* Blockchain in Action(블록체인 인 액션) 책의 실습을 바탕으로 작성하였음.
스마트 컨트랙트(Smart Contract)
- 정의: 애플리케이션의 규칙과 규정들을 디지털로 정의하고, 검증하고, 검사하며, 강제하기 위한 블록체인에서 작동시킬 수 있는 실행 가능한 코드다. 스마트 컨트랙트는 제삼자 없이도 신뢰할 수 있는 트랜잭션의 수행을 지원한다. 이런 트랜잭션은 추적 가능하고 되돌릴 수 없다.
- SC는 비트코인 블록체인 프로토콜이 제공했던 기본적인 신뢰를 확장시키는 코드다.
- SC는 암호 화폐 이외의 디지털 자산을 위한 트랜잭션을 지원할 수 있는 프로그래밍을 가능하게 해준다.
- SC는 각 블록체인 애플리케이션이 필요로 하는 특정한 확인과 검증을 가능하게 해준다.
이제 개발 원칙을 단순한 유스 케이스(탈중앙화한 카운터)에 적용해 스마트 컨트랙트를 설계해보자. Ethereum 플랫폼에서, 스마트 컨트랙트를 코딩하기 위해 Solidity를 사용하고, 리믹스IDE에서 코드를 배포하고 작동 테스트를 진행할 것이다.
설계
스마트 컨트랙트로 해결해야 할 문제 설정에서부터 코드의 배포에 이르기까지 전 과정을 살펴볼 수 있는 간단한 예제를 통해 스마트 컨트랙트 설계를 탐구한다. 설계 과정의 목표는 스마트 컨트랙트의 내용을 정의하는 것이다.
설계를 하는 데에는 UML(Unified Modeling Language)을 사용한다. draw.io를 통해 UML 다이어그램을 그릴 수 있다.
UML 유스 케이스 다이어그램
UML 유스 케이스(use case) 다이어그램은 해결해야 할 문제과 스마트 컨트랙트의 함수들을 어떻게 사용해야 할지에 대해 숙고할 수 있도록 해준다. 다음은 탈중앙화 카운터의 유스 케이스 다이어그램이다. 이 다이어그램이 설계 과정의 출발점이다.
- initialize() : 값에 대한 초기화
- increment() : 주어진 값만큼 증가
- decrement() : 주어진 값만큼 감소
- get() : 카운터값을 가져오기
데이터 에셋 분석
탈중앙화 카운터에서 문제 해결을 위한 블록체인 기반 컴포넌트들의 여러 속성을 설정한다. get() 함수는 읽기 전용 함수로, 이 함수의 호출을 블록체인에 기록할 필요는 없다.
- 추적해야 할 데이터 에셋 : 카운터 값
- 피어 참여자 : 카운터값을 업데이트할 애플리케이션
- 참여자의 역할 : 카운터값을 업데이트하고 그 값에 액세스하는 것
- 데이터와 함수에 검증, 검사해야할 규칙 : 이 유스 케이스에는 없음
- 디지털 장부에 기록해야 하는 트랜잭션 : initialize(), increment(), decrement()
UML 컨트랙트 다이어그램
카운터 문제 해결 설계를 위해 UML 컨트랙트 다이어그램을 설정한다. 이전의 두 단계에서 나온 아이템들을 바탕으로 그린다. 탈중앙화 카운터는 단순하기 때문에, 조건이나 규칙을 사용하지 않는다.
- 클래스의 이름
- 데이터 정의(디지털 에셋)
- 함수와 데이터에 대한 접근 규칙
- 함수 정의
constructor() 함수는 스마트 컨트랙트가 블록체인 인프라에서 작동하는 VM 샌드박스에 처음 배포되었을 때 한 번만 작동한다. 컨트랙트의 초기값을 설정할 수 있다.
컨트랙트 다이어그램은 설계 논의 시 사용할 수 있는 편리한 자료이다.
코드 작성
Solidity는 이더리움 재단이 처음 도입했는데, 블록체인 오퍼레이션에 특화된 전용 언어이다. 스마트 컨트랙트 코드는 여러 블록체인 노드에서 실행될 때 일관성을 유지하기 위해, 제한된(restricted) 샌드박스 환경에서 실행된다. 또한 블록체인에 특화된 특정 기능이 언어에 내장되어 있어야 한다.
시뮬레이트된 블록체인 위에 스마트 컨트랙트 코드를 작성, 수정, 컴파일하고, 이를 배포하고 테스트하기 위해 리믹스IDE를 사용한다.
Solidity
솔리디티 언어는 스마트 컨트랙트를 코딩하기 위한 객체제향 고수준 언어이다. 정적 타입 언어이고, 상속/라이브러리/사용자 정의 타입 등을 지원한다.
탈중앙화 카운터 코드
pragma solidity ^0.8.1;
contract Counter {
uint value;
function initialize(uint x) public {
value = x;
}
function get() view public returns (uint) {
return value;
}
function increment(uint n) public {
value = value + n;
// return (optional)
}
function decrement(uint n) public {
value = value - n;
}
}Remix IDE에서 코드 컴파일/배포
JavaScript VM 위에서 작성한 Counter.sol 코드를 컴파일(Compile) 후 배포(Deploy)한다. 배포된 컨트랙트를 테스트하며, 출력 콘솔 내용과 트랜잭션을 확인한다. 다른 사용자를 표현하는 어카운트 번호를 넣어서, 다른 참여자를 시뮬레이션해 볼 수 있다.
아래는 increment(11)을 호출한 트랜잭션이다.
정리
스마트 컨트랙트 코드를 블록체인에 배포하였을 때, 참여자가 어카운트를 가지고있고 동일한 블록체인 네트워크에 접속해 있으면 누구나 이 컨트랙트를 사용할 수 있다. 블록체인은 여기에 변조 불가능한 분산 장부를 사용한다. 변조 불가능한 분산 장부는 서로 알지 못하는 탈중앙화 참여 노드 간에 신뢰를 구축한다.
