Blockchain für Entwickler

Tobias Fertig unterrichtet seit mehreren Jahren Programmierung, Software Engineering und verteilte Systeme. Er versteht die Details der Blockchain Technologie und weiß diese verständlich zu erklären. Neben seiner Promotion über Informationssicherheit berät er gemeinsam mit Andreas Schütz Unternehmen im Bereich Blockchain. In diesem Leitfaden erklärt er den Weg zur eigenen Blockchain und gibt einen Einstieg in die Smart Contract Programmierung.

Andreas Schütz hat Informatik studiert und begeistert sich bereits seit vielen Jahren für die Blockchain-Technologie. Neben seiner Promotion gibt er auf Vorträgen, Seminaren und Online-Artikeln Fachleuten und Laien Einblicke in die Blockchain. Außerdem berät er gemeinsam mit Tobias Fertig Unternehmen, wie sie die Blockchain sinnvoll einsetzen können. In diesem Leitfaden gibt er einen tiefen Einblick in die Funktionsweise dieser spannenden Technologie und den Einsatz von Smart Contracts.

Materialien zum Buch ... 16

1. Vorwort ... 17

1.1 ... Vorwort der Autoren ... 17

1.2 ... Geleitwort ... 19

2. Einführung ... 21

2.1 ... Was ist die Blockchain? ... 21

2.2 ... Geschichte der Blockchain ... 29

2.3 ... Anwendung der Blockchain-Technologie ... 43

2.4 ... Zusammenfassung ... 65

3. Die Basics: So funktioniert eine Blockchain ... 67

3.1 ... Kryptografische Grundlagen ... 67

3.2 ... Die Blockchain ... 80

3.3 ... Die Blockchain 2.0 ... 112

3.4 ... Alternative Konsensmodelle ... 144

3.5 ... Sicherheit der Blockchain ... 153

3.6 ... Zusammenfassung ... 164

4. Eine eigene Blockchain erstellen -- Grundfunktionen ... 167

4.1 ... Transaktionen -- die kleinste Einheit ... 169

4.2 ... Blockheader -- der Inhalt der Block-ID ... 171

4.3 ... Die Blöcke verketten ... 173

4.4 ... Die Blockchain auf die Festplatte speichern ... 175

4.5 ... Der Genesis Block -- die Entstehung einer Blockchain ... 177

4.6 ... Ausstehende Transaktionen ... 178

4.7 ... Die Difficulty einer Blockchain ... 180

4.8 ... Zeit zu schürfen -- der Miner Thread ... 182

4.9 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 186

5. Die Blockchain an eine Web-API anbinden ... 189

5.1 ... Die Service-Endpunkte der Web-API ... 190

5.2 ... Deployment der Web-API ... 196

5.3 ... Transaktionen per Webinterface versenden ... 200

5.4 ... Einen eigenen Block-Explorer implementieren ... 204

5.5 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 211

6. Ein Peer-to-Peer-Netzwerk aufbauen ... 215

6.1 ... Das Peer-to-Peer-Framework konfigurieren ... 216

6.2 ... Transaktionen im Netzwerk verteilen ... 219

6.3 ... Blöcke im Netzwerk verteilen ... 222

6.4 ... Mehrere Chains parallel verarbeiten ... 224

6.5 ... Neue Knoten im Netzwerk aufnehmen ... 228

6.6 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 231

7. Accounts und Guthaben einführen ... 233

7.1 ... Die Miner belohnen ... 234

7.2 ... Die Accounts verwalten ... 238

7.3 ... Die Accounts integrieren ... 242

7.4 ... Die Accounts im Block-Explorer einbinden ... 243

7.5 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 249

8. Verifikation und Optimierungen umsetzen ... 251

8.1 ... Transaktionen signieren ... 251

8.2 ... Die Rahmenbedingungen erzwingen ... 255

8.3 ... Guthaben sperren und entsperren ... 257

8.4 ... Mit dem Merkle-Baum die Performance optimieren ... 260

8.5 ... Den Public Key verkürzen zum Sparen von Speicher ... 263

8.6 ... Startguthaben über den Genesis Block ermöglichen ... 264

8.7 ... Weitere Optimierungen bedenken ... 265

8.8 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 267

9. Smart Contract Development ... 269

9.1 ... Einführung ... 270

9.2 ... Einfache Smart Contracts bei Bitcoin ... 272

9.3 ... Anspruchsvolle Smart Contracts ... 280

9.4 ... Zusammenfassung ... 283

10. Solidity -- Die Grundlagen verstehen ... 285

10.1 ... Was ist Solidity? ... 285

10.2 ... Elemente und Speicherbereiche eines Contracts ... 291

10.3 ... Verfügbare Datentypen ... 300

10.4 ... Zusätzliche Features von Solidity ... 312

10.5 ... Vererbungshierarchien von Smart Contracts erstellen ... 314

10.6 ... Libraries erstellen und verwenden ... 317

10.7 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 321

11. Solidity -- Details und Herausforderungen ... 325

11.1 ... Wichtige Details zu Funktionen ... 326

11.2 ... Gas verstehen und optimieren ... 330

11.3 ... Den richtigen Exception-Mechanismus wählen ... 333

11.4 ... Solidity mit Assembly erweitern ... 335

11.5 ... Leicht verständliche Contracts entwickeln ... 341

11.6 ... Updatefähige Contracts entwickeln ... 343

11.7 ... Warum kein Zufallsgenerator sicher ist ... 354

11.8 ... Daten von außerhalb der Blockchain vertrauen ... 356

11.9 ... Zeitabhängigkeiten einbauen ... 357

11.10 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 359

12. Smart Contracts testen und debuggen ... 363

12.1 ... Contracts mit Remix testen ... 364

»Man merkt, dass das Autorenteam über jahrelange Erfahrung im Bitcoin-Bereich verfügt und diese gern mit den Lesern teilt. Wer aufmerksam mitarbeitet, bekommt eine erstklassige Einführung in die Thematik.« Entwickler.de 201908

»Man merkt, dass das Autorenteam über jahrelange Erfahrung im Bitcoin-Bereich verfügt und diese gern mit den Lesern teilt. Wer aufmerksam mitarbeitet, bekommt eine erstklassige Einführung in die Thematik.«

»Neben den Basics der Blockchain liefern [die Autoren] Anwendungsbeispiele und schrecken nicht vor technischen Details zurück. Es wird ein Grundverständnis über die Kryptografie einer Blockchain vermittelt, sowie Hands-On Tipps zur Umsetzung von eigenen Projekten. Die beiden Autoren bieten einen kompakten Überblick über die neuesten Entwicklungen rund um Ripple, IOTA oder Ethereum.«

»Der praxisorientierte Guide erklärt, was Entwickler über die Blockchain wissen sollten.«

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