await method.CallAsync<int>(value);
var result = await method.SendTransactionAsync(service.AccountAddress, value);
return result.ToString();
}
catch (Exception ex)
{
return "error";
}
}
[HttpGet]
[Route("checkValue/{name}/{functionName}")]
public async Task<int> CheckValue([FromRoute] string name, [FromRoute] string functionName)
{
string contractAddress = await service.TryGetContractAddress(name);
var contract = await service.GetContract(name);
if (contract == null) throw new System.Exception("Contact not present in storage");
var function = contract.GetFunction(functionName);
var result = await function.CallAsync<int>();
return result;
}
}
}
它看起来很多代码，但它是一些方法。首先，我们有合约的ABI和二进制代码，第二个是我们加载服务的构造函数。然后我们可以调用4个http调用（请自己添加localhost +端口）
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/api/EthereumTest/getBalance/0xfC1857DD580B41c03D7 e086dD23e7cB e1f0Edd17，这将检查钱包，并应返回5 Ehter。 -
/api/EthereumTest/releaseContract/coins，这将释放合约将结果保存到Azure存储。 -
/api/EthereumTest/checkContract/coins，这将检查合约地址是否可用。如果为true，则存在合约地址，我们可以调用它。这可能需要一些时间（有时2分钟，但有时20秒）。 -
/api/EthereumTest/exeContract/coins/addCoins/123，实际调用合约和方法addCoins的值为123。一旦调用它，就会给出一个交易结果。可以使用CallAsync但是它会在你的本地以太坊VM中调用，因此这不会导致交易。因为它是一个交易，所以返回交易地址。我们也可以在Etherscan网站上看到我们的合约。Etherscan显示了以太坊的主要和测试网络的所有交易。有了这个，你就可以证明你做了一笔交易。这是我们的一个交易可以查看。 -
/api/EthereumTest/checkValue/coins/balance，当我们的ExeContract中的交易被挖掘（验证）时，我们也可以查看我们的乘法结果。合约中包含一个公共变量lastResult。可以调用此方法来获取当前状态。在与123签订合约后，余额为125。 -
/api/EthereumTest/exeContract/coins/subtractCoins/5，现在我们减去5个以太币，再次检查余额，它应该是120。
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分享一些以太坊、EOS、比特币等区块链相关的交互式在线编程实战教程：
- C#以太坊，主要讲解如何使用C#开发基于.Net的以太坊应用，包括账户管理、状态与交易、智能合约开发与交互、过滤器和交易等。
- java以太坊开发教程，主要是针对java和android程序员进行区块链以太坊开发的web3j详解。
- php以太坊，主要是介绍使用php进行智能合约开发交互，进行账号创建、交易、转账、代币开发以及过滤器和交易等内容。
- 以太坊入门教程，主要介绍智能合约与dapp应用开发，适合入门。
- 以太坊开发进阶教程，主要是介绍使用node.js、mongodb、区块链、ipfs实现去中心化电商DApp实战，适合进阶。
- python以太坊，主要是针对python工程师使用web3.py进行区块链以太坊开发的详解。
- EOS教程，本课程帮助你快速入门EOS区块链去中心化应用的开发，内容涵盖EOS工具链、账户与钱包、发行代币、智能合约开发与部署、使用代码与智能合约交互等核心知识点，最后综合运用各知识点完成一个便签DApp的开发。
- java比特币开发教程，本课程面向初学者，内容即涵盖比特币的核心概念，例如区块链存储、去中心化共识机制、密钥与脚本、交易与UTXO等，同时也详细讲解如何在Java代码中集成比特币支持功能，例如创建地址、管理钱包、构造裸交易等，是Java工程师不可多得的比特币开发学习课程。
- php比特币开发教程，本课程面向初学者，内容即涵盖比特币的核心概念，例如区块链存储、去中心化共识机制、密钥与脚本、交易与UTXO等，同时也详细讲解如何在Php代码中集成比特币支持功能，例如创建地址、管理钱包、构造裸交易等，是Php工程师不可多得的比特币开发学习课程。
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