Lényegében a blokklánc egy nyilvános adatbázis, amely visszafordíthatatlanul dokumentálja és hitelesíti a digitális eszközök birtoklását és továbbítását. A digitális pénznemek, mint a Bitcoin és az Ethereum, ezen a koncepción alapulnak. A Blockchain egy izgalmas technológia, amellyel átalakíthatja alkalmazásai képességeit.
Későn láttuk, hogy kormányok, szervezetek és magánszemélyek a blockchain technológiát használják saját kriptopénzeik létrehozására - és elkerülik a lemaradást. Különösen, amikor a Facebook javasolta saját, Libra nevű kriptovalutáját, a bejelentés sok vizet kavart az egész világon.
Mi lenne, ha követhetné példáját, és elkészítheti saját kriptovaluta verzióját?
Ezen elgondolkodtam, és úgy döntöttem, hogy kidolgozok egy algoritmust, amely létrehoz egy titkosítást.
Úgy döntöttem, hogy felhívom a kriptovalutát fccCoin .
Ebben az oktatóanyagban bemutatom a digitális pénznem felépítéséhez használt lépésenkénti folyamatot (a Python programozási nyelv objektum-orientált fogalmait használtam).
Itt található a blokklánc algoritmus alaprajza az fccCoin létrehozásához :
class Block: def __init__(): #first block class pass def calculate_hash(): #calculates the cryptographic hash of every block class BlockChain: def __init__(self): # constructor method pass def construct_genesis(self): # constructs the initial block pass def construct_block(self, proof_no, prev_hash): # constructs a new block and adds it to the chain pass @staticmethod def check_validity(): # checks whether the blockchain is valid pass def new_data(self, sender, recipient, quantity): # adds a new transaction to the data of the transactions pass @staticmethod def construct_proof_of_work(prev_proof): # protects the blockchain from attack pass @property def last_block(self): # returns the last block in the chain return self.chain[-1] Most hadd magyarázzam el, mi történik ...
1. Az első blokk osztály felépítése
A blokklánc több, egymáshoz kapcsolt blokkból áll (ez ismerősen hangzik, igaz?).
A blokkok láncolása úgy történik, hogy ha az egyik blokkot megváltoztatják, a lánc többi része érvénytelenné válik.
A fenti koncepció alkalmazásával a következő kezdeti blokkosztályt hoztam létre:
import hashlib import time class Block: def __init__(self, index, proof_no, prev_hash, data, timestamp=None): self.index = index self.proof_no = proof_no self.prev_hash = prev_hash self.data = data self.timestamp = timestamp or time.time() @property def calculate_hash(self): block_of_string = "{}{}{}{}{}".format(self.index, self.proof_no, self.prev_hash, self.data, self.timestamp) return hashlib.sha256(block_of_string.encode()).hexdigest() def __repr__(self): return "{} - {} - {} - {} - {}".format(self.index, self.proof_no, self.prev_hash, self.data, self.timestamp) Amint a fenti kódból látható, definiáltam a __init __ () függvényt, amelyet a Block osztály indításakor hajtanak végre , akárcsak bármely más Python osztályban.
A következő paramétereket adtam meg az iniciációs függvénynek:
- én - ez a blokk osztály példányára utal , lehetővé téve az osztályhoz társított módszerek és attribútumok elérését;
- index - ez nyomon követi a blokk helyzetét a blokkláncon belül;
- proof_no — ez az új blokk létrehozása során előállított szám (az úgynevezett bányászat);
- prev_hash - ez a lánc előző blokkjának hashjára utal;
- adatok - ez nyilvántartást ad az összes befejezett tranzakcióról, például a vásárolt mennyiségről;
- időbélyegző - ez időbélyeget helyez a tranzakciókhoz.
A második módszer az osztályban, calculate_hash , generál a hash a blokkok segítségével a fenti értékek. Az SHA-256 modult a projektbe importálják, hogy elősegítsék a blokkok kivonatolását.
Miután az értékeket bevitte a kriptográfiai kivonatoló algoritmusba, a függvény egy 256 bites karakterláncot ad vissza, amely a blokk tartalmát képviseli.
Így érhető el a biztonság a blokkláncokban - minden blokknak lesz kivonata, és ez a kivonat az előző blokk kivonatára támaszkodik.
Mint ilyen, ha valaki megpróbálja veszélyeztetni a lánc bármely blokkját, a többi blokk érvénytelen hash-okat fog tartalmazni, ami a teljes blokklánc-hálózat megzavarásához vezet.
Végül egy blokk így fog kinézni:
{ "index": 2, "proof": 21, "prev_hash": "6e27587e8a27d6fe376d4fd9b4edc96c8890346579e5cbf558252b24a8257823", "transactions": [ {'sender': '0', 'recipient': 'Quincy Larson', 'quantity': 1} ], "timestamp": 1521646442.4096143 } 2. A Blockchain osztály építése
A blokklánc fő gondolata, ahogy a neve is mutatja, több blokk egymáshoz való „láncolását” jelenti.
Ezért építeni fogok egy Blockchain osztályt, amely hasznos lesz az egész lánc működésének kezelésében. Itt zajlik majd a legtöbb akció.
A Blockchain osztály különféle segítő módszerekkel rendelkezik a blockchain különböző feladatainak elvégzésére.
Hadd magyarázzam el az egyes módszerek szerepét az osztályban.
a. Konstruktor módszer
Ez a módszer biztosítja a blokklánc példányosítását.
class BlockChain: def __init__(self): self.chain = [] self.current_data = [] self.nodes = set() self.construct_genesis() Itt vannak az attribútumok szerepei:
- self.chain - ez a változó minden blokkot megtart;
- self.current_data - ez a változó az összes befejezett tranzakciót a blokkban tartja;
- self.construct_genesis () - ez a módszer gondoskodik a kezdeti blokk felépítéséről.
b. A genezis blokk felépítése
A blokklánc egy construct_genesis módszert igényel a kezdeti blokk felépítéséhez a láncban. A blokklánc konvencióban ez a blokk azért különleges, mert szimbolizálja a blokklánc kezdetét.
Ebben az esetben állítsuk össze úgy, hogy egyszerűen átadunk néhány alapértelmezett értéket a construct_block metódusnak.
Adtam mind proof_no és prev_hash értéke nulla, de lehet nyújtani bármely a kívánt értéket.
def construct_genesis(self): self.construct_block(proof_no=0, prev_hash=0) def construct_block(self, proof_no, prev_hash): block = Block( index=len(self.chain), proof_no=proof_no, prev_hash=prev_hash, data=self.current_data) self.current_data = [] self.chain.append(block) return block c. Új blokkok építése
A construct_block metódust használjuk új blokkok létrehozására a blokkláncban.
Íme, mi történik a módszer különféle attribútumaival:
- index - ez a blokklánc hosszát jelöli;
- proof_nor & prev_hash - a hívó metódus átengedi őket;
- adatok - ezek tartalmazzák az összes tranzakció nyilvántartását, amelyek nem szerepelnek a csomópont egyetlen blokkjában sem;
- self.current_data—this is used to reset the transaction list on the node. If a block has been constructed and the transactions allocated to it, the list is reset to ensure that future transactions are added into this list. And, this process will take place continuously;
- self.chain.append()—this method joins newly constructed blocks to the chain;
- return—lastly, a constructed block object is returned.
d. Checking validity
The check_validity method is important in assessing the integrity of the blockchain and ensuring anomalies are absent.
As mentioned earlier, hashes are essential for the security of the blockchain as even the slightest change in the object will lead to the generation of a completely new hash.
Therefore, this check_validitymethod uses if statements to check whether the hash of every block is correct.
It also verifies if every block points to the right previous block, through comparing the value of their hashes. If everything is correct, it returns true; otherwise, it returns false.
@staticmethod def check_validity(block, prev_block): if prev_block.index + 1 != block.index: return False elif prev_block.calculate_hash != block.prev_hash: return False elif not BlockChain.verifying_proof(block.proof_no, prev_block.proof_no): return False elif block.timestamp <= prev_block.timestamp: return False return True e. Adding data of transactions
The new_data method is used for adding the data of transactions to a block. It’s a very simple method: it accepts three parameters (sender’s details, receiver’s details, and quantity) and append the transaction data to self.current_data list.
Anytime a new block is created, this list is allocated to that block and reset once more as explained in the construct_block method.
Once the transaction data has been added to the list, the index of the next block to be created is returned.
This index is calculated by adding 1 to the index of the current block (which is the last in the blockchain). The data will assist a user in submitting the transaction in future.
def new_data(self, sender, recipient, quantity): self.current_data.append({ 'sender': sender, 'recipient': recipient, 'quantity': quantity }) return True f. Adding proof of work
Proof of work is a concept that prevents the blockchain from abuse. Simply, its objective is to identify a number that solves a problem after a certain amount of computing work is done.
If the difficulty level of identifying the number is high, it discourages spamming and tampering with the blockchain.
In this case, we’ll use a simple algorithm that discourages people from mining blocks or creating blocks easily.
@staticmethod def proof_of_work(last_proof): '''this simple algorithm identifies a number f' such that hash(ff') contain 4 leading zeroes f is the previous f' f' is the new proof ''' proof_no = 0 while BlockChain.verifying_proof(proof_no, last_proof) is False: proof_no += 1 return proof_no @staticmethod def verifying_proof(last_proof, proof): #verifying the proof: does hash(last_proof, proof) contain 4 leading zeroes? guess = f'{last_proof}{proof}'.encode() guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest() return guess_hash[:4] == "0000" g. Getting the last block
Lastly, the latest_blockmethod is a helper method that assists in obtaining the last block in the blockchain. Remember that the last block is actually the current block in the chain.
@property def latest_block(self): return self.chain[-1] Let’s sum everything together
Here is the entire code for creating the fccCoin cryptocurrency.
You can also get the code on this GitHub repository.
import hashlib import time class Block: def __init__(self, index, proof_no, prev_hash, data, timestamp=None): self.index = index self.proof_no = proof_no self.prev_hash = prev_hash self.data = data self.timestamp = timestamp or time.time() @property def calculate_hash(self): block_of_string = "{}{}{}{}{}".format(self.index, self.proof_no, self.prev_hash, self.data, self.timestamp) return hashlib.sha256(block_of_string.encode()).hexdigest() def __repr__(self): return "{} - {} - {} - {} - {}".format(self.index, self.proof_no, self.prev_hash, self.data, self.timestamp) class BlockChain: def __init__(self): self.chain = [] self.current_data = [] self.nodes = set() self.construct_genesis() def construct_genesis(self): self.construct_block(proof_no=0, prev_hash=0) def construct_block(self, proof_no, prev_hash): block = Block( index=len(self.chain), proof_no=proof_no, prev_hash=prev_hash, data=self.current_data) self.current_data = [] self.chain.append(block) return block @staticmethod def check_validity(block, prev_block): if prev_block.index + 1 != block.index: return False elif prev_block.calculate_hash != block.prev_hash: return False elif not BlockChain.verifying_proof(block.proof_no, prev_block.proof_no): return False elif block.timestamp <= prev_block.timestamp: return False return True def new_data(self, sender, recipient, quantity): self.current_data.append({ 'sender': sender, 'recipient': recipient, 'quantity': quantity }) return True @staticmethod def proof_of_work(last_proof): '''this simple algorithm identifies a number f' such that hash(ff') contain 4 leading zeroes f is the previous f' f' is the new proof ''' proof_no = 0 while BlockChain.verifying_proof(proof_no, last_proof) is False: proof_no += 1 return proof_no @staticmethod def verifying_proof(last_proof, proof): #verifying the proof: does hash(last_proof, proof) contain 4 leading zeroes? guess = f'{last_proof}{proof}'.encode() guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest() return guess_hash[:4] == "0000" @property def latest_block(self): return self.chain[-1] def block_mining(self, details_miner): self.new_data( sender="0", #it implies that this node has created a new block receiver=details_miner, quantity= 1, #creating a new block (or identifying the proof number) is awarded with 1 ) last_block = self.latest_block last_proof_no = last_block.proof_no proof_no = self.proof_of_work(last_proof_no) last_hash = last_block.calculate_hash block = self.construct_block(proof_no, last_hash) return vars(block) def create_node(self, address): self.nodes.add(address) return True @staticmethod def obtain_block_object(block_data): #obtains block object from the block data return Block( block_data['index'], block_data['proof_no'], block_data['prev_hash'], block_data['data'], timestamp=block_data['timestamp']) Now, let’s test our code to see if it works.
blockchain = BlockChain() print("***Mining fccCoin about to start***") print(blockchain.chain) last_block = blockchain.latest_block last_proof_no = last_block.proof_no proof_no = blockchain.proof_of_work(last_proof_no) blockchain.new_data( sender="0", #it implies that this node has created a new block recipient="Quincy Larson", #let's send Quincy some coins! quantity= 1, #creating a new block (or identifying the proof number) is awarded with 1 ) last_hash = last_block.calculate_hash block = blockchain.construct_block(proof_no, last_hash) print("***Mining fccCoin has been successful***") print(blockchain.chain) It worked!
Here is the output of the mining process:
***Mining fccCoin about to start*** [0 - 0 - 0 - [] - 1566930640.2707076] ***Mining fccCoin has been successful*** [0 - 0 - 0 - [] - 1566930640.2707076, 1 - 88914 - a8d45cb77cddeac750a9439d629f394da442672e56edfe05827b5e41f4ba0138 - [{'sender': '0', 'recipient': 'Quincy Larson', 'quantity': 1}] - 1566930640.5363243] Conclusion
There you have it!
That’s how you could create your own blockchain using Python.
Let me say that this tutorial just demonstrates the basic concepts for getting your feet wet in the innovative blockchain technology.
If this coin were deployed as-is, it could not meet the present market demands for a stable, secure, and easy-to-use cryptocurrency.
Therefore, it can still be improved by adding additional features to enhance its capabilities for mining and sending financial transactions.
Nonetheless, it’s a good starting point if you decide to make your name known in the amazing world of cryptos.
If you have any comments or questions, please post them below.
Happy (crypto) coding!