Тестування блокчейн технологій

Блокчейн – це новітня технологія, увага до якої зросла разом із популярністю криптовалют. У цій статті ми розберемо основні поняття, які необхідно знати для розуміння блокчейну: де він використовується, його переваги та недоліки, а також як тестується і які існують для цього інструменти.

Що таке блокчейн?

Блокчейн (від англійського blockchain – як ланцюг із блоків) – це розподілена база даних, що зберігає впорядкований ланцюжок блоків, в яких міститься інформація та ідентифікація клієнтів. 

Блоки організовані в хронологічній послідовності, з'єднані один з одним та захищені криптографічними методами.

Загальна структура та організація блоків

Кожен такий блок містить хеш-код, обчислений з попереднього блоку, та корисне навантаження. В якості корисного навантаження може виступати інформація про транзакції, угоди, укладені договори, внесення до реєстру даних про фізичну особу, суб'єкт підприємницької діяльності, майно і т. ін. Іншими словами, корисним навантаженням може виступати практично будь-яка інформація. За своєю суттю, блокчейн є реєстром записів, що постійно поповнюється. В нього можна тільки додавати дані, але не можна видаляти або змінювати ті, що збережені в попередніх блоках.

Вважається, що технологію винайшов Сатоши Накомото, але достеменно невідомо, чи існує людина з таким ім’ям насправді, чи це лише псевдонім, за яким криється група людей. Вперше технологія блокчейн була застосована в 2009 році при створенні криптовалюти «біткоін» та отримала широку популярність для розробки й інших криптовалют, наприклад, ефіріума (eth). Позитивні якості системи сприяли її подальшому проникненню в економіку. Цю технологію можна використовувати для запису та відстежування будь-якого виду інформації: від медичних показників до проведення виборів.

Блокчейн вже використовують у:

• логістиці (система доставок);
• охороні здоров'я;
• роздрібній торгівлі (щоб відстежувати походження продуктів та товарів);
• державних органах;
• нафтовій галузі;
• телекомунікації та ЗМІ;
• боротьбі з піратством (наприклад, це робить Microsoft).

Основними принципами технології є:

1. Децентралізація – за процесом не слідкує ніяка організація або регулятор, транзакції обробляються великою кількістю спеціальних учасників системи – майнерами.
2. Розподіленість – інформація не зосереджена на серверах в одному місці, а розташована серед величезної мережі комп’ютерів по всьому світу.
3. Прозорість – доступом до історії ланцюгів транзакцій володіють усі користувачі мережі, кожен може перевірити її достовірність.
4. Безпека – високий рівень надійності досягається за рахунок прогресивних методів шифрування.
5. Незмінність – дані в мережі блокчейн неможливо видалити чи замінити, так як вони підтверджуються безліччю мережевих вузлів.

Усі перелічені вище принципи належать до переваг технології блокчейну, та незважаючи на те, що технологія має беззаперечні плюси, вона також має і свої недоліки.

1. Масштабованість. Тобто, зі зростанням кількості учасників, системі все складніше обробляти транзакції. З цим, наприклад, зіткнулася друга за кількістю криптовалюта ефіріум.
2. Так звана «атака 51%». Це означає, що якщо кілька користувачів мережі, які мають великі комп'ютерні потужності, домовляться, то вони можуть змінити записи в конкретному блоці. Нещодавно із цим зіткнулася криптовалюта Bitcoin SV. Хакери змогли отримати контроль над мережею та скомпрометувати понад 570 тисяч транзакцій.
3. Для блокчейнів, які використовуються не для криптовалют – недостатнє тестування. Як правило, у криптовалют є тестові мережі, де розробники дізнаються про вразливість мережі. Бізнеси ж рідко так перевіряють свої блокчейни, тому вони більшою мірою схильні до хакерських атак.

З точки зору тестувальника, блокчейн – це насамперед функціональність програми. У 90% випадків він використовується як різновид платіжної системи. Тести, відповідно, будуть приблизно такими, як і при тестуванні платежів:

• валідація параметрів;
• перевірка успішного завершення транзакції;
• перевірки додаткових умов вимог (наприклад, виконання умов смарт-контракту).

Які особливості тестування блокчейн-додатків?

По-перше, створення оточення для тестування. Усі операції, що здійснюються в ланцюжку блокчейн, змінюють стан мережі. Додавання або зміна записів потребує ресурсів майнерів, відповідно вимагає комісії. Уникнути витрат допоможе тестування у тестовій мережі. У тестових мережах використовується такий самий код, як і в основній мережі, але отримати активи можна абсолютно безкоштовно з використанням faucet-ресурсів. Faucet-ресурси надають безкоштовну обмежену кількість монет у тестовій мережі для використання в особистих цілях.

По-друге, незворотність операцій. Відсутність центрального сервера призводить до того, що 99% помилок, збоїв, підмін, будь-яких інших протиправних дій у блокчейні неможливо скасувати. Якщо операцію додано до блокчейну, вона повинна бути вірною. Це накладає максимальний рівень відповідальності на команду тестувальників. Адже пропущений дефект майже завжди буде критичним.

По-третє, всі транзакції платні. Тестувальник перевіряє, як буде проходити додавання та обробка транзакцій у блокчейні. Однак слід пам'ятати, що всі записи в блокчейні платні і це накладає свої особливості на процес тестування. Наприклад, під час роботи з біткоіном треба враховувати, що крім суми переведення зверху буде знято комісію за роботу майнерів.

Забезпечити високу якість побудованих на блокчейн технології продуктів допоможуть наступні види тестування:

1. Функціональне тестування:

• тестування смарт-контрактів;
• тестування життєвого циклу транзакції;
• тестування комунікації між вузлами та синхронізації блоків;
• тестування фінальності блоків.

2. Нефункціональне тестування:

• тестування продуктивності: навантаження, затримки транзакцій, загальна продуктивність;
• тестування безпеки: неможливість викрадення даних, проникнення в мережу, цілісність системи;
• навантажувальне тестування: пропускну здатність системи, через яку йде взаємодія з блокчейном;
• тестування відновлюваності: відновлення після збою, стійкість.

Для тестування технології блокчейн існують спеціальні інструменти. Перелік найпопулярніших з них буде наведено далі.

Ganache (Testrpc)

Це програма, що підтримує технології Ethereum і Corda. Ganache можна використовувати протягом усього циклу розробки. Він дозволяє створити приватний блокчейн Ethereum для розробки, розгортання та тестування програм у безпечному та детермінованому середовищі та використовується для тестування смарт-контрактів під час розробки.

Hyperledger Fabric testing tools: Operator і PTE

Operator здатний розгортати спеціальні Fabric-мережі на локальній машині з Docker або Kubernetes. PTE (Performance Traffic Engine) необхідний для виклику та аналізу чейнкоду в мережі, створеній в Operator.

Exonum Testkit

Використовується для тестування всієї функціональності блокчейн-програми. Дозволяє тестувати API та транзакції без консенсусного алгоритму та підключення до мережі.

Truffle

Найпопулярніший фреймворк, який дає можливість писати автоматизовані тести як на JavaScript, так і на Solidity, підтримує автоматичне тестування договорів.Truffle заснований на блокчейні Ethereum і використовується для розробки розподілених програм.

BitcoinJ

Бібліотека на основі Java для роботи з програмами на основі біткойнів. BitcoinJ дозволяє взаємодіяти з реальною мережею BTC та виконувати різні дії з тестування.

Corda Testing Tools

Це відкрита розподілена блокчейн-платформа. Має вбудовані засоби тестування: написання тестів для контрактів, інтеграційних тестів, flow-тестів, перевірка навантаження.

Ethereum Tester

Це бібліотека тестування з відкритим вихідним кодом. Ethereum Tester надає інструменти для тестування програм на основі Ethereum. Його легко налаштувати та контролювати підтримку API для різних вимог тестування. Він використовується для створення програм на основі блокчейн. 

Populus

Інструмент для тестувальників, які пишуть тести на Python. Він розроблений на основі py.test та простий у реалізації. Цей фреймворк пропонує потужні утиліти для тестування контрактів.

Manticore

Дозволяє проводити аналіз смарт-контрактів та автоматично виявляє всі можливі вразливості.

EmbarkJS

Схожий на Truffle, але всі тести написані мовою JavaScript. Орієнтований на розробку децентралізованих додатків (dApps), які працюють у різних системах.

Наостанок слід сказати, що можливості блокчейну дуже великі, хоча не всі сфери застосування технології охоплені на сьогоднішній день. Компанія Clearmatics прогнозує, що тестування блокчейну, як окремий сегмент QA, буде мати великий попит і обов'язковою вимогою для компаній, що спеціалізуються на QA. На горизонті – колосальні обсяги тестування та потреба на досвід у тестуванні блокчейн-платформ. У будь-якому випадку слід пам'ятати про те, що своєчасно проведена якісна перевірка програм, що працюють на базі блокчейн, допоможе уникнути витоку даних та серйозних матеріальних втрат.