La publicación Paso a paso para crear una aplicación blockchain con Python apareció primero en Coinpedia Fintech News
Introducción
Cadena de bloques
Blockchain es pionera en el ámbito de las finanzas y la programación. Es una nueva tecnología emergente que está ganando atención en todo el mundo debido a sus características clave, como el mecanismo descentralizado en el que no hay una autoridad central que gestione las transacciones y la base de datos. Tiene mucho que ofrecer en términos de transparencia y seguridad.
Uno podría preguntarse qué es exactamente Blockchain.
En palabras sencillas, Blockchain se refiere a bloques o archivos vinculados entre sí mediante cifrado. Es como una cadena digital conectada por detrás y por detrás mediante reglas criptográficas. Esta circula y distribuye las transacciones en la comunidad donde los nodos participantes utilizan mecanismos criptográficos para acordar y mantener la integridad.
La tecnología Blockchain es lo suficientemente robusta como para soportar cualquier amenaza y falla digital, lo que la hace más adecuada para gestionar riesgos de ciberseguridad.
Python en la cadena de bloques
Python es el lenguaje más dinámico y adaptado. Mencione cualquier área de la ingeniería de software y Python siempre es la primera opción debido a sus funcionalidades. Tiene una sintaxis limpia donde se necesitan menos líneas para ejecutar cualquier función en comparación con cualquier otro lenguaje. La sintaxis simple de Python es beneficiosa para lidiar con errores y fallas.
Python tiene un ecosistema rico y bibliotecas multifuncionales que aceleran el proceso de desarrollo. Por ejemplo, bibliotecas como PyCryptodome y Hashlib brindan funciones criptográficas y computacionales, y marcos como Flask y Django son útiles para API e interfaces de aplicaciones web. Mientras que bibliotecas como Brownie y Vyper se utilizan para la implementación de contratos inteligentes.
Python puede integrar varios lenguajes como C++, Java y Javascript. También admite la integración de múltiples API. La integración de API es útil para colaboraciones con otros programas, plataformas y marcos. Python tiene una gran comunidad detrás y un sistema de soporte receptivo encomiable por parte de la comunidad. Hay contribuciones de código abierto muy útiles y una plataforma de análisis y ciencia de datos que hace que Python sea único.
Audiencia
Ahora la verdadera pregunta es cómo usar Python en el desarrollo de aplicaciones blockchain.
¡No te preocupes! Este artículo es tu ayuda. Aquí nos centramos en el uso y la integración de Python en Blockchain. Todos los desarrolladores en ciernes pueden comenzar su viaje con este artículo.
¿Le preocupa tener una configuración y una gestión de configuración perfectas? ¡Nosotros lo tenemos cubierto! Profundicemos en el fascinante mundo de la creación de una aplicación de cadena de bloques con Python.
Configuración del entorno de desarrollo
Antes de comenzar con el desarrollo, es fundamental contar con todos los requisitos previos. En esta sección, le explicaremos todo el proceso.
Cuando se trata de configuración, Python tiene el proceso de configuración más sencillo.
Veámoslo en detalle:
Instalación de Python
Visita el sitio web oficial y descarga la última versión de Python: https://www.python.org/downloads/
Descarga según tu sistema operativo (Windows, MacOS, Linux)
Viene con el iniciador de Python, por lo tanto, consulte la guía de instalación: esto instalará Python en su sistema.
Verifique la instalación usando python –version o python3 –version en la línea de comando (símbolo del sistema o Terminal).
Nota: asegúrese de instalar la última versión de Python, 3.12; a partir de ahora, solo use versiones inferiores si necesita utilidades específicas.
Elección de un IDE
Una vez que hayas terminado de instalar Python en tu sistema, lo siguiente que debes tener en cuenta es el entorno de desarrollo adecuado. Este es un paso muy importante, ya que elegir un IDE adecuado sin discrepancias de configuración es la base de todos tus proyectos futuros.
Hay dos IDE principales:
PyCharm: Pycharm fue desarrollado por JetBrains y es el IDE más popular para Python. Pycharm tiene una amplia gama de herramientas para aumentar su productividad como desarrollador.
Pycharm ofrece varias funciones, como la finalización inteligente del código, que completa la plantilla de código en función de las funciones en tiempo real. Pycharm tiene mucho encanto en términos de herramientas de depuración. Ofrece opciones como recorrer el código, recorrer todo el código, agregar varios puntos de interrupción para ver qué parte del código genera errores y una consola para ejecutar partes más pequeñas del código junto con la inspección de variables.
Pasos para configurar Pycharm:
Visita el sitio web oficial y descarga PyCharm:
https://www.jetbrains.com/pycharm/download/?section=mac
Ahora siga las instrucciones que aparecen en la ventana emergente.
Una vez completada la instalación, inicie Pycharm y configure su proyecto y el intérprete de Python de la siguiente manera:
Archivos→Configuración→Proyecto→Su proyecto→Intérprete del proyecto y seleccione la versión de Python adecuada que haya instalado previamente.
Jupyter Notebook: Jupyter Notebook es un IDE (aplicación web) en línea. Junto con Python, también se utiliza para la edición de texto. Jupyter Notebook se puede ejecutar en VSCode de forma remota junto con sus extensiones.
Pasos para configurar Jupyter Notebook:
Abra su interfaz de línea de comandos: ejecute el comando pip install notebook
Inicie Jupyter Notebook con el comando: jupyter notebook
Instalación de las bibliotecas necesarias
Aquí hay algunas bibliotecas que mejoran su experiencia de desarrollo de blockchain:
Flask: Flask es un marco de Python que se utiliza para crear aplicaciones web y API RESTful. En blockchain, se puede utilizar para crear interfaces web como paneles de control e interfaces DApps.
Instalar Flask: pip install Flask
Solicitudes: Solicitudes es una biblioteca HTTP para gestionar y enviar solicitudes y respuestas HTTP. En la cadena de bloques, las solicitudes pueden resultar útiles para conectarse con redes de cadenas de bloques y realizar consultas.
Solicitudes de instalación: solicitudes de instalación de pip
Pysha3: Pysha3 es la biblioteca más importante, utilizada para algoritmos de hash SHA-3 como SHA3-256 y SHA3-512. El hash es un aspecto invaluable de la tecnología blockchain que contribuye a su integridad y seguridad.
Instalar pysha3: pip install pysha3
Web3.py: Web3.py es una biblioteca muy utilizada que se distingue por su gran variedad de funciones, como la interacción con contratos inteligentes, la consulta de datos de cadenas de bloques y el envío de transacciones. Web3 es una biblioteca basada en Ethereum que resulta muy útil para gestionar transacciones.
Instalar web3.py: pip install web3
Pycryptodome: Pycryptodome es un paquete Python completo de funcionalidades criptográficas de bajo nivel. Esta biblioteca proporciona funciones para la seguridad y la integridad de los datos, como hash, cifrado, descifrado y otras operaciones criptográficas.
Instalar pycryptodome: pip install pycryptodome
Pandas: Pandas es una robusta biblioteca de análisis y manipulación de datos que tiene un paquete de estructuras de datos y funciones que son útiles para analizar y visualizar registros de transacciones y blockchain.
Instalar pandas: pip install pandas
SQLAlchemy: SQL es una base de datos y SQLAlchemy es un conjunto de herramientas SQL que tiene mapeo relacional de objetos para Python. Admite el funcionamiento de la base de datos y las interacciones con abstracciones de alto nivel. Al ser la cadena de bloques una base de datos distribuida en sí misma, esta biblioteca se utilizaría para administrar y consultar la base de datos relacional y almacenar los registros de transacciones junto con las credenciales de usuario.
Instalar SQLAlacemy: pip install SQLAlchemy
Numpy: Numoy es la biblioteca de Python más utilizada y se adapta bien a varias aplicaciones. Se utiliza para cualquier operación numérica y admite entidades matemáticas como matrices y una variedad de funciones y operaciones sobre ellas. En Blockchain, Numpy se puede utilizar para procesar y simular registros de transacciones y calcular algoritmos lógicos.
Instalar Numpy: pip install numpy
Comprender los conceptos de blockchain
Si tuviéramos que hacer una analogía para entender Blockchain, sería como una base de datos histórica almacenada en múltiples lugares, todos ellos igualmente importantes y ninguna entidad domina la red.
Si profundizas y entiendes la estructura de la cadena de bloques, se ve así:
Bloques (Transacciones)——–***Cadenas***——-Bloques.
Tiene tres componentes:
Bloques: Los bloques son las celdas que contienen la información o transacción. Los bloques almacenan la lista de transacciones particulares. Los bloques se pueden crear o podemos decir que se pueden extraer utilizando varios mecanismos de consenso. Cada bloque tiene su propio conjunto de identificadores únicos que también se conocen como hash. La técnica de hash es útil para cifrar los datos en los bloques.
Transacción: Las transacciones son el intercambio de monedas de datos dentro de la red blockchain que se lleva a cabo a través de varias monedas. Los detalles de las transacciones se almacenan en un bloque al unísono con un conjunto de protocolos conocidos como consenso.
Cadenas: Como ya sabemos, las cadenas de bloques tienen una analogía con las listas enlazadas que tienen conexiones entre sus bloques. Estos enlaces también se conocen como cadenas. Dado que cada puntero en la lista enlazada está conectado a través de todos los enlaces, lo mismo ocurre con los bloques. Estos son una serie de bloques conectados por el hash del bloque anterior, lo que garantiza que se mantenga la integridad de los datos y la seguridad de la cadena de bloques. El propósito de los cambios no es solo servir como enlace entre el bloque anterior y el siguiente, sino también proporcionar los enlaces junto con los principios criptográficos y de hash.
Importancia de la descentralización, la inmutabilidad y los mecanismos de consenso:
Descentralización: La descentralización es la propiedad más importante de la cadena de bloques. En este mecanismo, ninguna entidad tiene control sobre toda la base de datos, lo que evita que el sistema de la cadena de bloques falle debido a cualquier discrepancia. Debido a la descentralización, es casi imposible tener un sistema sesgado. Cada participante en el dispositivo mantiene una copia de la cadena de bloques. Esto garantiza la transparencia e inhibe la manipulación o los fallos centralizados.
Inmutabilidad: una vez que los datos se escriben en la cadena de bloques, no se pueden cambiar sin alterar todos los bloques posteriores. Alterar todos los bloques posteriores de la cadena de bloques es costoso en términos computacionales y muy ineficiente, lo que conduce a fallas. Una alteración de cualquier bloque debe realizarse mediante hash criptográfico. Por lo tanto, todos los cambios realizados una vez no se pueden deshacer, lo que hace que la cadena de bloques sea inmutable.
Mecanismos de consenso: Un conjunto de protocolos que rigen todas las necesidades de la cadena de bloques. Todos los nodos de la red deben ponerse de acuerdo sobre los métodos. Los mecanismos de consenso se utilizan para agilizar los nodos y garantizar que todos los nodos de la red estén en la misma página.
Construyendo una cadena de bloques simple
Creando la clase de bloque
En el código anterior, hemos definido una clase Bloque para todos los atributos.
Estructura del bloque:
Índice: un índice es un número entero que representa la posición del bloque dentro de la cadena de bloques. La indexación ayuda a identificar el orden de la cadena de bloques.
El bloque Génesis es el bloque inicial con índice=0.
Marca de tiempo: la marca de tiempo almacena la instancia en la que se creó el bloque en forma de cadena. Esto ayuda a mantener el registro del bloque, como cuándo se extrajo o se agregó a la cadena de bloques.
Transacciones: Se representan como vectores de objetos Transacción, donde cada Transacción representa una transferencia de datos o valor entre los participantes. Almacena todas las transacciones incluidas en el bloque.
Hash anterior y Hash: El hash anterior almacena el hash criptográfico del bloque anterior mientras que el hash es una cadena de información criptográfica desordenada o hash.
Hemos utilizado el método SHA3-256 para calcular el hash del bloque.
Creando la clase Blockchain
Defina una clase Blockchain para administrar la cadena y métodos para agregar nuevos bloques.
En el ejemplo de código anterior, el bloque génesis es el primer bloque en la cadena de bloques, get_latest_block: devuelve el último bloque y add_block: agrega un nuevo bloque.
Implementación de la prueba de trabajo
Los algoritmos de consenso son las reglas que los participantes deben acordar para agregar bloques y crear nuevos en la red. Existen varios mecanismos, como los siguientes:
Prueba de participación: se basa en el nivel de participación que los validadores están dispuestos a tener. Cuanto mayor sea la participación a cambio de crear o validar el bloque, mayor será la posibilidad de que el validador sea seleccionado.
Prueba de trabajo: La prueba de trabajo se introdujo por primera vez en Bitcoin y desde entonces se ha adoptado ampliamente como uno de los mecanismos de seguridad. En PoW, los participantes compiten entre sí para resolver un difícil rompecabezas criptográfico. La prueba de trabajo tiene varios pasos en los que funciona:
Creación de un bloque: los mineros recopilan las transacciones que se realizarán y las agregan en un bloque.
Hashing del bloque: en primer lugar, el minero especifica un nonce que luego se pasa a través de una función criptográfica y el negro se somete a un hash con un identificador único.
Minería: La minería consiste en alterar repetidamente el nonce para encontrar el hash perfecto que cumpla con el requisito de dificultad de la red.
Transmisión del bloque: una vez que se obtiene un hash válido, el minero transmite el bloque a la red y los demás participantes lo verifican.
Agregar el bloque a la blockchain: si se determina que el bloque es válido, se agrega a la blockchain y el minero recibe una recompensa.
Ajuste de la dificultad: la red ajusta periódicamente la dificultad del rompecabezas PoW para garantizar que los bloques se extraigan a un ritmo constante, a pesar de los cambios en la potencia computacional total.
Otros: Existen otros algoritmos como DPos conocido como Prueba de participación delegada donde los delegados son elegidos y el otro es tolerancia a fallas bizantinas (PBFT).
Añadiendo prueba de trabajo a la cadena de bloques
Modifique la clase Block para incluir un atributo de prueba y un método proof_of_work:
Se actualizó la clase Blockchain para validar la prueba a través de la función add_block.
Creación de una API de blockchain sencilla con Flask
1. Configuración del matraz
Instalar Flask:pip install Flask
2. Creación de la API
Cree una aplicación Flask y defina puntos finales para agregar bloques y ver la cadena de bloques.
Ejecución y prueba de la aplicación
1. Ejecución de la aplicación Flask
Ejecute la aplicación Flask: (en su línea de comando) python app.py
2. Pruebas con Postman
Agregar un bloque: curl -X POST -H “Content-Type: application/json” -d ‘{“data”: “Some data”}’ http://localhost:5000/mine
Ver la cadena de bloques: curl http://localhost:5000/chain
De los comentarios anteriores, la aplicación estaría alojada en localhost:5000/chain
Ejemplo en vivo de creación de una aplicación blockchain
1. Ejecución paso a paso
A continuación se muestra una pila completa y en vivo de todas las operaciones involucradas para desarrollar la aplicación blockchain: