譯者 | 李睿

審校 | 重樓

Web3、區(qū)塊鏈技術(shù)和加密貨幣如今都是令人關(guān)注的熱門話題。技術(shù)、應(yīng)用、生態(tài)系統(tǒng)以及對社會的影響都在以驚人的速度發(fā)展。本文將從開發(fā)人員Alvin Lee的角度來討論如何學(xué)習(xí)開發(fā)Web3，雖然他開發(fā)經(jīng)驗豐富，但是在開發(fā)Web3方面則是一名新手。本文將了解Web3開發(fā)的先決條件，如何使用Python通過Web3的頂級API服務(wù)Infura訪問區(qū)塊鏈，最后介紹用于管理錢包的一個簡單項目。

如何開始

盡管Alvin Lee從20世紀(jì)90年代末就開始進(jìn)行編程，但在Web3世界里，他卻是一名初學(xué)者。他并不是專家，所以不會試圖解釋Web3基本原理。但市面上有很多很好的指南和教程，因此他建議從Infura文檔開始，它非常全面且易于理解。

如果用戶喜歡更互動的學(xué)習(xí)方式，也可以從技術(shù)社區(qū)獲得支持。

現(xiàn)在，學(xué)習(xí)Web3先從一些基礎(chǔ)知識開始。首先需要創(chuàng)建一個Infura賬戶，一個存儲加密貨幣的錢包，當(dāng)然還需要一些錢。

創(chuàng)建Infura賬戶

Infura公司是區(qū)塊鏈API和開發(fā)人員使用工具的提供商。這意味著如果服務(wù)商想訪問區(qū)塊鏈，不需要自己運行節(jié)點。與其相反，只需采用一個友好的API，Infura就會完成所有繁重的工作。Infura免費并且安全，因為它不會存儲用戶的私鑰，也無法修改其交易或多次重放它們。

用戶可以免費開戶，不需要采用信用卡。

創(chuàng)建Infura項目

創(chuàng)建項目是事情變得有趣的地方。每個項目都有一個API密鑰，用于標(biāo)識它并允許用戶使用Infura，用戶可以按照說明進(jìn)行操作。

設(shè)置加密錢包

下一個難題是設(shè)置加密錢包。在區(qū)塊鏈環(huán)境中，加密錢包持有的余額完全由一組數(shù)字密鑰控制，因此沒有所謂的個人賬戶所有權(quán)，每個帳戶都有一個公鑰(在區(qū)塊鏈中可見)和一個控制該帳戶的私鑰。持有私鑰的用戶完全控制了一個賬戶。用戶還可以將多個帳戶作為一組私鑰進(jìn)行管理。加密錢包為用戶提供了一種安全的方式來管理其帳戶/私鑰以及其他好處，例如便利性、便攜性和兼容性。

Infura推薦使用MetaMask，用戶可以將MetaMask作為瀏覽器擴展安裝。

在設(shè)置加密錢包之后，可以開始討論如何賺錢。

如何賺錢

區(qū)塊鏈不是免費使用的，加密貨幣經(jīng)濟學(xué)需要投入更多的資金。簡單地說，每筆交易都要支出費用。如果想嘗試區(qū)塊鏈技術(shù)則需要投入資金。幸運的是，對于開發(fā)人員來說，有一些測試網(wǎng)絡(luò)可以免費獲得測試資金，雖然不能用它來換取真實的貨幣，但是可以用它來開發(fā)和測試Web3應(yīng)用程序。

說到這一點，有不同類型的區(qū)塊鏈。在這里將重點關(guān)注以太坊區(qū)塊鏈。

Alvin Lee在這個項目中使用了測試網(wǎng)Sepolia。他可以通過faucet站點從Sepolia獲得測試ETH(ETH是以太坊的原生加密貨幣，可以用它來支付以太坊網(wǎng)絡(luò)上的交易。而測試ETH是以太坊開發(fā)的必要條件) 。

faucet站點可以將少量的測試網(wǎng)ETH轉(zhuǎn)移到加密錢包中。faucet站點要求用戶挖礦來賺錢，有些會定期給用戶一些錢。Alvin Lee成功地使用了ConsenSys Sepolia faucet，它每天向一個地址發(fā)送0.5個Sepolia ETH。

在介紹了這些基礎(chǔ)知識之后，以下了解Infura API。

訪問Infura API

Infura通過HTTPS（REST）和WebSockets提供了一個JSON-RPC API。它有幾個類別，用戶可以通過一些文章了解關(guān)于它們的內(nèi)容。

此外，Infura API支持多種不同的網(wǎng)絡(luò)。每個網(wǎng)絡(luò)都有自己的https端點，可以在訪問API時將其用作基本URL。

以下是以太坊的端點：

（1）Mainnet

• 以太坊主網(wǎng)JSON-RPC基于HTTPS—https://mainnet.infura.io/v3/<API-KEY>
• 以太坊主網(wǎng)JSON-RPC基于WebSocket — wss://mainnet.infura.io/ws/v3/<API-KEY>

（2）Goerli

• 以太坊Goerli測試網(wǎng)JSON-RPC基于 HTTPS— https://goerli.infura.io/v3/<API-KEY>
• 以太坊Goerli測試網(wǎng)JSON-RPC基于WebSocket—wss://goerli.infura.io/ws/v3/<API-KEY>

（3）Sepolia

• 以太坊Sepolia測試網(wǎng)JSON-RPC 基于HTTPS—https://sepolia.infura.io/v3/<API-KEY>
• 以太坊Sepolia測試網(wǎng)JSON-RPC基于WebSocket—wss://sepolia.infura.io/ws/v3/<API-KEY>

為了測試是否可以訪問API，可以使用curl獲取錢包余額。

將Infura API密鑰和API密鑰秘密存儲在環(huán)境變量中，簡單地稱為：INFURA_API_KEY和INFURA_API_KEY_SECRET。還將MetaMask錢包的公鑰存儲在一個名為SEPOLIA_ACCOUNT的環(huán)境變量中。

curl命令如下:

$ curl --user ${INFURA_API_KEY}:${INFURA_API_KEY_SECRET} \
 -X POST \
 -H "Content-Type: application/json" \
 --data '{"jsonrpc":"2.0","method":"eth_getBalance","params":["'"${SEPOLIA_ACCOUNT}"'","latest"],"id":1}' \
 https://sepolia.infura.io/v3/${INFURA_API_KEY}

a{"jsonrpc":"2.0","id":1,"result":"0x1d7e6e62f1523600"}

正如人們所見，這有一個巨大的余額0x1d7e6e62f1523600!!!!但不必太興奮，其平衡單位是Wei。1個ETH等于10¹⁸Wei。如果計算一下數(shù)字，可以看到賬戶里有2個多一點的ETH。當(dāng)然，這都是測試網(wǎng)絡(luò)的錢。

需要注意的是，在這里不需要使用帳戶私鑰來檢查余額。任何人都可以查看區(qū)塊鏈中任何賬戶的余額，而帳戶余額并不是敏感信息。但是，帳戶和持有私鑰的人的身份是敏感和機密的。

在直接訪問Infura API時有著很好的體驗，接下來需要編寫一些代碼。

采用Python開發(fā)Web3

Web3生態(tài)系統(tǒng)支持多種編程語言。可以從JavaScript（web3.js和ethers.js）、Golang和Python（web3.py）中的流行庫訪問Infura API。

選擇工具：web3.py

雖然現(xiàn)在大多數(shù)代碼都是用JavaScript/Node.js和Ruby編寫的，但在學(xué)習(xí)新主題時，Python是很好的選擇。web3.py庫看起來功能強大、成熟且文檔齊全。所以Alvin Lee決定選擇web3.py。

選擇目標(biāo)：加密錢包管理器

Web3的世界可能是壓倒性的：交易、智能合約、IPFS、DAO(去中心化自治組織)、DeFi(去中心化金融)和NFT。Alvin Lee決定為這個Web3測試項目選擇一個簡單的加密錢包管理器概念。加密錢包管理器是一種“hello web3 world”項目，因為它所做的就是獲取余額并將一些錢發(fā)送到目標(biāo)賬戶。自從Alvin Lee采用Sepolia faucet賺錢以來，他決定發(fā)送一些資金來回饋它。先檢查一下代碼。

web3-test dApp(去中心化應(yīng)用)

這些代碼可以在Github上找到。

使用Poetry來構(gòu)建應(yīng)用程序。自述文件提供了一步一步的設(shè)置說明。

在深入研究代碼之前，先運行一下程序，看看會發(fā)生什么:

$ poetry run python main.py

balance before transaction: 2.1252574454
send 20,000 gwei to 0xea4d57b2dd421c5bfc893d126ec15bc42b3d0bcd (Sepolia faucet account)
balance after transaction: 2.125184945399832

正如人們所看到的那樣，Alvin Lee的余額最初是略高于2個testnet ETH。然后，將20,000 Gwei(即200億Wei)發(fā)送到最初獲得資金的Sepolia faucet賬戶。它幾乎沒有影響資金平衡。這正好說明Wei是一個多么小的單位。

這個代碼非常簡單。只有一個名為main.py的文件。該文件包含一個main()函數(shù)和一個WalletManager類。先從main()函數(shù)開始，它是程序的入口點。

main()函數(shù)不接受命令行參數(shù)或配置文件。一切都是為了簡單而硬編碼的。首先，該函數(shù)實例化WalletManager類，然后定義Sepolia faucet帳戶的公鑰。現(xiàn)在開始行動。該函數(shù)通過調(diào)用WalletManager的get_balance()方法獲得加密錢包的余額，然后傳遞所請求的單位(以太幣)，并將其顯示在屏幕上。接下來，該函數(shù)調(diào)用send_eth()方法將20,000 Gwei發(fā)送到目標(biāo)帳戶。最后，它在匯款后再次獲取并顯示余額。

def main():
 wm = WalletManager()

 sepolia_faucet_account = wm.w3.toChecksumAddress('0xea4d57b2dd421c5bfc893d126ec15bc42b3d0bcd')

 balance = str(wm.get_balance('ether'))
 print(f'balance before transaction: {balance}')

 print(f'send 20,000 gwei to {sepolia_faucet_account} (Sepolia faucet account)')
 wm.send_eth(sepolia_faucet_account, 20000, 'gwei')

 balance = str(wm.get_balance('ether'))
 print(f'balance after transaction: {balance}')

if __name__ == '__main__':
 main()

然后看一下WalletManager類。它有四種方法：

·__init__(),
·__create_web3_instance()
·get_balance()
·sent_eth()

方法1：__init__()

以下逐一進(jìn)行了解。__init__()方法作為構(gòu)造函數(shù)，它首先調(diào)用__create_web3_instance()方法，并將結(jié)果存儲在一個名為w3的變量中。然后__init__()提取幾個環(huán)境變量并存儲它們。它繼續(xù)計算一些Gas費用(Gas是區(qū)塊鏈運行的燃料)和給驗證交易的人員的獎勵。

它還存儲鏈ID，用于標(biāo)識Sepolia測試網(wǎng)(在本例中)。稍后在向Sepolia測試網(wǎng)發(fā)送交易時，將需要這個ID。

Import base64
import os
import web3

class WalletManager:
 def __init__(self):
 self.w3 = self.__create_web3_instance()
 self.account = os.environ[‘SEPOLIA_ACCOUNT’]
 self.account_private_key = os.environ[‘METAMASK_PRIVATE_KEY’]
 self.max_fee_per_gas = self.w3.toWei(‘250’, ‘gwei’)
 self.max_priority_fee_per_gas = self.w3.eth.max_priority_fee
 self.chain_id = self.w3.eth.chain_id

方法2：__create_web3_instance()

可以了解__create_web3_instance()方法內(nèi)部發(fā)生了什么。

__create_web3_instance()是一個靜態(tài)方法，因為它不需要來自WalletManager類的任何信息。它從環(huán)境中獲取Infura API密鑰和API密鑰秘密，然后將它們編碼為基本身份驗證令牌。它在Sepolia測試網(wǎng)上為項目準(zhǔn)備了適當(dāng)?shù)亩它c，然后用所有信息實例化了Web3庫中的一個Web3對象。這個對象將允許通過一個方便的Python接口調(diào)用Infura API(而不是構(gòu)造JSON-RPC請求并解析結(jié)果)。

@staticmethod
def __create_web3_instance():
 infura_api_key = os.environ['INFURA_API_KEY']
 infura_api_key_secret = os.environ['INFURA_API_KEY_SECRET']
 data = f'{infura_api_key}:{infura_api_key_secret}'.encode('ascii')
 basic_auth_token = base64.b64encode(data).strip().decode('utf-8')

 infura_sepolia_endpoint = f'https://sepolia.infura.io/v3/{infura_api_key}'

 headers = dict(Authorization=f'Basic {basic_auth_token}')
 return web3.Web3(web3.HTTPProvider(infura_sepolia_endpoint, request_kwargs=dict(headers=headers)))

方法3：get_balance()

下一個是get_balance()方法。

這是一種極其簡單的方法。它只調(diào)用Web3對象的w3.eth.get_balance()方法并傳遞帳戶。eth.get_balance()總是返回Wei的結(jié)果，Wei通常太小。而這種方法提供了將結(jié)果轉(zhuǎn)換為另一種面額(例如Gwei或Ether)的選項。它通過調(diào)用Web3實例再次提供的w3.fromWei()方法來實現(xiàn)。需要注意的是，不必使用私鑰來檢查余額。

balance = self.w3.eth.get_balance(selpytf.account)
if unit != 'wei':
 return self.w3.fromWei(balance, unit)

方法4：send_eth()

最后但同樣重要的是send_eth()方法。這里有很多內(nèi)容，所以可以將其分成多個塊。

首先，send_eth()轉(zhuǎn)換要發(fā)送給Wei的金額(如果需要)，然后它獲取該帳戶的交易計數(shù)并將其存儲為nonce。nonce允許在需要時覆蓋掛起的交易。

def send_eth(self, target_account, amount, unit='wei'):
 if unit != 'wei':
 amount = self.w3.toWei(amount, unit)

 nonce = self.w3.eth.get_transaction_count(self.account)

接下來，它構(gòu)造一個交易對象。最重要的字段是from(加密錢包的賬戶)、to(交易的接收者)和value(要發(fā)送多少錢)。然后，還要決定支付多少Gas，Gas越多，驗證器包含交易的可能性就越大。chainId標(biāo)識運行這一交易的網(wǎng)絡(luò)和幾個管理字段(空數(shù)據(jù)和類型)。

tx = {'nonce': nonce,
 'maxFeePerGas': self.max_fee_per_gas,
 'maxPriorityFeePerGas': self.max_priority_fee_per_gas,
 'from': self.account,
 'to': target_account,
 'value': amount,
 'data': b'',
 'type': 2,
 'chainId': self.chain_id}
tx['gas'] = self.w3.eth.estimate_gas(tx)

這里有一筆交易，可以發(fā)送嗎?先不要這么快發(fā)送。首先，需要采用私鑰簽名。這是防止其他人從用戶的賬戶轉(zhuǎn)賬的原因。使用私鑰簽署交易允許驗證器確認(rèn)私鑰與帳戶的公鑰相對應(yīng)。

signed_tx = self.w3.eth.account.sign_transaction(tx, self.account_private_key)

現(xiàn)在可以將交易作為原始交易發(fā)送。這意味著Infura永遠(yuǎn)不會看到用戶的私鑰，它不能改變交易或?qū)⑵滢D(zhuǎn)賬到另一個賬戶。這就是區(qū)塊鏈的魔力。在發(fā)送交易后，返回一個哈希碼并等待交易完成。如果結(jié)果的狀態(tài)為1，則一切正常。如果不是，代碼將引發(fā)異常。

tx_hash = self.w3.eth.send_raw_transaction(signed_tx.rawTransaction)

result = self.w3.eth.wait_for_transaction_receipt(tx_hash)
if result['status'] != 1:
 raise RuntimeError('transaction failed: {tx_hash}')

這就是以一種非常基本但安全的方式與區(qū)塊鏈交互所需要的全部內(nèi)容。

結(jié)論：用Infura開始Web3之旅

即使對于一名經(jīng)驗豐富的程序員來說，從頭開始進(jìn)入Web3的世界也可能令人望而生畏。而在逐步的學(xué)習(xí)中學(xué)到了很多技巧。在大多數(shù)情況下，人們知道自己還有很多內(nèi)容要學(xué)。Infura通過提供可靠的API、出色的指導(dǎo)以及與生態(tài)系統(tǒng)的其他組件(例如MetaMask和web3.py庫)的強大集成，使其變得簡單。如果人們處于類似的位置，希望學(xué)習(xí)Web3開發(fā)，或者甚至想要開始Web3的職業(yè)生涯，那么強烈建議從Infura開始。

原文標(biāo)題：From Zero to Hero: Learning Web3 With Infura and Python，作者：Alvin Lee