✨ Web3 科学家极简入门指南 - gm365.eth

除了 Web3 领域，👨‍🔬 “科学家”的头衔从没有离普通人这么近过。

一点点 Python (JavaScrip更好) 基本功、一点点智能合约基础知识、一点点项目投研分析（非必需） = Web3 科学家。

本文作为一篇零基础教程，献给所有心怀科学家梦想的同学们。

谁是 Web3 科学家？

简单来说，通过程序的方式（Python、JavaScript等）进行合约交互、NFT Mint等的用户被统称为“科学家”。

普通用户使用 MetaMask 这样的钱包插件在项目官网进行合约交互或者 Mint NFT，“科学家”使用程序代替人工进行同样的操作程序代替人工，机器代替人力，效率指数级增加。

科学家的优势

蒸汽机的发明将人力从繁重的劳动中解放出来，成功开启了第一次工业革命。

Web3科学家用程序代替人力，解放人力的同时，也获取了诸多优势：

✅ 效率大幅提升（常用于项目交互）

✅ 速度抢先（常用于 NFT Mint）

✅ 自动化程度高

🦾 速度快、效率高、批量化、自动化 = 收益指数级增加

科学家的工具

科学界们用程序进行合约交互的两大核心：

▪️ 交互用的程序语言

▪️ 项目合约的交互路径

本文将选用 Python 做交互程序，并选取一两个跨链桥项目做代码演示。本末会有完整的 GitHub 开源代码仓库，供大家借鉴。

用 Python 接入 Web3

Web3 Python 简单易用，第三方库丰富，对新手极其友好。

用 Python 来进行 Web3 项目交互，其桥梁便是 Web3. py，看其名字就透露着野心。

如果你的电脑已经安装好了 Python3，直接用 pip/pip3 即可来安装： 👉 pip install web3

Web3.py 的官方文档：https://web3py.readthedocs.io/en/stable/#

获取接入 Web3 世界的门票

区块链本质上是一个P2P网络共同维护的巨大账本，所有的链上交互信息都是通过某个节点广播到整个 P2P 网络。

然而自建节点成本高昂，对我们大多数人而言，实无必要。我们通过"Infura"这个Web3领域的基础设施门户来接入区块链网络，更加简单便捷。

Infura的使用只需要如下三个步骤：

▪️ 注册账号

▪️ 新建项目

▪️ 获取 PROJECT ID

Infura官网链接： 👉 https://infura.io

用 Python 查询区块链数据

Infura目前提供对多条EVM 兼容链的主网、测试网接入节点，只需要切换 network 名称即可。

# get w3 endpoint by network name
def get_w3_by_network(network='mainnet'):
    infura_url = f'https://{network}.infura.io/v3/{INFURA_SECRET_KEY}' # 接入 Infura
    w3 = Web3(Web3.HTTPProvider(infura_url))
    return w3

接入后的 w3 即为我们通向区块链世界的钥匙，不论是查询链上数据，还是进行转账、合约交互，都是通过它来实现。

比如用以下代码来查询 V神 3号钱包的ETH余额，可以得到结果: 29万ETH 🤯

# V神 3号钱包地址
vb = '0x220866b1a2219f40e72f5c628b65d54268ca3a9d'

# 地址格式转换
address = Web3.toChecksumAddress(vb)

# 查询地址 ETH余额
balance = w3.eth.get_balance(address) / 1e18
print(f'V神地址余额: {balance = } ETH')

查询 Balance

用 Python 转账 ETH

转账是所有链上交互的灵魂，是一种改变区块链状态的行为。相比较前面的“查询地址余额”，属于“写入”的操作类型。

转账、合约交互等操作，都需要用地址对应的私钥签名交易并广播。

让我们尝试在 Rinkeby 测试网上转账一点ETH测试币

# 转账 ETH
def transfer_eth(w3,from_address,private_key,target_address,amount,gas_price=5,gas_limit=21000,chainId=4):
    from_address = Web3.toChecksumAddress(from_address)
    target_address = Web3.toChecksumAddress(target_address)
    nonce = w3.eth.getTransactionCount(from_address) # 获取 nonce 值
    params = {
        'from': from_address,
        'nonce': nonce,
        'to': target_address,
        'value': w3.toWei(amount, 'ether'),
        'gas': gas_limit,
        # 'gasPrice': w3.toWei(gas_price, 'gwei'),
        'maxFeePerGas': w3.toWei(gas_price, 'gwei'),
        'maxPriorityFeePerGas': w3.toWei(gas_price, 'gwei'),
        'chainId': chainId,
        
    }
    try:
        signed_tx = w3.eth.account.signTransaction(params, private_key=private_key)
        txn = w3.eth.sendRawTransaction(signed_tx.rawTransaction)
        return {'status': 'succeed', 'txn_hash': w3.toHex(txn), 'task': 'Transfer ETH'}
    except Exception as e:
        return {'status': 'failed', 'error': e, 'task': 'Transfer ETH'}

Web3.py 转账结果

❕注意：示例代码中的私钥仅作演示用，注意风险。

👉 代码： https://github.com/gm365/Web3_Tutorial/blob/main/transferETH.py

用 Python 交互 Arbitrum 测试网跨链桥

合约交互比起普通转账，又要复杂了一些。

从合约交互开始，会需要额外几个参数：

▪️ 合约地址

▪️ 合约ABI

▪️ 交互的函数名称及具体参数

一般情况下，我们可以拆解为以下三个步骤来完成：

先在Arbitrum官方跨链桥测试网页面手工交互
接着从交互记录，找到 Etherscan上合约地址
定位到合约 "Write Contract" 中的 "depositEth" 函数，获取函数名称及对应参数

注：本例中其实是定位到 “Write As Proxy”的页面，说明当前合约是一个可升级合约

最终编写的 Python 代码如下：

# bridge eth from rinkeby to arbitrum testnet
def bridge_arbitrum_eth(w3, from_address, private_key, contract_address, amount_in_ether, chainId):
    from_address = Web3.toChecksumAddress(from_address)
    contract_address = Web3.toChecksumAddress(contract_address)

    ABI = '[{"inputs":[{"internalType":"uint256","name":"maxSubmissionCost","type":"uint256"}],"name":"depositEth","outputs":[{"internalType":"uint256","name":"","type":"uint256"}],"stateMutability":"payable","type":"function"}]'
    
    amount_in_wei = w3.toWei(amount_in_ether, 'ether')
    maxSubmissionCost = int(amount_in_wei * 0.01) # 定义参数值
    nonce = w3.eth.getTransactionCount(from_address)

    params = {
        'chainId': chainId,
        'gas': 250000,
        'nonce': nonce,
        'from': from_address,
        'value': amount_in_wei,
        # 'gasPrice': w3.toWei('5', 'gwei'),
        'maxFeePerGas': w3.toWei(5, 'gwei'),
        'maxPriorityFeePerGas': w3.toWei(5, 'gwei'),
        'chainId': chainId,
    }
    contract = w3.eth.contract(address=contract_address, abi=ABI)

    # 调用合约的 depositEth 函数，参数为 maxSubmissionCost
    func = contract.functions.depositEth(maxSubmissionCost)
    try:
        tx = func.buildTransaction(params)
        signed_tx = w3.eth.account.sign_transaction(tx, private_key=private_key)
        txn = w3.eth.sendRawTransaction(signed_tx.rawTransaction)
        return {'status': 'succeed', 'txn_hash': w3.toHex(txn), 'task': 'Bridge ETH'}
    except Exception as e:
        return {'status': 'failed', 'error': e, 'task': 'Bridge ETH'}

👉 完整参考代码： Arbitrum Bridge

合约ABI

合约的 ABI 即应用程序二进制接口，定义了智能合约各函数调用的参数与方法。

对于开源已验证源码的合约，直接在 etherscan 的合约页面即可查到完整的 ABI 信息

比如 Arbitrum 测试网跨链桥: https://rinkeby.etherscan.io/address/0x578bade599406a8fe3d24fd7f7211c0911f5b29e#code

ABI 信息

合约的调用函数及参数

在你手工交互的 Hash 信息页面的最底部，可以看到 "Input Data" 区域。如果是开源合约则直接显示调用的函数名称及参数信息。

对于未开源合约的调用，可以参考之前的一个 Twitter 🧵

https://twitter.com/gm365/status/1521058983838380032

理论上，能通过网站交互的，就一定能通过程序来完成。

调用函数及参数

用 Python 交互 zkSync 测试网跨链桥

相比较于 Arbitrum，zkSync 的难度稍微高了一点。因为后者使用了一个可升级合约，导致无法在 Etherscan 网站找到确切的 ABI 信息。

不过，通过前一条 🧵 中的方法，最终在网站 chunk-vendor-xxx.js 文件中定位到了完整的 ABI 信息。

✅ 难关攻克

示例代码：

# bridge eth from goerli to zkSync 2.0 testnet
def bridge_zkSync_eth(w3, from_address, private_key, contract_address, amount_in_ether, chainId):
    from_address = Web3.toChecksumAddress(from_address)
    contract_address = Web3.toChecksumAddress(contract_address)

    # Deposit ETH ABI
    ABI = '[{"inputs":[{"internalType":"uint256","name":"_amount","type":"uint256"},{"internalType":"address","name":"_zkSyncAddress","type":"address"},{"internalType":"enum Operations.QueueType","name":"_queueType","type":"uint8"},{"internalType":"enum Operations.OpTree","name":"_opTree","type":"uint8"}],"name":"depositETH","outputs":[],"stateMutability":"payable","type":"function"},{"inputs":[],"name":"emergencyFreezeDiamond","outputs":[],"stateMutability":"nonpayable","type":"function"}]'

    amount_in_wei = w3.toWei(amount_in_ether, 'ether')
    nonce = w3.eth.getTransactionCount(from_address)

    # goerli链：无须设置 gas, gas price , chainId, 会自动计算并配置为 EIP 1559 类型
    tx_params = {
        'value': amount_in_wei,
        "nonce": nonce,
        # 'gas': 150000,
        # 'gasPrice': w3.toWei(2, 'gwei'),
        # 'maxFeePerGas': w3.toWei(8, 'gwei'),
        # 'maxPriorityFeePerGas': w3.toWei(2, 'gwei'),
        # 'chainId': chainId,
    }

    contract = w3.eth.contract(address=contract_address, abi=ABI)

    try:
        raw_txn = contract.functions.depositETH(amount_in_wei, from_address, 0, 0).buildTransaction(tx_params)
        signed_txn = w3.eth.account.sign_transaction(raw_txn, private_key=private_key)
        txn = w3.eth.send_raw_transaction(signed_txn.rawTransaction)
        return {'status': 'succeed', 'txn_hash': w3.toHex(txn), 'task': 'zkSync Bridge ETH'}
    except Exception as e:
        return {'status': 'failed', 'error': e, 'task': 'zkSync Bridge ETH'}