Day 23 - Nodes Provider

14th鐵人賽 ethereum blockchain

ALu

2022-09-23 00:04:39

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Nodes Provider

Synchronization Link Tree

Blockchain Provider

此部分感謝 c.c.Liang 老師指導！

在進入 Provider 與 Signer 之前需要提起三個問題：

私鑰在誰身上？
- 必須是可以信任的軟體或單位
誰有區塊鏈的當下最新資料可以模擬交易執行後的狀態？
- 會去模擬 call 的結果以及試算 gas, gaslimit
誰能夠真正送出一個交易，做出需要花費 Ether 去寫入區塊鏈的動作？
- 送出交易

在最早期的時候以太坊希望「每個人」都會自己跑 geth 這樣的全節點，然後使用 mist 與其他人進行 p2p 互動，因此上述三個步驟都是全節點負責。這也能顯示為什麼 web3.js 裡面的 provider 會把上述三個步驟全部包起來，導致使用節點商服務的時候會因為沒有私鑰產生錯誤。

例如 web3.eth.personal.newAccount 這個 API 是呼叫 geth 的 personal_newaccount，Geth 會產生一個私鑰，並且用 passphrase 加密。然後 web3.eth.personal.unlockAccount 指定地址和 passphrase 解鎖，Geth 會解密出私鑰再做簽章，送交易。

上述例子可以發現三個步驟都是使用 geth 完成。但隨著時間經過節點商慢慢出現，就沒辦法用來儲存私鑰，導致整個送交易的步驟發生錯誤。因此儲存交易的任務就交給了 Metamask 這樣的私鑰管理器負責。也就是 ethers.js 後來區分了新角色的原因： Provider 和 Signer 和 Contract。

Provider 用來看區塊的高度，估計一筆交易要花多少 gas 之類，可以做任何像 call 這類唯讀的事情。
Signer 則是對 EOA 的抽象，可以直接或間接的取得私鑰的幫助，目的是送出交易，可以使用私鑰構建也可以請求 Metamask 簽章。

節點商

節點商可以幫助我們連結到節點「查看」鏈上資訊，例如：Parity, Ganache, Infura, AlchemyAPI

然而節點商不會儲存我們的私鑰，因此沒辦法代替我們送出交易！

Ethereum Gateway

Ethereum Provider API

那到底為什麼我們可以在瀏覽器中直接使用 window.ethereum 呢，也許可以從 The Ethereum JavaScript provider API is specified by EIP-1193 找到一些端倪。

再來一些名詞定義：

Provider: 能讓人使用的 JavaScript 物件，提供途徑去存取或訪問以太坊。
Client: 一個接收來自 Provider 的 RPC requests 的節點，並且會回傳結果。
Wallet: 一個管理私鑰的終端用戶應用程式，同時還可以進行簽核動作，並做為 Provider 和 Client 之間的中間層。
Remote Procedure Call (RPC): RPC 意指的是任何遞交給 Provider 的 request。

在這邊我們使用 MetaMask 作為我們的 provider。除此之外還可以使用 infura 和 etherscan 等。下一個章節 ethers.js 的部分會特別介紹各種 provider。

MetaMask 在我們的網站中建置了全局的 API，所以我們可以藉由 window.ethereum 來訪問節點。這個 API 讓網站可以從區塊鏈上取得使用者的以太坊帳戶（不包含私鑰）、讀取各種資料。並且提供一個媒介讓使用者可以簽核（sign）messages 和 transactions。

在任何平台或者瀏覽器中，MetaMask 官方建議我們使用 @metamask/detect-provider 來檢測 provider，而以 MetaMask 為 provider 互動的對象就是 Ethereum user 的帳戶。

// This function detects most providers injected at window.ethereum
import detectEthereumProvider from '@metamask/detect-provider';

const provider = await detectEthereumProvider();

if (provider) {
  // From now on, this should always be true:
  // provider === window.ethereum
  startApp(provider); // initialize your app
} else {
  console.log('Please install MetaMask!');
}

Basic Usage

要使任何複雜的 Ethereum 應用程式（例如：dapp, web3 網站）能夠運作，我們會需要達到以下幾點要求：

連動 Ethereum provider (window.ethereum)
偵測當前使用者連接的 Ethereum network
取得使用者的 Ethereum 帳戶（地址）

這邊補充一下所有以太坊知名的 network id：

測試網	Network
Olympic testnet	0
Ethereum Mainnet(frontier)	1
Ethereum’s Morden testnet	2
Ropsten testnet	3
Rinkeby testnet	4
Georli testnet	5
Rootstock Mainnet	30
Rootstock testnet	31
Kovan	42
Ethereum Classic Mainnet	61
Ethereum Classic testnet	62

要建立一個功能齊全的 Web3 Application 最重要的元素就是取得 provider API。

我們目前都是一直使用各種方便的套件像是 ethers 和其他包裝好的模組，而非直接使用 provider 和以太坊節點互動。因為如果需要建置高階抽象的 DAPP，也許使用方便的套件們會更為模組化。

不過還是必須去了解他們背後運作的原理，才能確保在使用上和安全上都沒有問題。

RPC API

我們剛剛有提過 RPC（遠端過程調用，Remote Process Call）在 web3 意指的是任何遞交給 Provider 的 request。實際上 RPC 就是在兩台伺服器中，其中一台呼叫另外一台上某個應用的函式或者方法。由於記憶體的不共用，所以 RPC 作為一個訊息傳遞的載體表達 calling 的內容及參數們。

而說到 Ethereum JSON-RPC API，就得先講到 JSON 檔案，JSON 是一個簡單表達資料數據的格式，可以用來表示數值、字符串、陣列和字典（鍵-值對集合，key/value pair set）。

JSON-RPC 則是一種無狀態的輕量級（json 為簡單格式）RPC 協議。這個協議訂立了資料結構和相對應的處理規則，通常用於 HTTP 或各種消息通信環境。

MetaMask 是透過 EIP-2255 協議來執行 Web3 Wallet Permissions 。

在這個核准系統裡面，每個 RPC 方法都有限制或非限制的分別。如果這個方法受到限制，則 caller 必須擁有相對應的核准才可以呼叫它，如果是沒不受限制的方法，則不用相對應的核准就可呼叫。

舉例來說如果有一個 sign 的方法，則我們必須要擁有 signer account 的eth_accounts 同意。有些函式還需要被使用者的確認，像是來自 EIP-3085 的wallet_addEthereumChain。

以下這個介面（interface）可作為一個範例：

interface Web3WalletPermission {
  // The name of the method corresponding to the permission
  parentCapability: string;

  // The date the permission was granted, in UNIX epoch time
  date?: number;
}

Use Wallet as Provider in Dapp

通常我們可以自定義每個錢包做為 Provider 的機制，但也可以使用像 Web3Modal 這樣桶裝套件（跟家庭炸雞餐一樣），細細觀察之後會發現其實他幫我們整理了多個錢包做為 Provider 的程式碼。

Web3Modal/web3modal - providers/connectors/

Closing

大部分這個領域的 Dapp 開發者不會碰到底層技術，因此在省下 Web2 的後端資料庫之後，許多人會覺得 Web3 的 Dapp 未免也太簡單了吧，不過就是串個 API 然後狂 Call 函式罷了。但實際上很多事情沒有想像中單純，如果大家並沒有詳細了解 Provider 或 Signer 的概念，也沒有特別著重 Node、Tx、Contract(EVM 相容) 的技術實作內容，也就是我前幾天分享的內容的話，話在 Dapp 開發上會碰到許多困難。

想要更深入或者了解更多的朋友，可以看我在 TEM 的這篇文章 - Transaction, ContractMethods & Provider In Dapp