Desenvolvimento de Dapps Ethereum: Fundamentos Conceituais para Iniciantes em Web3

Imagine um mundo onde as interações online são impulsionadas por uma rede descentralizada que garante transparência, segurança e controle do usuário — é isso que o web3, alimentado pela tecnologia blockchain, promete. Neste artigo, vamos explorar os conceitos fundamentais e as ferramentas necessárias para entender o desenvolvimento na blockchain Ethereum.

Para explicar como a arquitetura cliente-servidor funciona no web2, as pessoas costumam usar "a analogia da cozinha". Nessa analogia, o servidor é como uma cozinha, e o cliente (usuário) envia uma solicitação, semelhante a fazer um pedido de comida. O servidor processa essa solicitação e retorna os dados, como se estivesse servindo uma refeição pronta. A API age como o garçom, levando seu pedido à cozinha e trazendo sua refeição de volta, facilitando a comunicação entre o cliente e o servidor, mesmo que eles não "falem a mesma língua".

Podemos estender essa analogia da cozinha para explicar o web3, com algumas diferenças importantes, como: existem várias cozinhas idênticas (nós), uma das quais é escolhida aleatoriamente, e você precisa pagar uma taxa de preparo antecipadamente antes de receber sua refeição.

Vamos usar essas analogias para entender o que acontece nos bastidores quando um usuário interage com um dapp. Embora as analogias sejam imperfeitas, elas podem ajudar a criar um modelo mental para iniciar sua jornada de desenvolvimento no Ethereum.

Nós descentralizados e smart contracts - múltiplas cozinhas

No mundo descentralizado, não existem "servidores" tradicionais. Em vez disso, nós descentralizados estão espalhados pelo mundo, trabalhando juntos para alcançar resultados incríveis. Esses nós mantêm coletivamente um registro compartilhado e imutável chamado blockchain, que garante que cada transação seja segura e transparente. Qualquer nó pode processar sua transação ou executar o código do seu smart contract.

O que são nós em blockchain?

Um nó de blockchain é qualquer computador que executa o software de um protocolo blockchain e se conecta à sua rede. Esses nós são a espinha dorsal de uma rede descentralizada, atuando como participantes-chave que mantêm a infraestrutura do blockchain. Eles funcionam como pontos de armazenamento, de modo que sempre que um usuário acessa dados no blockchain, ele está interagindo com um nó. Os nós são transparentes e acessíveis a qualquer pessoa na rede.

Como os blockchains operam sem uma autoridade central, o controle é distribuído por uma rede de nós, que coletivamente lidam com tarefas como validar transações e executar protocolos de governança. Todos os tokens e smart contracts em um blockchain residem dentro dos nós, tornando-os essenciais para a funcionalidade do blockchain. Sem os nós, a estrutura fundamental dos blockchains não existiria.

O que é um smart contract?

Um smart contract é um programa autoexecutável que roda no blockchain, com os termos do acordo diretamente codificados nele. Quando certas condições são atendidas, o contrato automaticamente aplica e executa os termos acordados, eliminando a necessidade de intermediários.

No entanto, um desafio significativo nessa rede descentralizada é garantir que os nós ajam de forma honesta e processem as solicitações dos usuários corretamente, dada a ausência de uma autoridade centralizada. É aqui que o conceito de "consenso" entra em cena.

Os mecanismos de consenso garantem que todas as transações sejam verificadas e acordadas pelos nós, prevenindo fraudes e gastos duplos, enquanto mantêm a integridade do blockchain. Para estender nossa analogia da cozinha: depois que a cozinha escolhida prepara seu pedido, ela compartilha o prato finalizado e a receita com as outras cozinhas. Essas cozinhas então seguem a mesma receita, comparam os resultados e confirmam coletivamente que o pedido foi preparado corretamente, garantindo consistência e precisão em toda a rede.

Ferramentas para gerenciamento do ciclo de vida de smart contracts

Ao contrário do web2, onde você precisa gerenciar a infraestrutura para implantar servidores, o web3 transfere grande parte da lógica de backend para smart contracts no blockchain. Abaixo estão alguns ambientes de desenvolvimento que simplificam todo o ciclo de vida do desenvolvimento de smart contracts:

• Hardhat: Um ambiente de desenvolvimento completo que inclui componentes para editar, compilar, depurar e implantar smart contracts e aplicativos. É ideal se você tem proficiência em JavaScript e precisa de ampla integração com tecnologias web.

• Foundry: Uma opção rápida e eficiente que mantém tudo dentro do ecossistema Solidity, aumentando a produtividade por meio de sua velocidade e suporte nativo ao Solidity.

Para uma comparação detalhada entre Hardhat e Foundry, confira nosso guia Choosing the Right Ethereum Development Tool.

• Remix: Uma IDE online com plugins pré-carregados para operações essenciais, perfeita para testar código rapidamente sem precisar instalar nada localmente.

Os desenvolvedores podem usar diversas linguagens de programação de alto nível para escrever smart contracts, que são então compilados em bytecode de baixo nível. As duas linguagens mais populares são:

• Solidity: Conhecida por sua sintaxe semelhante ao JavaScript, tornando-a acessível para muitos desenvolvedores.

• Vyper: Projetada para maior segurança e legibilidade, com sintaxe semelhante ao Python.

Outras linguagens incluem Yul, Cairo e Rust, oferecendo opções adicionais dependendo das suas necessidades de desenvolvimento.

JSON-RPC API - garçons

Como seu pedido vai da sua mesa até a cozinha, e como o pedido finalizado volta para a sua mesa? Pelos garçons, é claro!

No web2, as REST APIs funcionam como os "garçons", facilitando a comunicação entre sua aplicação e o servidor backend onde reside a lógica de negócios. Para interagir com esse backend, você precisa de uma URL e endpoints específicos para diversas operações.

No web3, a interação com o nó do blockchain acontece por meio de uma JSON-RPC API. Essa API permite que múltiplos dapps interajam com a mesma URL especificando o contrato que contém a lógica de negócios dentro do corpo da chamada JSON-RPC. Embora você possa estar menos familiarizado com JSON-RPC APIs, elas funcionam de forma semelhante às requisições HTTP típicas, como mostrado aqui:

curl  -X POST \\
  '<https://linea-goerli.infura.io/v3/2QBbceinBF3CvQvRwe9uaHLsOe>' \\
  --header 'Accept: */*' \\
  --header 'Content-Type: application/json' \\
  --data-raw '{"jsonrpc":"2.0","method":"eth_blockNumber","params":[],"id":1}'
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Observe com atenção o que está no objeto de dados do corpo da requisição:

Ele inclui a versão do JSON-RPC, um método para a ação desejada (por exemplo, recuperar o número do bloco mais recente), parâmetros opcionais e um ID para rastrear a requisição. Esse formato padroniza a comunicação com os nós Ethereum, seja para recuperação de dados ou execução de ações no blockchain.

A URL na requisição aponta para a Infura, um provedor de nós que nos poupa da complexidade e da demanda de recursos de configurar e manter nosso próprio nó Ethereum. Essa URL serve como uma gateway para o blockchain.

Lembra do ponto anterior sobre pagar uma taxa de preparo antecipadamente? No web3, a execução de transações incorre em um custo conhecido como "Gas fee", que depende da complexidade da transação e do congestionamento da rede no momento. No entanto, a leitura de dados do blockchain é gratuita.

Para garantir que sua transação seja corretamente compreendida e executada, é necessária uma forma padronizada de descrevê-la. É aqui que entra a ABI (Application Binary Interface) — ela age como um cardápio, definindo como interagir com as funções do smart contract, especificando os parâmetros necessários e como a função deve ser executada.

Então, como seu dapp se comunica com smart contracts implantados? Como discutimos, isso requer o uso da JSON-RPC API, mas para simplificar esse processo, várias bibliotecas podem ajudar. Em JavaScript, as opções incluem Ethers.js ou Viem, e para frontends baseados em React, o wagmi — uma biblioteca React Hooks para Ethereum — é especialmente útil. Essas bibliotecas encapsulam suas chamadas JSON-RPC, tornando as interações com o blockchain e seus contratos implantados mais gerenciáveis.

O Viem, e por extensão o Wagmi (que usa o viem internamente), fornece APIs fortemente tipadas, aprimorando a experiência do desenvolvedor com autocomplete, inferência de tipos e validação estática. Ao fornecer uma ABI, o viem oferece autocomplete e detecta erros de tipo antes que eles afetem os usuários.

Não sabe se deve escolher ethers.js ou viem? Confira esta Comparação Detalhada para Desenvolvedores Web3.

Desenvolvimento de frontend de dapps web3 – a experiência de jantar

Existem várias formas de interagir com smart contracts, mas vamos explorar o método mais popular: por meio de um dapp, que é um aplicativo web ou mobile descentralizado projetado para interagir com o blockchain.

Então, o que diferencia um dapp de um aplicativo web comum? Visualmente, muitas vezes não há diferença significativa. Os desenvolvedores podem usar frameworks web familiares do web2 no web3, como React, Next.js ou até mesmo JavaScript puro, e implantar dapps de maneira muito semelhante. No entanto, existem soluções de armazenamento descentralizado como IPFS (InterPlanetary File System) ou SWARM que são comumente usadas no web3.

Uma característica distintiva na maioria dos aplicativos web3 é a funcionalidade "Conectar Carteira". Quando você clica em "Conectar Carteira" em um dapp, você está autorizando o aplicativo a interagir com sua carteira, permitindo que ele leia seu endereço público e solicite transações em seu nome. As transações precisam ser autenticadas para verificar que o usuário está habilitado a realizar a ação. Isso é feito por meio de assinatura, um processo que usa sua chave privada — um identificador único que comprova sua propriedade de uma conta Ethereum, armazenada com segurança em sua carteira.

Vamos nos aprofundar nas carteiras: as carteiras vêm em diversas formas, incluindo extensões de navegador, aplicativos móveis e até dispositivos físicos, sendo a MetaMask uma das mais populares. Assim como restaurantes do mundo real aceitam múltiplos métodos de pagamento, você pode precisar suportar múltiplas carteiras em seu dapp.

Para implementar facilmente o recurso de conectar carteira e suportar vários tipos de carteiras, considere usar ferramentas como:

• MetaMask SDK

• Web3Modal

• RainbowKit

Essas ferramentas podem simplificar o processo de integração, garantindo uma conexão perfeita entre seu dapp e a carteira do usuário.

Pronto para se aprofundar no desenvolvimento web3?

O desenvolvimento web3 muda a forma como os aplicativos funcionam ao usar smart contracts no blockchain, tornando-os permanentes e transferindo as tarefas de backend para longe dos servidores centralizados. Essa mudança exige que os desenvolvedores se familiarizem com coisas como assinatura de transações, gerenciamento de gas fees e uso de JSON-RPC APIs, diferenciando-o do desenvolvimento web2 tradicional. Embora isso possa ser desafiador, também abre possibilidades novas e empolgantes.

Para saber mais sobre desenvolvimento web3 e se manter atualizado sobre as últimas ferramentas e melhores práticas, visite o blog da MetaMask para insights e guias voltados para desenvolvedores.