Guia passo a passo para construir um Blockchain com Go (Golang)

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Guia passo a passo para construir um Blockchain com Go (Golang)

Introdução 

Devo dizer que construir seu próprio blockchain usando Go foi uma jornada bastante emocionante! Como alguém que se interessou por várias linguagens de programação ao longo dos anos, posso dizer com segurança que trabalhar com Go neste projeto foi agradável e esclarecedor.

A tecnologia Blockchain muda significativamente a nossa perspectiva sobre dados e segurança. Essencialmente, blockchain é um sistema onde vários computadores (nós) rastreiam transações juntos, tornando extremamente difícil modificar esses registros depois de verificados. Esta invenção de ponta mudou drasticamente o mundo financeiro, levando ao desenvolvimento do mercado de criptomoedas.

No entanto, o impacto do blockchain não termina nas suas aplicações atuais; está transformando setores como saúde, logística e muitos outros também.

Go (Golang): a combinação perfeita para o desenvolvimento de Blockchain

Go, muitas vezes chamada de Golang, é uma linguagem de programação criada pelo Google, conhecida por sua eficiência e escalabilidade no desenvolvimento de software. Sendo uma linguagem compilada e digitada estaticamente, ela converte o código diretamente em código de máquina, levando a uma execução mais rápida – o que é particularmente benéfico para redes blockchain.

Os sistemas Blockchain exigem velocidade e alto rendimento, e é aí que o Go se destaca.

Um dos aspectos distintivos do Go é a sua capacidade de gerenciar processos simultâneos de forma eficaz. Este recurso permite que Go lide com várias operações ao mesmo tempo, otimizando assim a eficiência do sistema. No domínio do blockchain, onde vários blocos e transações podem acontecer simultaneamente, o modelo de simultaneidade do Go simplifica essas tarefas sem adicionar complexidade ao gerenciamento multithread.

Biblioteca para necessidades de blockchain

Go oferece uma ampla biblioteca padrão que abrange módulos fundamentais para operações de rede, criptografia e gerenciamento de dados – recursos cruciais para a construção de qualquer infraestrutura blockchain. Além disso, a simplicidade e a sintaxe clara do Go tornam fácil para os desenvolvedores compreenderem rapidamente a linguagem e sua estrutura.

Forte suporte da comunidade

Em um ambiente comunitário próspero e dinâmico e com apoio crescente da indústria, enfrentar os desafios no processo de criação de blockchains torna-se mais gerenciável. Para aqueles que buscam construir aplicativos blockchain versáteis e rápidos, Go fornece uma base sólida para desenvolvimento.

Um guia prático para desenvolvimento de Blockchain com Go

Este artigo foi desenvolvido para iniciantes que estão se aprofundando nos domínios da linguagem de programação Go e da tecnologia blockchain. Aqui, você dominará todos os aspectos – desde configurar seu espaço de trabalho, configurar pré-requisitos essenciais, escrever código, compilar e testar seus próprios aplicativos blockchain. Animado para embarcar em uma jornada blockchain com Go? Vamos mergulhar!

Compreendendo os conceitos de Blockchain com Go

Como investidor em criptografia, é crucial para mim compreender firmemente os princípios fundamentais que sustentam a tecnologia blockchain antes de me aprofundar nas complexidades de sua sintaxe e funções. Ao compreender esses conceitos básicos, posso navegar mais facilmente pelas etapas técnicas que estão por vir.

Noções básicas de Blockchain em Go

Blockchain tem três componentes: blocos, transações e cadeias.

Blocos: Um bloco é o bloco de construção fundamental de uma blockchain, servindo para registrar permanentemente dados de transações. Cada bloco inclui metadados específicos, como índice, carimbo de data/hora, hash e detalhes sobre as próprias transações. Esses blocos são conectados em cadeia, criando um diário de bordo contínuo e inalterável.

Interação: As interações servem como fonte de energia para esta estrutura. Eles encapsulam todos os detalhes essenciais sobre a movimentação de fundos, compartilhamento de dados e muito mais dentro do sistema. Cada bloco abrange múltiplas interações que são examinadas e autenticadas pela rede blockchain.

Cada bloco é conectado ao anterior por meio de uma referência, criando uma série ou cadeia ininterrupta desses blocos. Essa coleção vinculada de blocos é comumente conhecida como blockchain.

Princípios Fundamentais do Blockchain

Tecnologia Blockchain: Em vez de ser controlada por uma entidade principal como os bancos de dados tradicionais, a blockchain distribui o poder de tomada de decisão entre vários nós participantes. Cada um desses nós mantém uma réplica de todo o blockchain, promovendo a abertura e minimizando riscos potenciais associados à manipulação centralizada ou ao tempo de inatividade.

Imutabilidade do Blockchain: As informações armazenadas no blockchain permanecem inalteradas após serem registradas. Isso é garantido conectando cada bloco ao anterior por meio de um link criptográfico denominado hash. Qualquer esforço para modificar um bloco resulta numa alteração do seu hash, interrompendo a cadeia e acionando um alerta em toda a rede.

Mecanismo de consenso: 

Em termos mais simples, os mecanismos de consenso referem-se às regras ou procedimentos que cada utilizador segue para confirmar transações e manter a integridade da blockchain. Alguns métodos populares incluem Prova de Trabalho (trabalhar em conjunto para resolver problemas complexos para validar transações), Prova de Participação (usuários com maior participação na rede têm maior poder de decisão na validação de transações) e Tolerância Prática a Falhas Bizantinas (um método que garante o blockchain ainda pode funcionar mesmo que alguns participantes atuem de forma maliciosa).

Pronto para construir Blockchain com Go?

Até agora, você desenvolveu um forte entendimento dos fundamentos da tecnologia blockchain. A parte emocionante começa agora, pois orientaremos você na criação de seus aplicativos blockchain pessoais usando a linguagem de programação Go, nas seções subsequentes.

Prepare-se para colocar a mão na massa! Vamos mergulhar no lado prático do desenvolvimento de blockchain com Go.

Capítulo 1: Configurando o ambiente de desenvolvimento

Para iniciar a codificação e a elaboração de contratos de forma eficaz, é crucial primeiro ter a configuração de desenvolvimento apropriada. Deixe-me orientar você em algumas etapas essenciais para criar esse ambiente ideal. Preparar? Definir? Código!

Instalando o Go

  • Baixe e instale a versão mais recente do Go no site oficial
  • Certifique-se de baixar a versão específica do sistema (Windows, Mac Os, Linux)
  • Configure as variáveis ​​de ambiente:

Como pesquisador, quando estou instalando o Go no Windows, ele adiciona automaticamente o software ao PATH do meu sistema. No entanto, se forem necessários ajustes manuais, posso fazê-lo navegando até Propriedades do sistema > Variáveis ​​de ambiente.

MacOS/Linux: export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin (no bash ou zshrc)

Verifique a instalação usando o comando: go version 

Isso fornecerá resultados para, por exemplo: go version go1.19.0 linux/amd64

Escolhendo um IDE

Um ambiente de programação integrado (IDE) é uma ferramenta essencial para todas as tarefas de codificação. Essencialmente, serve como uma versão aprimorada de um editor de código normal. Na hora de escolher um, você encontrará inúmeras alternativas, mas entre os favoritos estão Visual Studio Code (VSCode) e GoLand.

VS Code: Este software, conhecido como VSCode, é uma ferramenta flexível e leve criada pela Microsoft. Ele oferece suporte a inúmeras linguagens de programação e possui recursos robustos, como preenchimento automático inteligente, depuração e gerenciamento de versão.

  • Baixe VSCode do site oficial
  • Siga as instruções na tela e conclua a instalação de acordo com o seu sistema.
  • Configure o VSCode no painel de extensões (Ctrl + Shift + X) e baixe todos os necessários como – extensão Go, compartilhamento ao vivo, Gitlens, etc.

GoLand da JetBrains: GoLand, um produto da JetBrains, é um Ambiente de Desenvolvimento Integrado (IDE) projetado exclusivamente para programação Go. Ele oferece recursos potentes de depuração, teste e refatoração, além de assistência integrada ao banco de dados, tornando-o uma opção confiável para projetos mais extensos.

  • Baixe GoLand do site oficial da JetBrains
  • Configure e instale o GoLAND e, em seguida, configure as variáveis ​​de caminho corretamente Arquivo →Configurações →Ir →GOROOT

Aqui você está pronto para criar projetos Go blockchain !!

Instalando bibliotecas necessárias

Use go get para instalar bibliotecas essenciais.

Capítulo 2: Construindo um Blockchain Simples com Go

Neste capítulo, nos aprofundamos na estrutura dos blocos de construção individuais, ou blocos, dentro de um sistema Blockchain. Cada bloco serve como uma unidade de armazenamento para todos os detalhes da transação, identificadores exclusivos e ponteiros para os blocos anteriores na cadeia. Aqui, focaremos na construção desses blocos usando a linguagem de programação Golang.

1. Criando a estrutura do bloco

Um bloco é definido usando um tipo de dados personalizado conhecido como ‘struct’, que pode ser definido pelo usuário. Esta ‘estrutura’ chamada ‘bloco’ abrange propriedades como:

  • Índice: o índice é útil para indicar a posição de qualquer bloco no blockchain.
  • Timestamp: É a hora em que o bloco foi criado
  • Dados: Contém qualquer tipo de informação relacionada à transação ou ao estado do bloco.
  • Hash anterior: É o hash do bloco anterior conectado ao atual.
  • Hash: identificador de chave exclusivo de cada bloco decidido através de métodos criptográficos

No trecho de código a seguir, implementamos a estrutura do bloco.

type Block struct {    
Index        int    
Timestamp    string    
Data         string    
Sequência de hash anterior    
Sequência de hash        

Implemente métodos para calcular o hash do bloco usando a sintaxe Go:

importar (    
“crypto/sha256”    
“fmt”
)

func (b *Bloco) calcularHash string {    
dados := fmt.Sprintf(“%d%s%s%s”,
b.Index, b.Timestamp, b.Data, b.PreviousHash)    
hash := sha256.Sum256([]byte(dados ))    
return fmt.Sprintf(“%x”, hash)}

A função calculaHash é usada para calcular o hash do bloco atual

2. Criando a estrutura Blockchain

Depois de configurar o `blockclass` e suas propriedades, prossiga para criar o bloco Genesis. O bloco Genesis é o bloco inicial no blockchain, marcado com um índice zero. Depois de definir o bloco Genesis, continue adicionando mais blocos ao seu blockchain usando o método `addblock`. Certifique-se de calcular também o hash do bloco recém-adicionado. Aqui está o código:

func createGenesisBlock Block {    
return Block{Index: 0, Timestamp: “2024-09-16”,
Dados: “Genesis Block”, PreviousHash: “0”}
}
func createGenesisBlock Block {    
return Block{ Índice: 0, carimbo de data e hora: “2024-09-16”,
Dados: “Genesis Block”, PreviousHash: “0”}
}
func (bc *Blockchain) addBlock(data string) {    
prevBlock := bc.getLatestBlock    
newBlock := Bloco{        
Índice:        prevBlock.Index + 1,        
Carimbo de data e hora:    “2024-09-16”,        
Dados:         dados,        
AnteriorHash: prevBlock.Hash,    
}    
newBlock.Hash = newBlock.calculateHash    
bc.Blocks = anexar(bc.Blocks, newBlock)
}

Capítulo 3: Implementando Mecanismos de Consenso em Go

Comprovante de Trabalho

Em nossa discussão anterior, fornecemos uma compreensão geral dos mecanismos de consenso. Agora, vamos nos aprofundar nesses mecanismos nesta seção. Os mecanismos de consenso desempenham um papel vital na garantia da segurança das transações e na validação do estado do banco de dados.

O principal mecanismo de consenso empregado é conhecido como Prova de Trabalho (PoW). Neste sistema, os mineradores participam de uma corrida competitiva para resolver quebra-cabeças criptográficos complexos dentro de um prazo definido. Quando um minerador encontra com sucesso o nonce correto e ele é verificado, um novo bloco é adicionado. Essa intensa competição ajuda a evitar que qualquer indivíduo controle ou adicione blocos sem investir recursos computacionais significativos.

Na primeira etapa, precisamos adicionar um atributo de prova à struct:

}type Block struct {    
Index        int    
Timestamp    string    
Transações []Transação    
Prova        int    
Sequência de hash anterior
}

Na segunda etapa, aplique a técnica de Prova de Trabalho para criar uma prova que corresponda ao nível de complexidade exigido.

type Block struct {    
Index        int    
Timestamp    string    
Transações [ ]Transação    
Prova        int    
AnteriorHash string
}
func (b *Block) provaOfWork(lastProof int) int {    
prova := 0    
for !isValidProof(lastProof, prova) {        
prova++   
 }    
devolver prova
}
func isValidProof(lastProof, prova int) bool {   
 adivinhar := strconv.Itoa(lastProof) + strconv.Itoa(prova)    
guessHash := sha256.New    
guessHash.Write([]byte(guess))    
guessHashString := fmt .Sprintf(“%x”, palpiteHash.Sum(nil))    
return palpiteHashString[:4] == “0000”
}

Revise a estrutura do Blockchain para verificar as provas antes de anexar novos blocos. Ao implementar esta medida, garantimos que apenas blocos legítimos cheguem ao blockchain.

tipo Blockchain struct
{    Chain               []Bloco    
CurrentTransactions []Transaction
}
func (bc *Blockchain) addBlock(proof int,
previousHash string) {    
bloco := Bloco{        
Índice:        len(bc.Chain) + 1,        
Carimbo de data e hora:    time.Now.String,        
Transações: bc.CurrentTransactions,        
Prova:        prova,        
PreviousHash: previousHash,    
}    
bc.Chain = anexar(bc.Chain, bloco)    
bc.CurrentTransactions = nil< br/> }
func (bc *Blockchain) validProof(lastProof, prova int) bool {    
palpite := strconv.Itoa (últimaProva) + strconv.Itoa(prova)    
guessHash := sha256.New    
guessHash.Write([]byte(palpite))    
guessHashString := fmt.Sprintf(“%x”,guessHash.Sum(nil))    
return adivinhaHashString[:4] == “0000 ”}

Capítulo 4: Criando uma API Blockchain simples com Go

Uma Interface de Programação de Aplicativo, muitas vezes chamada de API, serve como a funcionalidade principal de qualquer software ou plataforma. Ele permite que vários aplicativos ou plataformas se comuniquem e trabalhem juntos, promovendo uma conexão unificada e suave entre redes e sistemas separados do blockchain. As APIs criam uma distinção clara entre as operações de front-end e back-end, ao mesmo tempo que facilitam as interações. Eles também facilitam a incorporação de recursos de blockchain em sistemas existentes.

Configurando o ambiente da API

Com o Go previamente instalado e configurado corretamente em sua máquina, fique à vontade para prosseguir com o estabelecimento da configuração da API. Embora a biblioteca padrão do Go seja suficiente para criar APIs, você pode considerar usar Gin e Swagger como ferramentas adicionais para construir e documentar sua API.

Instale e configure as ferramentas necessárias para criar APIs com Go.  

vá buscar -u github.com/gin-gonic/gin //Gin
vá buscar -u github.com/swaggo/swag/cmd/swag
//Swagger para documentação

Construindo a API

O desenvolvimento de APIs oferece uma metodologia flexível e modular, permitindo a incorporação contínua e gerenciável de funcionalidades de blockchain em múltiplas plataformas ou sistemas.

Crie uma API para definir endpoints para adicionar blocos e visualizar o blockchain usando Go.

//Configurando o servidor
pacote principal
importação (    “github.com/gin-gonic/gin”    
“net/http”
)
func main {    
r := gin.Default    
r.POST(“/mine”, mineBlock)    
r.GET(“/chain”, getChain)    
r.Run(“:8080”)
}

//adicionar um manipulador de bloco
func addBlockHandler(w http.ResponseWriter, r
*http.Request) {    
var newBlock Block    
json.NewDecoder(r.Body).Decode(&newBlock)    
blockchain.addBlock(newBlock.Data)    
json.NewEncoder(w).Encode(newBlock)
}
func getBlockchainHandler(w < br/>http.ResponseWriter, r *http.Request) {    
json.NewEncoder(w).Encode(blockchain)
}

//Definir pontos de extremidade da API 
func mineBlock(c *gin.Context) {    
// Lógica para extrair um novo bloco    
c.JSON(http.StatusOK, gin.H{“message”:
“ Bloqueio extraído com sucesso”})
}
func getChain(c *gin.Context) {    
// Lógica para retornar o blockchain    
c.JSON(http.StatusOK, gin.H{“chain”:
blockchain})
}

No segmento de código fornecido, as funções de operação Blockchain (API Block Handlers) são responsáveis ​​por gerenciar tarefas associadas às atividades blockchain, incluindo a criação de novos blocos e a busca de detalhes do bloco. Essas funções interagem com locais designados em uma API conhecida como API Endpoints, que representam várias operações ou recursos.

Capítulo 5: Executando e testando o aplicativo

Em qualquer fase de desenvolvimento, a etapa final envolve o Teste Exaustivo do Aplicativo desenvolvido para avaliar sua funcionalidade com precisão. Várias técnicas de teste são empregadas neste processo, como testes unitários, testes de integração e testes de garantia de qualidade. É crucial testar o aplicativo antes da implantação, garantindo que ele funcione perfeitamente.

Executando o aplicativo

Compile e execute o aplicativo blockchain Go.

vá executar main.go

Com este comando, seu código é compilado e executado. Conseqüentemente, ele permite que você receba solicitações na porta designada 8080.

Testando com Postman

Teste os endpoints da API usando Postman ou curl.

curl -X POST -d ‘{“Data”:”Novo Bloco”}’
http://localhost:8080/block

Vá em frente e clique em ‘Enviar’ para enviar sua solicitação. Você receberá uma resposta mostrando se o bloco foi inserido com sucesso ou não.

Capítulo 6: Exemplo prático de construção de uma aplicação Blockchain com Go

Viva! Você chegou ao estágio final de sua aventura de desenvolvimento. Ao finalizarmos, vamos consolidar todos os conceitos que abordamos até agora, escrevendo um exemplo de código completo e passo a passo que demonstra sua aplicação.

Execução passo a passo

  • Etapa 1: Crie a estrutura Block com os atributos necessários usando a sintaxe Go.
  • Etapa 2: Implemente o método calcula_hash.
  • Etapa 3: Defina e inicialize a estrutura Blockchain com um bloco genesis.
  • Etapa 4: Implemente métodos para adicionar novos blocos e recuperar o bloco mais recente usando Go.
  • Etapa 5: adicione a funcionalidade Prova de Trabalho à estrutura Block e atualize a estrutura Blockchain.
  • Etapa 6: configure o ambiente da API para lidar com solicitações usando Go.
  • Etapa 7: Teste o aplicativo minerando um novo bloco e verificando o blockchain usando Postman ou curl.
pacote principal

importação (    
“crypto/sha256”    
“ codificação/hex”    
“codificação/json”    
“fmt”    
“log”    
“net/http”    
“strconv”    
“strings”    
“tempo”
    “github.com/gorilla/mux”)

// O bloco representa cada ‘item’ no blockchaintype Block struct {    
Index        int    // Posição do bloco na cadeia    
Timestamp    string // Timestamp de criação do bloco    
Data         string // Dados armazenados no bloco    
PreviousHash string // Hash do bloco anterior    
Hash string // Hash do bloco atual    
Prova        int    // Prova de trabalho

}
// Blockchain representa toda a cadeia de blocos
type Blockchain struct {    
Blocos []Bloco
}
// Crie o bloco genesis (o primeiro bloco da cadeia)
func createGenesisBlock Block {    
Bloco de retorno{        
Índice:        0,        
Carimbo de data e hora:    time.Now.String,        
Dados:         “Bloco Gênesis”,        
Hash anterior: “0”,        
Prova:        0,        
Hash:         calculeHash(0, time.Now.String,
“Genesis Block”, “0”, 0),    
}
}
// Calcula o hash do bloco
func calculaHash(index int, timestamp, data , previousHash
string, prova int) string {    
registro := strconv.Itoa(index) + timestamp + dados + previousHash + strconv.Itoa (prova)    
hash := sha256.New    
hash.Write([]byte(registro))    
hashed := hash.Sum(nil)    
return hex.EncodeToString(hashed)
}

// Algoritmo de prova de trabalho – uma implementação simples de PoW onde encontramos um hash com um certo número de zerosfunc (b *Block) à esquerda proofOfWork(difficulty int) {    
for {        
b.Hash = calcularHash(b.Index, b.Timestamp, b.Data,
b.PreviousHash, b. Prova)        
if strings.HasPrefix(b.Hash, strings.Repeat(“0”, dificuldade)) {            
break        
}        
b.Proof++    
}
}
// Adicionar um novo bloco ao blockchain
func (bc *Blockchain) addBlock(data string, dificuldade int) {    
prevBlock := bc.getLatestBlock    
newBlock := Bloco{        
Índice:        prevBlock.Index + 1,        
Carimbo de data e hora:    time.Now.String,        
Dados:         dados,        
PreviousHash: prevBlock.Hash,        < br/>Prova:        0,    
}    
newBlock.proofOfWork(dificuldade)    
bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock)
}
// Obtenha o último bloco da cadeia
func (bc *Blockchain) getLatestBlock Bloco {    
return bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]
}

// Inicialize o blockchain com o bloco genesis
func inicializeBlockchain *Blockchain {    
genesisBlock := createGenesisBlock    
return &Blockchain{[]Block{genesisBlock}}}

// Manipuladores de API

// Obtenha todo o blockchain
func getBlockchainHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {    
json.NewEncoder(w).Encode(blockchain.Blocks)}

// Adicione um novo bloco ao blockchain
func addBlockHandler(w http.ResponseWriter, r
*http.Request) {    
var newBlockData struct {        Sequência de dados `json: ”dados”`    }    _
= json.NewDecoder(r.Body).Decode(&newBlockData)    
blockchain.addBlock(newBlockData.Data, dificuldade)    
json.NewEncoder(w).Encode(blockchain.getLatestBlock)
}

// Inicialize o blockchain e o nível de dificuldade para Prova de Trabalho
var blockchain = inicializeBlockchain
var dificuldade = 3 // Nível de dificuldade de Prova de trabalho

// Configurar o servidor da API
func main {    
roteador := mux.NewRouter    
router.HandleFunc(“/blockchain”,
getBlockchainHandler).Methods(“GET”)    
router.HandleFunc(“/block”,
addBlockHandler).Methods(“POST”)

log.Println(“Escutando na porta 8080…”)    
log.Fatal(http.ListenAndServe(“:8080”, roteador))}

Conclusão e direções futuras

Viva! Você criou com sucesso um aplicativo blockchain funcional usando Go! Este tutorial equipou você com habilidades fundamentais, como construir um blockchain do zero, incorporar Prova de Trabalho e estabelecer uma API REST para se comunicar com seu blockchain. Aqui estão alguns insights principais desta experiência:

  • Definindo e estruturando blocos
  • Implementando mecanismos de consenso
  • Integrando APIs para interação blockchain

No entanto, este é apenas o ponto de partida para sua aventura na programação blockchain usando Go. Há um mundo de possibilidades e avanços ainda a serem descobertos à medida que você se aprofunda.

As perspectivas para o papel do Go na construção de aplicativos descentralizados (dApps) são incrivelmente promissoras. Aqui estão algumas áreas avançadas que podem ser interessantes para explorar mais:

  • Explorando Mecanismos Avançados de Consenso
  • Melhorias de escalabilidade
  • Interoperabilidade
  • Aplicativos do mundo real

Continue avançando, sinta-se à vontade para experimentar coisas novas, aprimorá-las e ter ideias novas. O reino do blockchain está mudando rapidamente e sua experiência na linguagem de programação Go mantém você atualizado.

Confira também: Como construir seu primeiro blockchain com Plutus: um tutorial passo a passo

2024-09-18 09:24