Ставим Ethereum на Raspberry Pi, чтобы связать умные вещи контрактами

На пересечении двух ультрамодных тем, криптовалют и интернета вещей, возможно, лежит золотая жила. Представь: умные предметы в будущем смогут общаться друг с другом при помощи неразрывных контрактов. А посмотреть, как это будет работать, можно уже сегодня. В этой статье я расскажу тебе, как установить Ethereum на Raspberry Pi и запустить умный контракт, взаимодействующий с реальным миром.

Введение

Зачем предметам обмениваться друг с другом контрактами? Примерно так же десять лет назад можно было спросить, зачем нужен смартфон или аккаунт в социальной сети. Пройдет еще десять лет, и никого не будет удивлять, что самоуправляемые автомобили или квадрокоптеры подзаряжаются от роботизированных заправок и расплачиваются криптовалютой.

Сейчас же мы находимся в самой начальной точке развития будущей экосистемы, но с появлением Ethereum у нас уже есть нецензурируемая децентрализованная и автономная среда, которая позволяет налаживать экономическое взаимодействие между девайсами. А раз есть, значит, можно экспериментировать!

Итак, тебе понадобятся:

  • Raspberry Pi 2 или 3 или BeagleBone Black. Мы тестировали это руководство с RPi 3, но все должно работать и на RPi 2 и BBB. Нюансы могут быть только с установкой пакетов — в этом случае тебя спасет Google и смекалка.
  • Карта на 64 Гбайт. Большой объем понадобится для хранения блокчейна Ethereum, который к тому же постоянно растет.
  • Все, что ты хочешь подключить к порту GPIO Raspberry Pi.

Мы напишем умный контракт и загрузим его в сеть с помощью браузера Mist. Далее поднимем ноду на Raspberry Pi, развернем на ней небольшое приложение, которое будет слушать события от определенного контракта в сети и управлять GPIO по наступлении этого события.

Подготовка

Для начала подготовим Raspberry Pi к работе.

  1. Форматируем карту и скачиваем Ubuntu Mate для Raspberry Pi (можно выбрать и Raspbian).
  2. Записываем образ на флеш-карту. Для этого можно воспользоваться консолью или Pi Filler.
  3. Вставляем карту и устанавливаем систему. После установки ресайзим карту, перезагружаемся и можем подключаться к RPi через Wi-Fi по SSH.
  4. Устанавливаем клиент сети Ethereum. Сейчас самый популярный из них — это Geth, он написан на Go. Можно собрать его из исходников, но этот процесс имеет некоторые особенности, поэтому более быстрый путь — скачать и установить уже собранную версию.
  5. Приложение у нас будет на Node.js, поэтому скачиваем версию для ARMv7 и устанавливаем:
     $ wget https://nodejs.org/dist/v4.4.5/node-v4.4.5-linux-armv7l.tar.xz
     $ tar -xvf node-v4.4.5-linux-armv7l.tar.xz
     $ cd node-v4.4.5-linux-armv7l
     $ sudo cp -R * /usr/local/

Убеждаемся, что все в порядке:

$ node -v
v4.4.5
$ npm -v
2.15.5
  1. Теперь нам нужно поставить два пакета npm: web3 и onoff. Для этого, в свою очередь, понадобится Git, а также g++ 4.7 (для корректной установки onoff):
     $ sudo apt-get install g++-4.7 git
     $ sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-4.6 60 --slave /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-4.6
     $ sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-4.7 40 --slave /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-4.7
     $ sudo update-alternatives --config gcc

Ставим пакеты:

$ sudo npm install -g onoff web3

Синхронизация

Для начала работы нужно синхронизировать блокчейн. Иногда это может занять несколько дней. «Легких» клиентов Ethereum пока что нет, и на твоем девайсе должна храниться вся информация о транзакциях с начала летописи. Сейчас архив занимает около 20 Гбайт.

Клиенты бывают разные. Parity, к примеру, очень многообещающий, но для наших целей мы возьмем проверенный Geth. Есть много способов синхронизировать блокчейн.

  1. Самый долгий способ — просто запустить ./geth в фоне и оставить работать. Периодически придется проверять, не прервалась ли синхронизация.
  2. Используя опцию ./geth --fast. В таком случае будут проверяться только заголовки блоков и процесс пойдет чуть быстрее, да и сам блокчейн будет занимать поменьше места.
  3. Если на основной машине уже стоит клиент той же версии, то можешь просто скопировать папку chaindata (на «Маке» это ~/Library/Ethereum/chaindata) при помощи rsync.
  4. Экспортировать данные с основного компьютера можно и при помощи Geth: geth export blockchain_backup. Копируем бэкап на Raspberry Pi и разворачиваем там: geth export blockchain_backup. Как ни странно, процесс тоже очень долгий.
  5. Последний вариант — это не совсем о синхронизации, но если хочешь побыстрее начать экспериментировать, подойдет и он. Тебе понадобится открытая для запросов нода — своя или сторонняя в паблике. К примеру, можно взять инстанс на Digital Ocean, развернуть клиент там и синхронизировать блокчейн, как описано выше. Потом запускаешь его с открытым портом и можешь коннектиться к нему из приложения. Можно обойтись и без Digital Ocean и сделать то же самое на своей машине. Если Raspberry Pi находится в той же подсети, то процесс аналогичен:
    $ screen -dmS eth geth --testnet --rpc --rpcaddr "localhost" --rpcport "8545" --rpcapi "eth,net,web3"

Контракт

Итак, все готово: клиент установлен, нода синхронизирована и работает, можно приступать к самому интересному. Для начала накидаем простейший контракт.

contract EthThing {
  uint state;
  address owner;

  event stateChanged(uint _state);
  event eithersRecieved(uint _amount);

  function EthThing() {
      owner = msg.sender;
  }

  function setState(uint _state) {
      state = _state;
      stateChanged(state);
  }

  function getState() constant returns (uint _state) {
      return  state;
  }

  function() {
      eithersRecieved(msg.value);
  }

  function kill() {
      if (msg.sender == owner) suicide(owner);
  }
}

Он хранит в блокчейне две переменные: адрес создателя контракта и состояние, которое мы можем устанавливать и получать с помощью функций setState(uint _state) и getState().

Я добавил kill() и функцию без названия, а также событие eithersRecieved с целью показать, куда писать код, чтобы наладить экономическое взаимодействие с нашим устройством. К примеру, можно будет предоставлять какую-нибудь услугу и принимать оплату в эфирах по адресу контракта. Он сразу пришлет сообщение о принятой транзакции на твое устройство (или даже на несколько).

У нас есть два ивента, которые мы хотим бродкастить в сеть, — stateChanged и eithersRecieved. Первый ивент сообщает всем о том, что кто-то изменил значение переменной state, сделав транзакцию с вызовом функции setState. Второй ивент сообщает, что кто-то послал эфир на адрес контракта.

В конструкторе EthThing(), который вызывается при загрузке контракта в сеть, мы запоминаем владельца — создателя контракта.

С помощью setState(uint _state) любой желающий может установить значение переменной state, что станет известно всем, кто следит за контрактом. Функция getState() возвращает текущее значение переменной state, а constant позволяет вызывать эту функцию локально (значение не вычисляется, и не нужно платить за газ).

Функция без имени — это транзакция без параметров с переводом ETH. Она используется в качестве колбэка и позволяет с помощью события отслеживать перевод средств на адрес контракта. А функция kill() позволяет создателю контракта уничтожить его и вернуть средства на свой адрес.

Фронтенд

Напишем небольшое приложение на Node.js, которое будет коннектиться к локальной или удаленной ноде и слушать указанные события. Начать лучше всего с интерфейса контракта. Чтобы создать его, можно воспользоваться онлайновым компилятором Solidity или установить браузер Mist на своей рабочей машине.

Мы будем ждать передачи средств и в случае поступления мигать светодиодом (или трещать реле — зависит от того, что у тебя есть) в течение восьми секунд с периодом, который будет передан в state.

// Объект web3 должен указывать на локальную или удаленную ноду
var Web3 = require('web3');
var web3 = new Web3();
web3.setProvider(new web3.providers.HttpProvider('http://localhost:8545'));

// Тут нужно вписать номер порта GPIO, который ты используешь
var Gpio = require('onoff').Gpio;
var port = new Gpio(18,'out');
port.writeSync(1);

// Пишем в лог некоторые свойства объекта web3, чтобы проверить соединение
console.log(web3.version.api);
console.log(web3.isConnected());
console.log(web3.version.node);

// ABI — Application Binary Interface Definition для нашего контракта
var ABIString = 'enter contract interface here';
var ABI = JSON.parse(ABIString);

// Подсоединяемся к контракту
var ContractAddress = 'enter contract address here';
var contract = web3.eth.contract(ABI).at(ContractAddress);

var portDriver = function(time) {
  portSync = setInterval(function(){
      port.writeSync(port.readSync() === 0 ? 1 : 0);
  }, time);

  setTimeout(function() {
        clearInterval(portSync);
        port.writeSync(1);
  }, 8000);
};

// Бесконечный цикл, который читает ивент 'stateChanged'
var event = contract.stateChanged( {}, function(error, result) {
  if (!error) {
    var msg = "\n***********";
    msg += "State changed: " + result.args.state + " (block:" + result.blockNumber + ")";
    msg += "***********";
    console.log(msg);
    portDriver(result.args.state);
  }
});

// Отслеживаем транзакцию
var event = contract.eithersRecieved( {}, function(error, result) {
  if (!error) {
    var msg = "\n***********";
    msg += "Eithers received: " + result.args.amount + "wei" + " (block:" + result.blockNumber + ")";
    msg += "***********";
    console.log(msg);
    portDriver(500);
  }
});

Чтобы задеплоить контракт, открываем Contact → Deploy New Contract. Вставляем код, жмем Execute, оплачиваем газ и немного ждем, пока операция завершится.

Теперь нам нужен адрес контракта и интерфейс. Ими мы проинициализируем переменные в коде приложения, которое крутится на Raspberry Pi.

Теперь в созданном контракте ты можешь изменять значение переменной state и пересылать на его адрес эфир, а «Малинка» будет за этим следить и реагировать так, как ты ее запрограммировал.

На этом все. Как видишь, перед тобой теперь огромное поле для экспериментов!

Комментарии (4)

  • Все что описано - понятно. Совершенно не понятно, как это использовать в реальной жизни.

    Откуда деньги???

  • Хорошая статья! Есть несколько недочётов.

    Ни слова не сказано, что такое газ. Видно, что к концу статьи автор уже подустал всё объяснять))
    В начале статьи два раза пишется, что мы выбираем Geth. Ну выбрал один раз - и ладно уже)
    Ну и с английским чуток накосячили, надо писать не eithersRecieved, а ethersReceived.

    А так - сложновато... у меня мозг превратился в желе))
    Фраза "Теперь в созданном контракте ты можешь изменять значение переменной state и пересылать на его адрес эфир" непонятна от слова "совсем". Привыкли, что эфир можно отправлять на счёт какой-нибудь, но переслать эфир на адрес контракта?? Это как? Просьба добавить пояснение.

  • Bitcoin и Ethereum выглядят как киберпанковская утопия. Это идеальные системы, которые бы отлично работали в мире, состоящим из одних машин. Однако в мире есть люди, и большинству из них чужды понятия математической логики. Они руководствуются своими желаниями, эмоциями, верой (способностью считать что-то истиной без проверки) и постоянно меняющимися представлениями о том, как им следует поступать. Поэтому отношения между людьми в современном обществе строятся на чём-то осязаемом - преимущественно на товарно-денежных отношениях в их разном выражении. Понятно, что натуральный обмен банально неудобен, а современные деньги ничего не стоят сами по себе. Однако это всё же не столь абстрактные сущности, как криптовалюты. За эмиссией банкнот и монет всегда стоит правительство какой-то страны (или даже нескольких стран). Оно выступает гарантом платёжеспособности конкретной валюты и поддерживает её экономическими, политическими и прочими методами - до тех пор, пока его не свергнут, или не перестанет существовать сама страна. Изначально многие валюты были обеспечены золотом и другими металлами с уникальными свойствами. У криптовалют теряется связь с физическим миром. Даже из медного гроша можно сделать что-то нужное в быту (пуговицу, грузик, электрод), а целое состояние в биткоинах и эфирах - это просто числа в распределённой сети. Очередной пример того, как реальные ресурсы тратятся на виртуальные. Считаю, что как идея криптовалюты и смарт-контракты прекрасны. Над их же практически значимой реализацией придётся работать ещё долго.

    • Ты не прав. Bitcoin задуман как замена денег которые безконтрольно и в своих интересах эмитирует правящая верхушка конкретной страны. По поводу же реальной ценности обычной валюты, увы она такая же виртуальная как и у криптовалют. Никто не может проверить сколько за ней стоит золота и т.д.
      А вот по поводу Этериума я не очень понял что с ним делать. Этот контракт просто аналог нотариального подтверждения? Хорошо бы почитать как и кто это применяет на практике.

Похожие материалы