Шаг за шагом по созданию приложения Blockchain с помощью Python

Введение

Блокчейн

Как опытный разработчик с многолетним опытом работы за плечами, мне невероятно приятно провести вас через процесс создания простого API-интерфейса блокчейна с помощью Flask. Давайте вместе отправимся в это увлекательное путешествие!

Технология блокчейн лидирует как в сфере финансов, так и в сфере программирования, привлекая глобальный интерес своими инновационными свойствами. Примечательно, что он работает через децентрализованную систему, то есть нет единого лица, контролирующего транзакции или базу данных. Его сильные стороны заключаются в обеспечении прозрачности и надежной безопасности.

Можно задаться вопросом, что такое блокчейн.

По сути, блокчейн означает связи между блоками, файлами или любыми связанными структурами данных, которые зашифрованы. Это сродни безопасности и защищенности после рекомендаций по криптографии. Эта система циркулирует и распределяет транзакции внутри своей сети, где участники взаимодействуют и поддерживают криптографические механизмы для согласования и поддержания надежности.

Технология, лежащая в основе блокчейна, доказывает свою эффективность в борьбе с потенциальными цифровыми угрозами и уязвимостями, предлагая более безопасную среду для решения проблем кибербезопасности. Проще говоря, эта технология может эффективно защитить от киберугроз, предоставляя нам безопасную платформу для решения проблем нашего современного цифрового ландшафта.

Python в блокчейне

Python выделяется как один из самых универсальных и адаптируемых языков программирования, что делает его популярным выбором для разработки программного обеспечения в различных областях. Его функциональность выделяет его среди других, поскольку он является лучшим выбором из-за своих особенностей. Он может похвастаться лаконичным синтаксисом, который требует меньше строк для выполнения любой поставленной задачи по сравнению со многими другими языками. Этот упрощенный синтаксис полезен при устранении ошибок и неполадок.

Python имеет динамичную экосистему с многочисленными и разнообразными библиотеками, которые развиваются и развиваются. В-четвертых, такие библиотеки, как PyBrown и Dwell, предоставляют криптографические и вычислительные функции, а такие платформы, как Flask и Django, полезны для API и интерфейсов веб-приложений. Библиотеки, такие как Browse и Vyper, используются для развертывания смарт-контрактов.

Python поддерживает несколько языков, таких как C++, Java, Javascript и JavaScript, а также Javailability.

Аудитория

Теперь реальный вопрос заключается в том, как использовать Python при разработке приложений блокчейна. 

Благодарим вас за помощь от Python в Blockchain. Ваше сотрудничество начнет процесс. Разработчики продолжат работу с этим скриптом.

Переведенный в элегантный бассейн,

Настройка среды разработки

Чтобы обеспечить успешный результат, давайте сначала поймем проблему, прежде чем углубляться в нее. Вот как мы решим поставленную задачу:

Когда дело доходит до настройки, Python имеет самый простой процесс установки.

Давайте посмотрим на это подробно:

Установка Python

• Посетите официальный сайт и загрузите последнюю версию Python: https://www.python.org/downloads/.
• Загрузите в соответствии с вашей операционной системой (Windows, MacOS, Linux)
• Он поставляется с панелью запуска Python, поэтому ознакомьтесь с руководством по установке. Это позволит установить Python в вашу систему.

Как исследователь, я бы подтвердил успешную установку Python, набрав `python —version` или `python3 —version` в терминале или командной строке. Это отобразит версию Python, активную в данный момент в моей системе.

Убедитесь, что вы установили самую последнюю версию Python, которая на данный момент — 3.12. Однако выбирайте более ранние версии только в том случае, если есть особые требования к определенным инструментам или утилитам.

Выбор IDE

После того, как вы успешно установили Python в своей системе, следующим важным шагом будет выбор подходящей среды разработки. Этот шаг жизненно важен, поскольку выбор хорошо сконфигурированной IDE формирует основу для всех ваших будущих проектов.

Существует две основные IDE:

PyCharm: Созданная на базе JetBrains, PyCharm выделяется как лучшая интегрированная среда разработки (IDE) для пользователей Python. Этот мощный инструмент предлагает множество ресурсов, предназначенных для повышения эффективности кодирования как разработчика.

Этот инструмент предлагает множество полезных функций, в том числе интеллектуальное завершение кода в реальном времени, которое автоматически заполняет шаблоны кода на основе доступных функций. Pycharm действительно блестит, когда дело касается инструментов отладки. Он предоставляет такие функции, как пошаговое выполнение кода, выполнение целых блоков кода, установку нескольких точек останова для определения места возникновения ошибок и консоль для запуска небольших участков кода при одновременной проверке переменных.

Шаги по настройке Pycharm:

• Посетите официальный сайт и загрузите PyCharm:
• https://www.jetbrains.com/pycharm/download/?section=mac
• Теперь следуйте всплывающим инструкциям.
• После завершения установки запустите Pycharm и настройте свой проект и интерпретатор Python следующим образом:

Перейдите в «Настройки», затем выберите свой проект, найдите раздел «Интерпретатор проекта» и выберите нужную версию Python, которую вы уже установили.

Jupyter Notebook: Jupyter Notebook — это интегрированная веб-среда разработки (IDE), в которой можно писать и выполнять код, в частности Python. Он также используется для редактирования текста. Вы можете удаленно запускать Jupyter Notebook на Visual Studio Code (VSCode) вместе с его совместимыми расширениями.

Шаги по настройке Jupyter Notebook:

• Откройте интерфейс командной строки: выполните команду pip install Notebook
• Запустите блокнот Jupyter с помощью команды: блокнот jupyter

Установка необходимых библиотек

Вот несколько библиотек, которые улучшат ваш опыт разработки блокчейнов:

• Flask:  Flask — это платформа Python, которая используется для создания веб-приложений и API-интерфейсов RESTful. В блокчейне ее можно использовать для создания веб-интерфейсов, таких как информационные панели и интерфейсы DApps.
  • Установочная колба: pip install Flask
• Запросы. Запросы — это библиотека HTTP для обработки и отправки HTTP-запросов и ответов. В блокчейне запросы могут быть полезны для подключения к сетям блокчейна и выполнения запросов.
  • Запросы на установку: запросы на установку pip
• Pysha3: Pysha3 — самая важная библиотека, используемая для алгоритмов хеширования SHA-3, таких как SHA3-256 и SHA3-512. Хеширование — бесценный аспект технологии блокчейна, способствующий ее целостности и безопасности.
  • Установите pysha3: pip install pysha3
• Web3.py: Web3.py — это широко используемая разновидность библиотек, обладающая множеством функций, таких как взаимодействие со смарт-контрактами, запрос данных блокчейна и отправка транзакций. Web3 — это библиотека на базе Ethereum, полезная для управления транзакциями.
  • Установите web3.py: pip install web3
• Pycryptodome: Pycryptodome — это полноценный пакет Python с низкоуровневыми криптографическими функциями. Эта библиотека предоставляет функции для обеспечения безопасности и целостности данных, такие как хеширование, шифрование, дешифрование и другие криптографические операции.
  • Установить pycryptodome:  pip install pycryptodome
• Pandas: Pandas — это надежная библиотека для анализа и обработки данных, которая имеет пакет структур данных и функций, которые полезны для анализа и визуализации блокчейна и записей транзакций.
  • Установить pandas:  pip install pandas
• SQLAlchemy: SQL — это база данных, а SQLAlchemy — это набор инструментов SQL, который имеет объектно-реляционное сопоставление для Python. Он поддерживает работу с базой данных и взаимодействие с абстракциями высокого уровня. Блокчейн сам по себе является распределенной базой данных, и эта библиотека будет использоваться для управления реляционной базой данных и выполнения запросов, а также для хранения записей транзакций вместе с учетными данными пользователя.
  • Установите SQLAlacemy:  pip install SQLAlchemy
• Numpy: Numoy — это широко используемая библиотека Python, хорошо адаптированная к различным приложениям. Он используется для любых числовых операций и поддерживает математические объекты, такие как массивы, матрицы, а также ряд функций и операций над ними. В блокчейне Numpy можно использовать для обработки и моделирования записей транзакций и вычисления логических алгоритмов.
  • Установить Numpy:  pip install numpy

Понимание концепций блокчейна

Проще говоря, блокчейн можно сравнить с общей децентрализованной книгой по истории. В отличие от традиционных записей, которые хранятся в одном центральном месте, эта книга копируется и обновляется одновременно во многих местах. Каждая из этих копий имеет одинаковую важность, и не существует единого объекта, контролирующего всю сеть. Вместо этого каждый участник вносит свой вклад в его поддержание.

Если вы углубитесь и поймете структуру блокчейна, это будет выглядеть так:

Блоки (Транзакции)——-***Цепочки***——-Блоки.

Он состоит из трех компонентов:

• Блоки. Блоки – это ячейки, в которых хранится информация или транзакции. В блоках хранится список конкретных транзакций. Блоки могут быть созданы или, можно сказать, добыты с использованием различных механизмов консенсуса. Каждый блок имеет свой собственный набор уникальных идентификаторов, которые также известны как хеширование. Метод хеширования полезен для шифрования данных в блоках.
• Транзакция: Транзакции — это обмен валютами данных внутри сети блокчейна, происходящий через различные банкноты. Детали транзакции хранятся в блоке в соответствии с набором протоколов, известных как консенсус.
• Цепочки: Как мы уже знаем, блокчейны имеют аналогию со связанными списками, имеющими связи между своими блоками. Эти звенья также известны как цепи. Поскольку каждый указатель в связанном списке связан всеми ссылками, то же самое относится и к блокам. Это серия блоков, соединенных хешем предыдущего блока, который обеспечивает сохранение целостности данных и безопасности блокчейна. Цель изменений не в том, чтобы служить связующим звеном между предыдущим и следующим блоком, а в том, чтобы дать ссылки наряду с принципами хеширования и криптографии.

Важность децентрализации, неизменности и механизмов консенсуса:

• Децентрализация.Децентрализация — наиболее важное свойство блокчейна. В этом механизме ни один объект не имеет контроля над всей базой данных, что предотвращает сбой системы блокчейна из-за каких-либо несоответствий. Из-за децентрализации наличие предвзятой системы практически невозможно. Каждый участник устройства сохраняет копию блокчейна. Это обеспечивает прозрачность и предотвращает централизованные сбои или манипуляции.
• Неизменяемость: как только данные записаны в блокчейн, их нельзя изменить без изменения всех последующих блоков. Изменение всех последующих блоков в блокчейне требует больших вычислительных затрат и очень неэффективно, что приводит к сбою. Изменение любого блока должно выполняться посредством криптографического хеширования. Следовательно, все изменения, внесенные однажды, не могут быть отменены, что делает блокчейн неизменяемым.
• Механизмы консенсуса:  Набор протоколов, регулирующих все потребности блокчейна. Все узлы в сети должны согласовать методы. Механизмы консенсуса используются для оптимизации узлов и обеспечения того, чтобы все узлы в сети находились на одной странице.

Создание простой цепочки блоков

Создание класса блока

В приведенном выше коде мы определили класс Block для всех атрибутов.

Блочная структура:

• Индекс: Индекс — это целое число, представляющее позицию блока в блокчейне. Индексирование помогает определить порядок блокчейна. 
• Блок Genesis — это начальный блок с индексом = 0.
• Отметка времени: Отметка времени хранит экземпляр, в котором блок был создан, в виде строки. Это помогает поддерживать запись блока, например, когда блок был добыт или добавлен в блокчейн. 
• Транзакции:  они представлены в виде векторов объектов транзакций, где каждая транзакция представляет собой передачу данных или значений между участниками. Хранит все транзакции, включенные в блок.
• Предыдущий хеш и хеш: Предыдущий хеш хранит криптографический хеш предыдущего блока, тогда как хэш представляет собой строку перемешанной или хэшированной криптографической информации.

мы использовали метод SHA3-256 для расчета хеша блока.

Создание класса Blockchain

Определите класс Blockchain для управления цепочкой и методы для добавления новых блоков.

В приведенном примере кода исходный блок относится к начальному или основополагающему блоку в блокчейне. Функция get_latest_block извлекает самый последний блок, а add_block используется для вставки нового нового блока в цепочку.

Реализация доказательства работы

Проще говоря, алгоритмы консенсуса определяют правила, которые должны утвердить все участники сети, прежде чем они смогут добавлять или создавать новые блоки в сети. Эти рекомендации бывают разных форм.

Доказательство доли: Выбор в качестве валидатора зависит от суммы, которую он инвестировал или поставил. Чем больше ставка, тем выше вероятность того, что вас выберут для создания или проверки блока.

Процесс проверки (доказательство работы): Этот процесс, возникший в Биткойне, теперь широко используется в качестве меры безопасности. В системе Proof of Work участники участвуют в соревновании по решению сложной математической задачи. Операция Proof of Work состоит из нескольких этапов:

• Создание блока. Майнеры собирают транзакции, которые необходимо выполнить, и добавляют их в блок.
• Хеширование блока. Сначала майнер указывает одноразовый номер, который затем передается через криптографическую функцию, а черный цвет хешируется с уникальным идентификатором.
• Майнинг: Майнинг — это многократное изменение nonce для поиска идеального хеша, соответствующего требованиям сети по сложности.
• Рассылка блока. Как только вы получите действительный хеш, майнер транслирует блок в сеть, а другие участники проверяют его.
• Добавление блока в блокчейн: Если блок оказывается действительным, он добавляется в блокчейн, и майнер получает вознаграждение.
• Регулировка сложности. Сеть периодически корректирует сложность головоломки PoW, чтобы гарантировать, что блоки добываются с постоянной скоростью, несмотря на изменения в общей вычислительной мощности.

Вы могли бы перефразировать это так: кроме того, существуют альтернативные методы стандартному доказательству доли, такие как делегированное доказательство доли (DPos), в котором выбираются делегаты, и византийская отказоустойчивость (PBFT) для повышения устойчивости системы.

Добавление доказательства работы в блокчейн

Измените класс Block, включив в него атрибутproof и методproof_of_work:

Создание простого API блокчейна с помощью Flask

1. Настройка Flask

Установка Flask:
pip install Flask

2. Создание API

Создайте приложение Flask и определите конечные точки для добавления блоков и просмотра блокчейна.

Запуск и тестирование приложения

1. Запуск приложения Flask

Запустите приложение Flask: (в командной строке)
python app.py

2. Тестирование с помощью Postman

Сделайте запрос, выполнив эту команду:

Просмотрите блокчейн:curl http://localhost:5000/chain

Судя по приведенным выше комментариям, приложение будет размещено на localhost:5000/chain

Реальный пример создания блокчейн-приложения

1. Пошаговое выполнение

Вот подробное описание всех процессов, необходимых для создания приложения блокчейна:

Смотрите также

• Перспективы рынка криптовалюты USTC: прогнозы цены TerraClassicUSD
• World Liberty Finance представляет токен WLFI: шаг в поддержку криптовалюты при поддержке Трампа
• Перспективы рынка криптовалюты CLOUD: прогнозы цены Cloud
• Перспективы рынка криптовалюты ETC: прогнозы цены эфириума классик
• Перспективы рынка криптовалюты GAS: прогнозы цены Gas
• Перспективы рынка криптовалюты SAFE: прогнозы цены Safe
• Перспективы рынка криптовалюты ISP: прогнозы цены Ispolink
• Перспективы рынка криптовалюты MOE: прогнозы цены MOE
• Перспективы рынка криптовалюты ETH: прогнозы цены эфириума
• Перспективы рынка криптовалюты ETN: прогнозы цены Electroneum

2024-09-04 13:39