L'article Une étape par étape pour créer une application Blockchain avec Python est apparu en premier sur Coinpedia Fintech News
Introduction
Blockchain
La blockchain est le pionnier du domaine de la finance et de la programmation. Il s'agit d'une nouvelle technologie émergente qui attire l'attention du monde entier en raison de ses caractéristiques clés telles que le mécanisme décentralisé où il n'y a pas d'autorité centrale qui gère les transactions et la base de données. Elle a beaucoup à offrir en termes de transparence et de sécurité.
On peut se demander ce qu’est exactement la Blockchain.
En termes simples, la blockchain désigne des blocs ou des fichiers liés entre eux par cryptage. Il s'agit d'une sorte de chaîne numérique connectée de part et d'autre par des règles de cryptographie. Cela permet de faire circuler et de distribuer les transactions dans la communauté où les nœuds participants utilisent des mécanismes cryptographiques pour s'accorder et maintenir l'intégrité.
La technologie Blockchain est suffisamment robuste pour résister à toutes les menaces et défaillances numériques, ce qui la rend plus adaptée à la gestion des risques de cybersécurité.
Python dans la blockchain
Python est le langage le plus dynamique et le plus adapté. Quel que soit le domaine de l'ingénierie logicielle, Python est toujours le premier choix en raison de ses fonctionnalités. Il possède une syntaxe claire où vous avez besoin de moins de lignes pour exécuter une fonction par rapport à tout autre langage. La syntaxe simple de Python est bénéfique pour gérer les erreurs et les bugs.
Python dispose d'un écosystème riche et de bibliothèques multifonctionnelles qui accélèrent votre parcours de développement. Par exemple, des bibliothèques comme PyCryptodome et Hashlib fournissent des fonctions cryptographiques et informatiques, et des frameworks comme Flask et Django sont utiles pour les API et les interfaces d'applications Web. Tandis que des bibliothèques comme Brownie et Vyper sont utilisées pour le déploiement de contrats intelligents.
Python peut intégrer différents langages comme C++, Java et Javascript. Il prend également en charge plusieurs intégrations d'API. L'intégration d'API est utile pour les collaborations avec d'autres logiciels, plates-formes et frameworks. Python bénéficie d'une grande communauté derrière lui et d'un système de support réactif louable de la part de la communauté. Il existe des contributions open source très utiles et une plate-forme de science des données et d'analyse qui fait de Python un produit unique en son genre.
Public
Maintenant, la vraie question est de savoir comment utiliser Python dans le développement d’applications blockchain.
Ne vous inquiétez plus ! Cet article est votre aide. Nous nous concentrons ici sur l'utilisation et l'intégration de Python dans la Blockchain. Tous les développeurs en herbe peuvent commencer leur parcours avec cet article.
Vous vous inquiétez de ne pas avoir une configuration et une gestion de configuration parfaites ? Nous avons ce qu'il vous faut ! Plongeons dans le monde fascinant de la création d'une application blockchain avec Python.
Configuration de l'environnement de développement
Avant de commencer le développement, il est essentiel de disposer de tous les prérequis. Dans cette section, nous vous guiderons tout au long du processus.
En ce qui concerne la configuration, Python possède le processus d’installation le plus simple.
Regardons cela en détail :
Installation de Python
Visitez le site officiel et téléchargez la dernière version de Python : https://www.python.org/downloads/
Téléchargez en fonction de votre système d'exploitation (Windows, MacOS, Linux)
Il est livré avec le lanceur Python, consultez donc le guide d'installation – cela installera Python sur votre système.
Vérifiez l’installation à l’aide de python –version ou python3 –version dans la ligne de commande (invite de commande ou terminal).
Remarque : assurez-vous d'installer la dernière version de Python - 3.12. N'utilisez dès à présent des versions inférieures que si vous avez besoin d'utilitaires spécifiques.
Choisir un IDE
Une fois l'installation de Python sur votre système terminée, la prochaine chose à rechercher est le bon environnement de développement. Il s'agit d'une étape très importante, car le choix d'un IDE approprié sans aucune différence de configuration est la base de tous vos futurs projets.
Il existe deux principaux IDE :
PyCharm : Pycharm a été développé par JetBrains et est l'IDE le plus populaire pour Python. Pycharm dispose d'une large gamme d'outils pour augmenter votre productivité en tant que développeur.
Il propose diverses fonctionnalités telles que la saisie semi-automatique intelligente qui complète le modèle de code en fonction des fonctions en temps réel. Pycharm a vraiment du charme en termes d'outils de débogage. Il vous offre des options telles que le passage au-dessus du code, le passage au-dessous de l'ensemble du code, l'ajout de plusieurs points d'arrêt pour voir quelle partie du code génère des erreurs et une console pour exécuter des parties plus petites du code avec l'inspection des variables.
Étapes pour configurer Pycharm :
Visitez le site officiel et téléchargez PyCharm :
https://www.jetbrains.com/pycharm/download/?section=mac
Suivez maintenant les instructions qui s’affichent.
Une fois l'installation terminée, lancez Pycharm et configurez votre projet et votre interpréteur Python comme suit :
Fichiers→Paramètres→Projet→Votre projet→ Interpréteur de projet et sélectionnez la version Python appropriée que vous aviez précédemment installée.
Jupyter Notebook : Jupyter Notebook est un IDE en ligne (application Web). Avec Python, il est également utilisé pour l'édition de texte. Jupyter Notebook peut être exécuté sur VSCode à distance avec ses extensions.
Étapes pour configurer Jupyter Notebook :
Ouvrez votre interface de ligne de commande : exécutez la commande pip install notebook
Démarrez le Jupyter Notebook avec la commande : jupyter notebook
Installation des bibliothèques requises
Voici quelques bibliothèques qui améliorent votre expérience de développement de blockchain :
Flask : Flask est un framework Python utilisé pour créer des applications Web et des API RESTful. Dans la blockchain, il peut être utilisé pour créer des interfaces Web telles que des tableaux de bord et des interfaces DApps.
Installer Flask : pip install Flask
Requêtes : Requests est une bibliothèque HTTP permettant de gérer et d'envoyer des requêtes et des réponses HTTP. Dans la blockchain, les requêtes peuvent être utiles pour se connecter aux réseaux blockchain et effectuer des requêtes.
Demandes d'installation : demandes d'installation pip
Pysha3 : Pysha3 est la bibliothèque la plus importante, utilisée pour les algorithmes de hachage SHA-3 tels que SHA3-256 et SHA3-512. Le hachage est un aspect inestimable de la technologie blockchain contribuant à son intégrité et à sa sécurité.
Installer pysha3 : pip install pysha3
Web3.py : Web3.py est une bibliothèque très utilisée et dotée de multiples fonctionnalités telles que l'interaction avec des contrats intelligents, l'interrogation de données de blockchain et l'envoi de transactions. Web3 est une bibliothèque basée sur Ethereum utile pour la gestion des transactions.
Installer web3.py : pip install web3
Pycryptodome : Pycryptodome est un package Python complet de fonctionnalités cryptographiques de bas niveau. Cette bibliothèque fournit des fonctions de sécurité et d'intégrité des données telles que le hachage, le chiffrement, le déchiffrement et d'autres opérations cryptographiques.
Installer pycryptodome : pip install pycryptodome
Pandas : Pandas est une bibliothèque d'analyse et de manipulation de données robuste qui dispose d'un ensemble de structures de données et de fonctions utiles pour analyser et visualiser les enregistrements de blockchain et de transactions.
Installer pandas : pip install pandas
SQLAlchemy : SQL est une base de données et SQLAlchemy est une boîte à outils SQL qui propose un mappage objet-relationnel pour Python. Elle prend en charge le fonctionnement de la base de données et les interactions avec des abstractions de haut niveau. La blockchain étant elle-même une base de données distribuée, cette bibliothèque serait utilisée pour gérer et interroger la base de données relationnelle et stocker les enregistrements de transaction avec les informations d'identification de l'utilisateur.
Installer SQLAlacemy : pip install SQLAlchemy
Numpy : Numoy est la bibliothèque Python la plus utilisée et est bien adaptée à diverses applications. Elle est utilisée pour toutes les opérations numériques et prend en charge les entités mathématiques telles que les tableaux, les matrices et une gamme de fonctions et d'opérations sur celles-ci. Dans la blockchain, Numpy peut être utilisé pour traiter et simuler les enregistrements de transactions et calculer les algorithmes logiques.
Installer Numpy : pip install numpy
Comprendre les concepts de la blockchain
Si nous devions faire une analogie pour comprendre la Blockchain, c'est comme une base de données historique stockée à plusieurs endroits, tous ces endroits étant d'égale importance et aucune entité ne domine le réseau.
Si vous plongez profondément et comprenez la structure de la blockchain, cela ressemble à ceci :
Blocs (Transactions)——–***Chaînes***——-Blocs.
Il comporte trois volets :
Blocs : les blocs sont les cellules qui contiennent les informations ou les transactions. Les blocs stockent la liste des transactions particulières. Les blocs peuvent être créés ou nous pouvons dire qu'ils peuvent être exploités à l'aide de divers mécanismes de consensus. Chaque bloc possède son propre ensemble d'identifiants uniques, également appelés hachage. La technique de hachage est utile pour crypter les données dans les blocs.
Transaction : Les transactions sont des échanges de données monétaires au sein du réseau blockchain qui se déroulent sur plusieurs comptes. Les détails des transactions sont stockés dans un bloc à l'unisson avec un ensemble de protocoles appelé consensus.
Chaînes : Comme nous le savons déjà, les blockchains ont une analogie avec les listes chaînées ayant des connexions entre leurs blocs. Ces liens sont également connus sous le nom de chaînes. Étant donné que chaque pointeur de la liste chaînée est connecté via tous les liens, il en va de même pour les blocs. Il s'agit d'une série de blocs connectés par le hachage du bloc précédent, ce qui garantit que l'intégrité des données et la sécurité de la blockchain sont maintenues. Le but des modifications n'est pas seulement de servir de lien entre le bloc précédent et le bloc suivant, mais également de fournir les liens ainsi que les principes de hachage et de cryptographie.
Importance de la décentralisation, de l’immuabilité et des mécanismes de consensus :
Décentralisation : La décentralisation est la propriété la plus importante de la blockchain. Dans ce mécanisme, aucune entité n'a le contrôle de l'ensemble de la base de données, ce qui empêche la défaillance du système de blockchain en raison d'une divergence quelconque. En raison de la décentralisation, il est presque impossible d'avoir un système biaisé. Chaque participant de l'appareil conserve une copie de la blockchain. Cela garantit la transparence et empêche toute défaillance ou manipulation centralisée.
Immuabilité : une fois que les données sont écrites dans la blockchain, elles ne peuvent pas être modifiées sans modifier tous les blocs suivants. La modification de tous les blocs suivants de la blockchain est coûteuse en termes de calcul et très inefficace, ce qui conduit à un échec. Toute modification d'un bloc doit être effectuée via un hachage cryptographique. Par conséquent, toutes les modifications effectuées une fois ne peuvent pas être annulées, ce qui rend la blockchain immuable.
Mécanismes de consensus : ensemble de protocoles régissant tous les besoins de la blockchain. Tous les nœuds du réseau doivent se mettre d'accord sur les méthodes. Les mécanismes de consensus sont utilisés pour rationaliser les nœuds et garantir que tous les nœuds du réseau sont sur la même longueur d'onde.
Construire une blockchain simple
Création de la classe Block
Dans le code ci-dessus, nous avons défini une classe Block pour tous les attributs.
Structure du bloc :
Index : un index est un entier représentant la position du bloc dans la blockchain. L'indexation permet d'identifier l'ordre de la blockchain.
Le bloc Genesis est le bloc initial avec l'index=0.
Horodatage : l'horodatage stocke l'instance à laquelle le bloc a été créé sous la forme d'une chaîne. Cela permet de conserver l'enregistrement du bloc, comme le moment où le bloc a été extrait ou ajouté à la blockchain.
Transactions : elles sont représentées sous forme de vecteurs d'objets Transaction, où chaque transaction représente un transfert de données ou de valeur entre les participants. Stocke toutes les transactions incluses dans le bloc.
Hachage précédent et Hash : Le hachage précédent stocke le hachage cryptographique du bloc précédent tandis que le hachage est une chaîne d'informations cryptographiques mélangées ou hachées.
nous avons utilisé la méthode SHA3-256 pour calculer le hachage du bloc.
Création de la classe Blockchain
Définissez une classe Blockchain pour gérer la chaîne et des méthodes pour ajouter de nouveaux blocs.
Dans l'exemple de code ci-dessus, le bloc genesis est le premier bloc de la blockchain, get_latest_block renvoie le dernier bloc et add_block ajoute un nouveau bloc.
Mise en œuvre de la preuve de travail
Les algorithmes de consensus sont les règles sur lesquelles les participants doivent se mettre d'accord pour ajouter des blocs et en créer de nouveaux sur le réseau. Il existe différents mécanismes, comme suit :
Preuve d'enjeu : elle est basée sur le niveau de mise que les validateurs sont prêts à avoir. Plus la mise en échange de la création ou de la validation du bloc est élevée, plus le validateur a de chances d'être sélectionné.
Preuve de travail : la preuve de travail a été introduite pour la première fois dans Bitcoin et depuis lors, elle a été largement adoptée comme l'un des mécanismes de sécurité. Dans la preuve de travail, les participants s'affrontent pour résoudre un casse-tête cryptographique difficile. La preuve de travail comporte plusieurs étapes de fonctionnement :
Création d'un bloc : les mineurs collectent les transactions à effectuer et les additionnent dans un bloc
Hachage du bloc : Tout d'abord, le mineur spécifie un nonce qui est ensuite transmis via une fonction cryptographique et le noir est haché avec un identifiant unique.
Minage : le minage consiste à modifier à plusieurs reprises le nonce pour trouver le hachage parfait qui répond aux exigences de difficulté du réseau.
Diffusion du bloc : une fois que vous obtenez un hachage valide, le mineur diffuse le bloc sur le réseau et les autres participants le vérifient.
Ajout du bloc à la blockchain : si le bloc s'avère valide, il est ajouté à la blockchain et le mineur est récompensé.
Réglage de la difficulté : le réseau ajuste périodiquement la difficulté du puzzle PoW pour garantir que les blocs sont extraits à un rythme constant, malgré les changements dans la puissance de calcul totale.
Autres : Il existe d'autres algorithmes tels que DPos connu sous le nom de Delegated Proof of stake où les délégués sont élus et l'autre est la tolérance aux pannes byzantines (PBFT).
Ajout de la preuve de travail à la blockchain
Modifiez la classe Block pour inclure un attribut de preuve et une méthode proof_of_work :
Mise à jour de la classe Blockchain pour valider la preuve via la fonction add_block.
Créer une API Blockchain simple avec Flask
1. Configuration de Flask
Installer Flask :pip install Flask
2. Création de l'API
Créez une application Flask et définissez des points de terminaison pour ajouter des blocs et afficher la blockchain.
Exécution et test de l'application
1. Exécution de l'application Flask
Exécutez l'application Flask : (dans votre ligne de commande) python app.py
2. Test avec Postman
Ajoutez un bloc : curl -X POST -H « Content-Type : application/json » -d ‘{« data » : « Some data »}’ http://localhost:5000/mine
Voir la Blockchain : curl http://localhost:5000/chain
D'après les commentaires ci-dessus, l'application serait hébergée sur localhost:5000/chain
Exemple concret de création d'une application blockchain
1. Exécution étape par étape
Vous trouverez ci-dessous une pile complète et en direct de toutes les opérations impliquées dans le développement de l'application blockchain :