API اتریوم چیست و چگونه استفاده می‌شود؟

درک API اتریوم: دروازه‌ای به سوی تمرکززدایی

بلاک‌چین اتریوم به عنوان لایه بنیادی برای اکوسیستم گسترده‌ای از اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (dApps)، قراردادهای هوشمند و دارایی‌های دیجیتال عمل می‌کند. در قلب اتصال این دفتر کل توزیع‌شده و پیچیده با دنیای خارج، API اتریوم (رابط برنامه‌نویسی اپلیکیشن) قرار دارد. API اتریوم فراتر از یک مشخصه فنی، به عنوان یک مفسر حیاتی عمل می‌کند که دستورالعمل‌های قابل خواندن برای انسان را از اپلیکیشن‌ها به فرمان‌هایی تبدیل می‌کند که شبکه اتریوم قادر به درک و اجرای آن‌هاست و بالعکس. بدون این رابط استاندارد، تعامل با بلاک‌چین وظیفه‌ای به مراتب دشوارتر می‌بود که پذیرش گسترده و توسعه فناوری‌های غیرمتمرکز را محدود می‌کرد.

API چیست؟

پیش از پرداختن اختصاصی به API اتریوم، درک مفهوم کلی API مفید است. یک API در اصل مجموعه‌ای از تعاریف و پروتکل‌هاست که به نرم‌افزارهای مختلف اجازه می‌دهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. آن را مانند منوی یک رستوران در نظر بگیرید:

• منو آنچه را که می‌توانید سفارش دهید لیست می‌کند (توابع موجود).
• هر مورد دارای نام و توضیحات مشخصی است (اندپوینت‌های API و اهداف آن‌ها).
• شما با گفتن سفارش خود به گارسون، درخواست می‌دهید (ارسال درخواست API).
• آشپزخانه غذا را طبق درخواست شما آماده می‌کند (سرور فراخوانی API را پردازش می‌کند).
• گارسون غذای شما را برمی‌گرداند (API پاسخ را بازمی‌گرداند).

در دنیای دیجیتال، APIها روشی را استاندارد می‌کنند که یک برنامه می‌تواند از برنامه‌ای دیگر خدماتی را درخواست کند، خواه این خدمات بازیابی داده، اجرای فرمان‌ها یا راه‌اندازی اقدامات خاص باشد. آن‌ها پیچیدگی‌های زیربنایی را انتزاع می‌کنند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند اپلیکیشن‌های پیشرفته‌ای بسازند بدون اینکه نیاز باشد جزئیات داخلی هر سیستمی که با آن ادغام می‌شوند را درک کنند.

استاندارد JSON-RPC

API اتریوم عمدتاً از استاندارد JSON-RPC استفاده می‌کند. JSON-RPC (JavaScript Object Notation - Remote Procedure Call) یک پروتکل فراخوانی رویه از راه دور (RPC) سبک و بدون وضعیت (stateless) است. این بدان معناست که به یک کلاینت (یک اپلیکیشن یا ابزار توسعه‌دهنده) اجازه می‌دهد رویه‌ای (یک تابع یا متد) را روی یک سرور از راه دور (یک نود اتریوم) اجرا کند.

در اینجا دلایلی که JSON-RPC را برای API اتریوم مناسب می‌کند آورده شده است:

• سادگی: JSON-RPC از فرمت داده JSON استفاده می‌کند که برای انسان قابل خواندن است و توسط ماشین‌ها به راحتی تجزیه (Parse) می‌شود. این سادگی ساخت درخواست‌ها و تفسیر پاسخ‌ها را برای توسعه‌دهندگان آسان می‌کند.
• بدون وضعیت بودن (Statelessness): هر درخواست JSON-RPC مستقل است و به درخواست‌ها یا نشست‌های (sessions) قبلی متکی نیست. این ویژگی مقیاس‌پذیری و قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهد، زیرا هر نودی می‌تواند بدون نیاز به حفظ حالت‌های پیچیده نشست، درخواست را پردازش کند.
• انعطاف‌پذیری: این یک پروتکل برای فراخوانی متدهای راه دور است و به مکانیسم انتقال خاصی وابسته نیست. اگرچه معمولاً روی HTTP/HTTPS استفاده می‌شود، اما می‌تواند روی WebSockets نیز پیاده‌سازی شود که برای اشتراک‌های رویداد بلادرنگ (مانند گوش دادن به بلاک‌های جدید یا تایید تراکنش‌ها) در اکوسیستم اتریوم حیاتی است.
• رواج گسترده: JSON یک فرمت داده بسیار رایج در توسعه وب مدرن است و برای طیف وسیعی از توسعه‌دهندگان آشناست.

وقتی یک اپلیکیشن می‌خواهد با اتریوم تعامل داشته باشد، یک درخواست JSON-RPC می‌سازد. این درخواست معمولاً شامل موارد زیر است:

1. jsonrpc: نسخه پروتکل JSON-RPC (مثلاً "2.0").
2. method: تابع خاص API اتریوم که باید فراخوانی شود (مثلاً eth_getBalance یا eth_sendRawTransaction).
3. params: آرایه‌ای از پارامترهای مورد نیاز متد (مثلاً یک آدرس اتریوم یا هش تراکنش).
4. id: یک شناسه درخواست که سرور در پاسخ خود می‌گنجاند و برای تطبیق درخواست‌ها با پاسخ‌ها، به ویژه زمانی که چندین درخواست به طور همزمان ارسال می‌شوند، مفید است.

نود اتریوم سپس این درخواست را پردازش کرده و یک پاسخ JSON-RPC برمی‌گرداند که شامل result عملیات یا یک شیء error در صورت بروز مشکل است.

توابع و قابلیت‌های کلیدی API اتریوم

API اتریوم مجموعه جامعی از متدها را ارائه می‌دهد که تقریباً تمام تعاملات متصور با بلاک‌چین را پوشش می‌دهد. این متدها را می‌توان به طور کلی به دسته‌های خواندن داده، ارسال تراکنش و تعامل با قراردادهای هوشمند تقسیم کرد.

خواندن داده‌های بلاک‌چین

شاید رایج‌ترین کاربرد API اتریوم، بازیابی اطلاعات از بلاک‌چین باشد. این کار به دی‌اپ‌ها، کیف پول‌ها و اکسپلوررها اجازه می‌دهد تا داده‌های به‌روز را بدون تغییر در وضعیت شبکه نمایش دهند. این عملیات‌های فقط-خواندنی (read-only) اغلب به عنوان "فراخوانی" (calls) یا "پرس‌وجو" (queries) شناخته می‌شوند و نیازی به پرداخت کارمزد گاز ندارند، زیرا شامل پردازش تراکنش توسط ماینرها نمی‌شوند.

متدهای رایج برای خواندن داده‌ها عبارتند از:

• eth_getBalance(address, blockParameter): موجودی حساب را در یک آدرس خاص برمی‌گرداند. blockParameter می‌تواند شماره بلاک (مثلاً "0x5b3") یا یک برچسب رشته‌ای مانند "latest" (آخرین بلاک استخراج شده)، "earliest" (بلاک جنسیس) یا "pending" (وضعیت فعلی تراکنش‌های در انتظار استخراج) باشد.
  • مثال: چک کردن موجودی ETH شما.
• eth_getTransactionCount(address, blockParameter): تعداد تراکنش‌های ارسال شده از یک آدرس را برمی‌گرداند که برای مدیریت نانس (nonce) هنگام ارسال تراکنش‌های جدید حیاتی است.
• eth_getBlockByNumber(blockNumber, fullTransactionObjects) / eth_getBlockByHash(blockHash, fullTransactionObjects): اطلاعات کامل یک بلاک شامل هش، هش والد، ماینر، برچسب زمانی و لیستی از تراکنش‌های موجود در آن را بازیابی می‌کند.
• eth_getTransactionByHash(transactionHash): جزئیات یک تراکنش خاص را با داشتن هش آن برمی‌گرداند.
• eth_call(transactionObject, blockParameter): یک فراخوانی پیام جدید را بلافاصله بدون ایجاد تراکنش در بلاک‌چین اجرا می‌کند. این برای فراخوانی توابع view/pure در قراردادهای هوشمند یا شبیه‌سازی نتیجه یک تراکنش استفاده می‌شود. این کار هزینه‌ای ندارد و وضعیت بلاک‌چین را تغییر نمی‌دهد.
• eth_getCode(address, blockParameter): کد کامپایل شده یک قرارداد هوشمند را در یک آدرس معین برمی‌گرداند.
• eth_getLogs(filterObject): لاگ‌های رویداد (event logs) منتشر شده توسط قراردادهای هوشمند را بازیابی می‌کند. این برای واکنش دی‌اپ‌ها به رویدادهای روی زنجیره، مانند انتقال توکن، حیاتی است.

ارسال تراکنش‌ها

ارسال تراکنش روشی است که کاربران و دی‌اپ‌ها از طریق آن با بلاک‌چین اتریوم تعامل می‌کنند تا وضعیت آن را تغییر دهند. این شامل انتقال ETH، استقرار قراردادهای هوشمند یا فراخوانی توابعی از قراردادهای موجود است که وضعیت آن‌ها را تغییر می‌دهد. این عملیات‌ها هزینه گاز دارند و باید توسط کلید خصوصی فرستنده امضا شوند.

• eth_sendRawTransaction(signedTransactionData): این متد اصلی برای ارسال یک تراکنش امضا شده به شبکه اتریوم است.
  1. ایجاد تراکنش: فرستنده یک شیء تراکنش شامل گیرنده، مقدار (ETH)، محدودیت گاز، قیمت گاز، نانس و داده‌های لازم را می‌سازد.
  2. امضا: شیء تراکنش سپس با کلید خصوصی فرستنده به صورت رمزنگاری شده امضا می‌شود.
  3. سریال‌سازی: تراکنش امضا شده به فرمت RLP تبدیل می‌شود.
  4. ارسال: تراکنش کدگذاری شده به متد eth_sendRawTransaction پاس داده می‌شود.
• eth_sendTransaction(transactionObject): اگرچه در برخی زمینه‌ها (مانند API متامسک) موجود است، اما استفاده مستقیم از آن روی نودهای عمومی به دلیل مسائل امنیتی نادر است (زیرا نیاز به افشای کلید خصوصی در نود دارد).

تعامل با قراردادهای هوشمند

قراردادهای هوشمند توافق‌نامه‌هایی هستند که به طور خودکار اجرا می‌شوند و شرایط آن‌ها مستقیماً در کد نوشته شده است. API اتریوم برای استقرار و تعامل با این قراردادها ضروری است.

1. استقرار (Deployment): استقرار یک قرارداد شامل ارسال تراکنشی است که در آن فیلد to خالی بوده و فیلد data حاوی بایت‌کد کامپایل شده قرارداد است.
2. تعامل (Interaction): برای فراخوانی تابعی در یک قرارداد مستقر شده، تراکنشی به آدرس قرارداد ارسال می‌شود که فیلد data آن حاوی نمایش کدگذاری شده فراخوانی تابع (ID متد و پارامترها) است.

رابط باینری اپلیکیشن (ABI) به عنوان واسطی بین نام‌ها و انواع توابع قابل خواندن برای انسان و بایت‌کد قابل درک برای ماشین عمل می‌کند. ABI مشخص می‌کند که چگونه فراخوانی‌های تابع را برای بلاک‌چین کدگذاری و داده‌های بازگشتی را رمزگشایی کنید.

پرس‌وجوی اطلاعات شبکه

فراتر از داده‌های خاص بلاک‌چین، API اتریوم متدهایی برای بازیابی اطلاعات عمومی درباره خود شبکه نیز ارائه می‌دهد.

• net_version(): ID شبکه را برمی‌گرداند (مثلاً برای شبکه اصلی اتریوم عدد 1 است).
• eth_chainId(): ID زنجیره شبکه فعلی را برمی‌گرداند که برای محافظت در برابر حملات بازپخش (replay protection) مهم است.
• eth_gasPrice(): میانگین قیمت فعلی گاز را بر حسب Wei برمی‌گرداند.
• eth_syncing(): اگر نود در حال همگام‌سازی باشد، وضعتی آن را برمی‌گرداند و در غیر این صورت مقدار false را برمی‌گرداند.

نحوه دسترسی توسعه‌دهندگان به API اتریوم

توسعه‌دهندگان چندین راه برای تعامل با API اتریوم دارند که هر کدام مزایا و معایب خود را در زمینه راحتی، هزینه و کنترل دارند.

ارائه‌دهندگان نود (Node Providers)

برای بسیاری از توسعه‌دهندگان، اتصال مستقیم به یک نود عمومی اتریوم به دلیل منابع مورد نیاز برای اجرای یک نود کامل (حافظه، پهنای باند، CPU) غیرعملی است. اینجاست که ارائه‌دهندگان نود وارد می‌شوند. این سرویس‌ها شبکه‌ای از نودهای اتریوم را نگهداری کرده و دسترسی API به آن‌ها را معمولاً از طریق یک اندپوینت HTTP یا URL وب‌سوکت فراهم می‌کنند.

• مزایا: استفاده آسان، مقیاس‌پذیری بالا، عملکرد بهینه و ابزارهای تحلیلی اضافی.
• ملاحظات: خطر تمرکزگرایی و هزینه‌های احتمالی برای استفاده در حجم بالا.

اجرای نود شخصی

برای کسانی که اولویت‌شان تمرکززدایی، کنترل کامل یا نیازهای خاص (مانند ایندکس کردن کل زنجیره) است، اجرای نود شخصی ترجیح داده می‌شود.

• Full Node: کپی کامل داده‌های بلاک‌چین را ذخیره کرده و تمام تراکنش‌ها را تایید می‌کند.
• Archival Node: نوعی نود کامل که تمام داده‌های وضعیت تاریخی را حفظ می‌کند.
• Light Client: فقط هدر بلاک‌ها را ذخیره کرده و سایر اطلاعات را در صورت نیاز از نودهای کامل درخواست می‌کند.

کلاینت‌های محبوب اتریوم شامل Geth (Go-Ethereum)، Nethermind و Erigon هستند.

کتابخانه‌های کلاینت و SDKها

اگرچه API اتریوم از JSON-RPC استفاده می‌کند، اما ساخت درخواست‌های خام JSON می‌تواند خسته‌کننده باشد. کتابخانه‌های کلاینت این متدها را در قالب توابع برنامه‌نویسی کاربرپسند بسته‌بندی می‌کنند.

• Web3.js (JavaScript): کتابخانه‌ای پرکاربرد برای تعامل با اتریوم در اپلیکیشن‌های JS.
• Ethers.js (JavaScript): کتابخانه‌ای محبوب با تمرکز بر امنیت و مستندات عالی.
• Web3.py (Python): کتابخانه رسمی پایتون برای تعامل با اتریوم.

موارد استفاده و اپلیکیشن‌های رایج

API اتریوم ستون فقرات تقریباً تمام اپلیکیشن‌هایی است که با بلاک‌چین اتریوم تعامل دارند.

اپلیکیشن‌های غیرمتمرکز (dApps)

دی‌اپ‌ها از API برای نمایش داده‌های کاربر (مانند موجودی توکن)، اجرای توابع قرارداد هوشمند (مانند سواپ توکن یا وام‌دهی) و گوش دادن به رویدادهای بلاک‌چین برای به‌روزرسانی رابط کاربری استفاده می‌کنند.

کیف پول‌ها و صرافی‌ها

کیف پول‌هایی مانند MetaMask و صرافی‌های غیرمتمرکز (DEX) مانند Uniswap برای واکشی موجودی، نمایش تاریخچه تراکنش‌ها، تخمین هزینه گاز و ارسال تراکنش‌های امضا شده به شدت به این API وابسته هستند.

اکسپلوررهای بلاک‌چین

سایت‌هایی مانند Etherscan از API برای نمایش جزئیات بلاک‌ها، تراکنش‌ها و اطلاعات آدرس‌ها به شکلی قابل فهم برای کاربران استفاده می‌کنند.

نگاهی دقیق‌تر: درخواست و تفسیر داده‌ها

درک ساختار درخواست‌ها و پاسخ‌های JSON-RPC کلید تعامل موثر با API اتریوم است.

آناتومی یک درخواست JSON-RPC

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "method": "eth_getBalance",
  "params": ["0xYourEthereumAddress", "latest"],
  "id": 1
}

در اینجا method نام تابع، params آرایه‌ای از ورودی‌ها و id شناسه منحصربه‌فرد برای تطبیق پاسخ است.

کدگذاری داده‌ها: هگزادسیمال و ABI

اتریوم مقادیر عددی را به صورت اعداد صحیح بزرگ مدیریت می‌کند، اما در API آن‌ها را به صورت رشته‌های هگزادسیمال با پیشوند 0x منتقل می‌کند. برای تعامل با قراردادها، ABI نقش تعیین‌کننده‌ای دارد؛ این رابط مشخص می‌کند که چگونه آرگومان‌های تابع را در یک رشته هگزادسیمال بسته‌بندی کرده و نتایج را دوباره به مقادیر معنادار (رشته، عدد، بولین) تبدیل کنید.

ملاحظات امنیتی و بهترین شیوه‌ها

تعامل با API اتریوم، به ویژه در تراکنش‌های مالی، مستلزم تمرکز شدید بر امنیت است.

• کلیدهای خصوصی و امضای تراکنش: هرگز کلید خصوصی خود را در معرض نود یا ارائه‌دهنده سرویس قرار ندهید. تراکنش‌ها همیشه باید به صورت محلی (توسط کیف پول یا سرویس بک‌اندمطمئن) امضا شده و سپس نسخه امضا شده ارسال شود.
• اعتبارسنجی ورودی‌ها: تمام داده‌های دریافتی از کاربران (مانند آدرس‌ها یا مبالغ) باید پیش از ارسال به API به دقت بررسی و اعتبارسنجی شوند.
• لایه انتقال امن: همیشه از HTTPS و WSS برای ارتباط با نودها استفاده کنید تا از استراق سمع و دستکاری داده‌ها جلوگیری شود.

تکامل و آینده APIهای اتریوم

اکوسیستم اتریوم مدام در حال پیشرفت است و قابلیت‌های API آن نیز برای پاسخگویی به نیازهای جدید گسترش می‌یابد.

• راه‌کارهای لایه ۲: با ظهور شبکه‌هایی مثل Arbitrum و Optimism، توسعه‌دهندگان از APIهایی استفاده می‌کنند که با استاندارد اتریوم سازگار هستند اما به شبکه‌های خاص خود متصل می‌شوند.
• استانداردهای جدید مانند GraphQL: اگرچه JSON-RPC همچنان حاکم است، اما برخی پروژه‌ها از GraphQL برای پرس‌وجوی منعطف‌تر و کارآمدتر داده‌ها استفاده می‌کنند.
• ایندکس کردن پیشرفته: سرویس‌هایی مانند The Graph قابلیت‌های پرس‌وجوی پیشرفته‌ای را فراتر از آنچه یک نود استاندارد می‌تواند ارائه دهد، فراهم می‌کنند.

API اتریوم یک جزء ایستا نیست؛ این یک رابط پویا است که با نیازهای یک اکوسیستم در حال رشد سازگار می‌شود و به عنوان مجرای جدایی‌ناپذیر، سازندگان و کاربران را به قدرت بلاک‌چین متصل می‌کند.