開發者必須了解的以太坊 Data Flow

交易如何加密？節點所處理的資料又是什麼？

Greg Shen

8 min readJun 19, 2022

要做一個以太坊 Dapp，在學習智能合約開發後，就是跟前端連結，我在這個階段撞了一段時間。今天來分享一下以太坊的資訊流，希望對大家有幫助，有不清楚的地方歡迎隨時提問。

大綱

以太坊Dapp講解
非對稱加密簡介
Provider是什麼
解釋透過節點服務商(這裡以 Alchemy當範例)送出交易時，私鑰會在哪裡使用

Ethereum Dapp分成後端與前端，後端程式就是 Smart Contract，前端程式就是 Dapp。Smart Contract 可使用 Solidity 撰寫，目前也有許多其他語言可以撰寫 Smart Contract。Smart Contract 要在 Ethereum 上的 EVM 執行要先 Compile 成 Byte Code 之後，再透過 IPC 或 RPC 發佈到 Ethereum 上。前端程式的 Dapp 可用 web3.js or ethers.js 透過 JSON-RPC 接上 Ethereum，以及使用網頁應用常用到的 HTML、CSS、JavaScript 製作成UI，就能執行部署在 Ethereum 上 Smart Contract 所提供的一些程式功能了。

介紹完 data flow，接下來解釋我們的 transaction 到底是如何傳送、加密、解密、上鏈。

首先要複習個對稱式加密與非對稱式加密。

對稱加密（Symmetric Encryption）

如上圖，Alice 想傳給 Bob 一個訊息 m
1. 先將 m 用 e 加密成為 c，例如 +e, -e 或是 e次方等等
2. Bob 拿到 c 之後再用 e 反向操作，還原出 m
這種很容易被破解，因為 c 在傳送的過程中如果被駭客在攔截到，駭客可以嘗試用固定規則去還原；如果 Alice 每傳一次訊息，都要換一次 e，那也要想辦法把 e 傳給 Bob，既麻煩又有被攔截的風險。

非對稱式加密（Asymmetric Encryption）

仔細比較兩張圖就可以發現，差別在於解密一個是 ‘-e’，另一個則是’-d’，還記得對稱式加密為什麼容易被破解嗎？因為解密只是反向還原，若是每次都改變 e 並以不同手法傳送，駭客也可能同時攔截到 c 與 e。

非對稱式加密的原理就是利用一組鑰匙加密，既然是一組，那其中必定有所關聯，也就是 e 與 d 是有某種關聯性，而且光有一個鑰匙是沒辦法推導出另外一個鑰匙的。

今天 Alice 又想傳訊息給 Bob 了：
1. 先將 m 用 e(私鑰) 加密成為 c
2. Bob 拿到 c 之後再用 d(公鑰) 解密，還原出 m

今天就算駭客攔截到 c, e了，沒有 d 依然還原不了 m

如同上述概念，在區塊鏈中，我們送出的訊息以私鑰加密，到節點後節點會用你的公鑰(你的地址)解密得出所要送出的 transaction資料，再幫你上鏈。

在我們深入了解 transaction 包含什麼之前，要先了解 Provider 是什麼

Provider是什麼

用來連結以太坊網路的 abstraction。

實作部分

一、先部署智能合約

範例程式碼我以 mintNFT function為例，智能合約我已經先部署好了，因為是data flow介紹，重點不會是function的多樣性，而是資料怎麼傳遞，所以只放了一個 function叫做 mintNFT，如圖一。

記住，這是 Solidity，是針對以太坊的，稍後的程式碼都會是 Javascript。

二、跟節點溝通

方式一：JS Library: web3.js, ethers.js

完整的 JavaScript library，專門用來與以太坊和相關生態系溝通。

實作一個 mintNFT function，直接送出 request等節點 pick up你的交易，如圖二，以下介紹圖二中的 provider， signer, contract分別代表什麼。

補充說明，這個 mintNFT 會是放在前端的button，onClick後所執行的動作，如圖三所示。

Provider: Provider 是一個類別，抽象地說他可以被用來連結以太坊網路，並且提供一個唯讀的條件來查看區塊鏈及其狀態。
Signer: Signer 是一個類別，通常會使用一些方法直接地或間接地存取私鑰，可以被用於簽核資訊及交易，並授權給網絡來呈現不同需求。w
Contract: 此處的 Contract 代表與以太坊網路上特定合約的連結，因此這些應用可以像是普通 JavaScript 物件一樣被普遍的使用。

方式二：alchemy api, infura api, moralis api(webSocket)、Geth, Parity(full node)

以上都是節點服務商，可以選擇要使用別人的節點還是自建節點。

在這邊範例我使用 Alchemy，Alchemy的好處請看下圖，其實在開發產品的時候用節點服務會比第一種方式快速非常多，等待節點確認時間很短，上production後就更需要這種服務了。

(1) 首先，把環境變數設置好，public key, private key, api key這類的東西我們通常會放在.env檔，避免被看到，剩下的就是代入contract abi, address(我有事先部署好了)，還有實例化contract，便能使用這個contract中的function，如圖a所示。

(2) 再來就是mint function，如圖b。

有些人可能會有疑問，私鑰會不會被Alchemy拿到，產生被盜的問題。
答案是不會。
因為如果會發生這種事，早就被爆出來了。開玩笑的，不偷懶，我們來看真正的原因。

第23行的signPromise回傳的是web3.eth.accounts.signTransaction，而signTransaction長相如下。

可以看出它會return signedTransaction，結構如下圖。

看看 console.log(await signPromise)

第26行中的web3.eth.sendSignedTransaction才是真正送資料去節點的 function，如下圖，它所帶的參數為27行的 rawTransaction以及28行的function，28行這個function是可帶可不戴的的，它只是一個 callback，會回傳執行結果或是錯誤訊息。