Um passo a passo para construir um aplicativo Blockchain com Python

Introdução

Bloqueio

Como um desenvolvedor experiente com anos de experiência, acho extremamente satisfatório guiá-lo através do processo de criação de uma API blockchain simples usando Flask. Vamos embarcar juntos nesta emocionante jornada!

A tecnologia Blockchain está liderando o avanço nos domínios financeiro e de programação, capturando o interesse global com suas características inovadoras. Notavelmente, opera através de um sistema descentralizado, o que significa que não há uma única entidade controlando as transações ou o banco de dados. Os seus pontos fortes residem na promoção da transparência e da segurança robusta.

Pode-se perguntar o que é exatamente Blockchain.

Essencialmente, Blockchain significa conexões entre blocos, arquivos ou quaisquer estruturas de dados relacionadas, todas criptografadas. É semelhante à segurança e proteção, seguindo as diretrizes de criptografia. Este sistema circula e distribui as transações dentro de sua rede onde os participantes interagem e mantêm mecanismos criptográficos para concordar e manter a confiabilidade.

A tecnologia por trás do blockchain prova seu valor contra possíveis ameaças e vulnerabilidades digitais, oferecendo um ambiente mais seguro para gerenciar questões de segurança cibernética. Em termos mais simples, esta tecnologia pode defender-nos eficazmente contra ameaças cibernéticas, proporcionando-nos uma plataforma segura para enfrentar os desafios do nosso cenário digital moderno.

Python em Blockchain

Python se destaca como uma das linguagens de programação mais versáteis e adaptáveis, tornando-se uma escolha popular para engenharia de software em vários domínios. A sua funcionalidade o diferencia, sendo a escolha certa pelas suas características. Possui uma sintaxe concisa que requer menos linhas para realizar qualquer tarefa em comparação com muitas outras linguagens. Essa sintaxe simplificada é vantajosa quando se trata de solucionar erros e bugs.

Python tem um ecossistema vibrante com inúmeras e variadas bibliotecas com jornadas múltiplas e prósperas. A seguir, bibliotecas como PyBrown e Dwell fornecem funções criptográficas e computacionais, e estruturas como Flask e Django são úteis para APIs e interfaces de aplicativos da web. Bibliotecas como Browse e Vyper são usadas para implantação de contratos inteligentes.

Python oferece suporte a várias linguagens, como C++, Java, Javascript e JavaScript, e Javailability,

Público

Agora a verdadeira questão é como usar Python no desenvolvimento de aplicações blockchain. 

Obrigado por ajudar com sua assistência, do Python no Blockchain. Sua colaboração iniciará o processo. Os desenvolvedores devem prosseguir com este script.

Traduzido na elegante piscina,

Configurando o ambiente de desenvolvimento

Para garantir um resultado bem-sucedido, vamos primeiro entender o problema antes de mergulhar nele. Veja como enfrentaremos o desafio em questão:

Quando se trata de configuração, Python possui o processo de configuração mais fácil.

Vamos dar uma olhada em detalhes:

Instalando Python

• Visite o site oficial e baixe a versão mais recente do Python: https://www.python.org/downloads/
• Baixe de acordo com seu sistema operacional (Windows, MacOS, Linux)
• Ele vem com o iniciador Python, portanto, verifique o guia de instalação – Isso instalará o Python em seu sistema.

Como pesquisador, eu confirmaria o sucesso da instalação do Python digitando `python –version` ou `python3 –version` em meu terminal ou prompt de comando. Isso exibirá a versão do Python atualmente ativa em meu sistema.

Certifique-se de instalar a versão mais recente do Python, que atualmente é 3.12. No entanto, opte por versões anteriores apenas se houver um requisito específico para determinadas ferramentas ou utilitários.

Escolhendo um IDE

Depois de instalar o Python com sucesso em seu sistema, o próximo passo crucial é selecionar um ambiente de desenvolvimento apropriado. Esta etapa é vital porque a escolha de um IDE bem configurado constitui a base para todos os seus próximos projetos.

Existem dois IDEs principais:

PyCharm: Originário da JetBrains, o PyCharm se destaca como o principal ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) para usuários de Python. Esta ferramenta poderosa oferece vários recursos projetados para aumentar a eficiência de sua codificação como desenvolvedor.

Esta ferramenta oferece inúmeras funções úteis, incluindo preenchimento inteligente de código em tempo real que preenche automaticamente modelos de código com base nas funções disponíveis. Pycharm realmente brilha quando se trata de ferramentas de depuração. Ele fornece recursos como percorrer o código, executar blocos inteiros de código, definir vários pontos de interrupção para identificar onde os erros estão ocorrendo e um console para executar seções menores de código enquanto inspeciona variáveis ​​simultaneamente.

Etapas para configurar o Pycharm:

• Visite o site oficial e baixe o PyCharm:
• https://www.jetbrains.com/pycharm/download/?section=mac
• Agora siga as instruções pop-up.
• Assim que a instalação for concluída, inicie o Pycharm e configure seu projeto e interpretador Python da seguinte forma:

Navegue até Configurações, escolha seu projeto, encontre a seção Intérprete de projeto e escolha a versão correta do Python que você já instalou a partir daí.

Jupyter Notebook: Jupyter Notebook é um ambiente de desenvolvimento integrado baseado na web, ou IDE, onde você pode escrever e executar código, especialmente Python. Também é usado para fins de edição de texto. Você pode executar o Jupyter Notebook no Visual Studio Code (VSCode) remotamente, juntamente com suas extensões compatíveis.

Etapas para configurar o Jupyter Notebook:

• Abra sua interface de linha de comando: execute o comando pip install notebook
• Inicie o Jupyter Notebook pelo comando: jupyter notebook

Instalando bibliotecas necessárias

Aqui estão algumas bibliotecas que melhoram sua experiência de desenvolvimento de blockchain:

• Flask:  Flask é uma estrutura de Python usada para criar aplicativos da web e APIs RESTful. No blockchain, ele pode ser usado para criar interfaces da web, como painéis e interfaces DApps.
  • Intstall flask: pip install Flask
• Solicitações: Requests é uma biblioteca HTTP para manipular e enviar solicitações e respostas HTTP. No blockchain, as solicitações podem ser úteis na conexão com redes blockchain e nas consultas.
  • Solicitações de instalação: solicitações de instalação pip
• Pysha3: Pysha3 é a biblioteca mais importante, usada para algoritmos de hash SHA-3 como SHA3-256 e SHA3-512. Hashing é um aspecto inestimável da tecnologia blockchain que contribui para sua integridade e segurança.
  • Instale o pysha3: pip install pysha3
• Web3.py: Web3.py – a biblioteca independente que é altamente utilizada e possui múltiplas funcionalidades, como interação com contratos inteligentes, consulta de dados de blockchain e envio de transações. Web3 é uma biblioteca baseada em Ethereum útil para gerenciar transações.
  • Instale web3.py: pip install web3
• Pycryptodome: Pycryptodome é um pacote Python completo de funcionalidades criptográficas de baixo nível. Esta biblioteca fornece funções para segurança e integridade de dados, como hash, criptografia, descriptografia e outras operações criptográficas.
  • Instale o pycryptodome:  pip install pycryptodome
• Pandas: Pandas é uma biblioteca robusta de análise e manipulação de dados que possui um pacote de estruturas e funções de dados que são úteis para analisar e visualizar blockchain e registros de transações.
  • Instalar pandas:  pip install pandas
• SQLAlchemy: SQL é um banco de dados e SQLAlchemy é um kit de ferramentas SQL que possui mapeamento objeto-relacional para Python. Ele suporta a operação do banco de dados e interações com abstrações de alto nível. Sendo o Blockchain um banco de dados distribuído, esta biblioteca seria usada para gerenciar e consultar o banco de dados relacional e armazenar os registros de transação junto com as credenciais do usuário.
  • Instale o SQLAlacemy:  pip install SQLAlchemy
• Numpy: Numoy é a biblioteca amplamente usada do Python e está bem adaptada a vários aplicativos. Ele é usado para quaisquer operações numéricas e oferece suporte a entidades matemáticas como arrays, matrizes e uma variedade de funções e operações sobre elas. No Blockchain, Numpy pode ser usado para processar e simular os registros de transações e calcular os algoritmos lógicos.
  • Instalar o Numpy:  pip install numpy

Compreendendo os conceitos do Blockchain

Simplificando, um Blockchain pode ser comparado a um livro de história compartilhado e descentralizado. Ao contrário dos registros tradicionais que são mantidos em um local central, este livro é copiado e atualizado em vários locais simultaneamente. Cada uma dessas cópias tem igual importância e não existe uma entidade única que controle toda a rede. Em vez disso, cada participante contribui para a sua manutenção.

Se você se aprofundar e entender a estrutura do blockchain, ficará assim:

Blocos (Transações) ——-***Cadeias***——-Blocos.

Tem três componentes:

• Blocos: blocos são as células que contêm informações ou transações. Os blocos armazenam a lista de transações específicas. Os blocos podem ser criados ou podemos dizer que podem ser extraídos através de vários mecanismos de consenso. Cada bloco possui seu próprio conjunto de identificadores exclusivos, também conhecidos como hash. A técnica de hashing é útil para criptografar os dados nos blocos.
• Transação: As transações são a troca de moedas de dados dentro da rede blockchain que ocorre em várias notas. Os detalhes da transação são armazenados em um bloco em uníssono com um conjunto de protocolos conhecido como consenso.
• Cadeias: Como já sabemos, as blockchains têm uma analogia com listas vinculadas que possuem conexões entre seus blocos. Esses elos também são conhecidos como correntes. Como cada ponteiro na lista vinculada é conectado por meio de todos os links, o mesmo vale para os blocos. Trata-se de uma série de blocos conectados pelo hash do bloco anterior que garante que a integridade dos dados e a segurança do blockchain sejam mantidas. O objetivo das mudanças não é apenas servir como link entre o bloco anterior e o próximo, mas também fornecer os links junto com princípios de hashing e criptografia.

Importância da descentralização, imutabilidade e mecanismos de consenso:

• Descentralização: A descentralização é a propriedade mais importante do blockchain. Neste mecanismo, nenhuma entidade tem controle sobre todo o banco de dados, o que evita a falha do sistema blockchain devido a qualquer discrepância. Devido à descentralização, ter um sistema tendencioso é quase impossível. Cada participante do dispositivo mantém uma cópia do blockchain. Isso garante transparência e inibe falhas ou manipulações centralizadas.
• Imutabilidade: uma vez que os dados são gravados no blockchain, eles não podem ser alterados sem alterar todos os blocos subsequentes. Alterar todos os blocos subsequentes no blockchain é computacionalmente caro e muito ineficiente, levando ao fracasso. Uma alteração em qualquer bloco precisa ser feita através de hashing criptográfico. Conseqüentemente, todas as alterações feitas uma vez não podem ser desfeitas, tornando o blockchain imutável.
• Mecanismos de consenso:  Um conjunto de protocolos que regem todas as necessidades do blockchain. Todos os nós da rede precisam concordar com os métodos. Mecanismos de consenso são usados ​​para agilizar os nós e garantir que todos os nós da rede estejam na mesma página.

Construindo um Blockchain Simples

Criando a classe de bloco

No código acima, definimos uma classe Block para todos os atributos.

Estrutura do bloco:

• Índice: Um índice é um número inteiro que representa a posição do bloco dentro do blockchain. A indexação ajuda a identificar a ordem do blockchain. 
• O bloco Genesis é o bloco inicial com índice=0.
• Timestamp: O timestamp armazena a instância em que o bloco foi criado na forma de uma string. Isso ajuda a manter o registro do bloco, como quando o bloco foi extraído ou adicionado ao blockchain. 
• Transações:  São representadas como vetores de objetos Transação, onde cada Transação representa uma transferência de dados ou valor entre os participantes. Armazena todas as transações incluídas no bloco.
• Hash anterior e Hash: O hash anterior armazena o hash criptográfico do bloco anterior, enquanto o hash é uma sequência de informações criptográficas misturadas ou hash.

usamos o método SHA3-256 para calcular o hash do bloco.

Criando a classe Blockchain

Defina uma classe Blockchain para gerenciar a cadeia e métodos para adicionar novos blocos.

No exemplo de código fornecido, o bloco gênese refere-se ao bloco inicial ou fundador do blockchain. A função get_latest_block recupera o bloco mais recente e add_block é usado para inserir um novo bloco na cadeia.

Implementando Prova de Trabalho

Em termos mais simples, os algoritmos de consenso definem as diretrizes que todos os participantes da rede devem aprovar antes de poderem adicionar novos blocos ou criar novos blocos na rede. Essas diretrizes vêm em diferentes formas.

Prova de aposta: A seleção como validador depende do valor investido ou apostado. Quanto maior a aposta, maior a chance de ser escolhido para criar ou verificar um bloco.

Processo de Verificação (Prova de Trabalho): Originário do Bitcoin, esse processo agora é comumente usado como medida de segurança. No sistema Prova de Trabalho, os participantes participam de uma competição para resolver um problema matemático complexo. A operação de Prova de Trabalho consiste em várias etapas:

• Criando um Bloco: Os mineradores coletam as transações a serem realizadas e as somam em um bloco
• Hashing do bloco:Primeiro, o Miner especifica um nonce que então é passado por uma função criptográfica e o preto é hash com um identificador exclusivo.
• Mineração: A mineração altera repetidamente o nonce para encontrar o hash perfeito que atenda aos requisitos de dificuldade da rede.
• Transmitindo o bloco: Depois de obter um hash válido, o minerador transmite o bloco para a rede e os outros participantes o verificam.
• Adicionando o bloco ao Blockchain: Se o bloco for considerado válido, ele será adicionado ao Blockchain e o minerador será recompensado.
• Ajustando a dificuldade: A rede ajusta periodicamente a dificuldade do quebra-cabeça PoW para garantir que os blocos sejam minerados em uma taxa consistente, apesar das mudanças no poder computacional total.

Você poderia reformular assim: Além disso, existem métodos alternativos à Prova de Participação padrão, como Prova de Participação Delegada (DPos), em que os delegados são escolhidos, e Tolerância a Falhas Bizantinas (PBFT) para melhorar a resiliência do sistema.

Adicionando Prova de Trabalho ao Blockchain

Modifique a classe Block para incluir um atributo de prova e um método de prova_de_trabalho:

Criando uma API Blockchain simples com Flask

1. Configurando o Flask

Instalar o Flask:
pip install Flask

2. Construindo a API

Crie um aplicativo Flask e defina endpoints para adicionar blocos e visualizar o blockchain.

Executando e testando o aplicativo

1. Executando o aplicativo Flask

Execute o aplicativo Flask:(na sua linha de comando)
python app.py

2. Testando com Postman

Faça uma solicitação executando este comando:

Veja o Blockchain:curl http://localhost:5000/chain

Pelos comentários acima, o aplicativo seria hospedado em localhost:5000/chain

Exemplo ao vivo de construção de um aplicativo Blockchain

1. Execução passo a passo

Aqui está uma análise detalhada de todos os processos necessários para construir um aplicativo blockchain:

• XRP PREVISÃO. XRP criptomoeda
• ELA PREVISÃO. ELA criptomoeda
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2024-09-04 13:39