A postagem Um passo a passo para construir um aplicativo Blockchain com Python apareceu primeiro em Coinpedia Fintech News
Introdução
Blockchain
Blockchain é o pioneiro do domínio de finanças e programação. É uma nova tecnologia emergente que está ganhando atenção em todo o mundo devido às suas principais características, como o mecanismo descentralizado, onde não há uma autoridade central que gerencie as transações e o banco de dados. Ela tem muito a oferecer em termos de transparência e segurança.
Alguém pode se perguntar o que é Blockchain exatamente.
Em palavras simples, Blockchain se refere a blocos ou arquivos vinculados com criptografia. Isso é como uma corrente digital conectada à retaguarda e depois por regras de criptografia. Isso circula e distribui as transações na comunidade onde os nós participantes usam mecanismos criptográficos para concordar e manter a integridade.
A tecnologia Blockchain é robusta o suficiente para suportar qualquer ameaça e falha digital, o que a torna mais adequada para lidar com riscos de segurança cibernética.
Python em Blockchain
Python é a linguagem mais dinâmica e adaptada. Você nomeia qualquer área da engenharia de software e Python é sempre a primeira escolha devido às suas funcionalidades. Ele tem uma sintaxe limpa, onde você precisa de menos linhas para executar qualquer função em comparação a qualquer outra linguagem. A sintaxe simples do Python é benéfica para lidar com erros e bugs.
Python tem um rico ecossistema e bibliotecas multifuncionais que aceleram sua jornada de desenvolvimento. Por exemplo, bibliotecas como PyCryptodome e Hashlib fornecem funções criptográficas e computacionais, e frameworks como Flask e Django são úteis para APIs e interfaces de aplicativos da web. Enquanto bibliotecas como Brownie e Vyper são usadas para implantação de contratos inteligentes.
Python pode integrar várias linguagens como C++, Java e Javascript. Ele também suporta integração de múltiplas APIs. A integração de APIs é útil para colaborações com outros softwares, plataformas e frameworks. Python tem uma grande comunidade por trás dele e um sistema de suporte responsivo louvável da comunidade. Há contribuições de código aberto muito úteis e uma plataforma de ciência de dados e análise que torna Python único.
Público
Agora a verdadeira questão é como usar Python no desenvolvimento de aplicações blockchain.
Preocupe-se menos! Este artigo é sua ajuda. Aqui, focamos no uso e integração do Python no Blockchain. Todos os desenvolvedores iniciantes podem começar sua jornada com este artigo.
Preocupado em ter uma configuração e gerenciamento de configuração perfeitos? Nós temos tudo o que você precisa! Vamos mergulhar fundo no fascinante mundo de Building a Blockchain Application with Python.
Configurando o ambiente de desenvolvimento
Antes de começar o desenvolvimento, ter todos os pré-requisitos é essencial. Nesta seção, vamos guiá-lo por todo o processo.
Quando se trata de configuração, o Python tem o processo de instalação 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 inicializador Python, portanto, verifique o guia de instalação – Isso instalará o Python no seu sistema.
Verifique a instalação usando python –version ou python3 –version na linha de comando (prompt de comando ou Terminal).
Observação: certifique-se de instalar a versão mais recente do Python - 3.12. A partir de agora, use apenas versões anteriores se houver necessidade de utilitários específicos.
Escolhendo um IDE
Depois de terminar de instalar o Python no seu sistema, a próxima coisa a procurar é o ambiente de desenvolvimento correto. Este é um passo muito importante, pois escolher um IDE adequado sem nenhuma discrepância de configuração é a base de todos os seus projetos futuros.
Existem dois IDEs principais:
PyCharm: Pycharm foi desenvolvido pela JetBrains e é o IDE mais popular para Python. Pycharm tem uma ampla gama de ferramentas para aumentar sua produtividade como desenvolvedor.
Ele serve vários recursos, como conclusão de código inteligente que completa o modelo de código com base nas funções em tempo real. O Pycharm realmente tem o charme em termos de ferramentas de depuração. Ele fornece opções como passar por cima do código, passar por baixo do código inteiro, adicionar vários pontos de interrupção para ver qual parte do código está gerando erros e um console para executar partes menores do código junto com a inspeção de variáveis.
Passos 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.
Após a conclusão da instalação, inicie o Pycharm e configure seu projeto e o interpretador Python da seguinte maneira:
Arquivos→Configurações→Projeto→Seu projeto→ Interpretador de projeto e selecione a versão apropriada do Python que você instalou anteriormente.
Jupyter Notebook: O Jupyter Notebook é um IDE (aplicativo web) online. Junto com o Python, ele também é usado para edição de texto. O Jupyter Notebook pode ser executado no VSCode remotamente junto com suas extensões.
Etapas para configurar o Jupyter Notebook:
Abra sua interface de linha de comando: execute o comando pip install notebook
Inicie o Jupyter Notebook com o comando: jupyter notebook
Instalando bibliotecas necessárias
Aqui estão algumas bibliotecas que aprimoram sua experiência de desenvolvimento de blockchain:
Flask: Flask é uma estrutura do Python usada para criar aplicativos web e APIs RESTful. No blockchain, ele pode ser usado para criar interfaces web, como painéis e interfaces DApps.
Instalar flask: pip install Flask
Requests: Requests é uma biblioteca HTTP para manipular e enviar requisições e respostas HTTP. Em blockchain, requests podem ser úteis para conectar com redes blockchain e fazer consultas.
Solicitações de instalação: solicitações de instalação do pip
Pysha3: Pysha3 é a biblioteca mais importante, usada para algoritmos de hash SHA-3 como SHA3-256 e SHA3-512. O hash é um aspecto inestimável da tecnologia blockchain que contribui para sua integridade e segurança.
Instalar pysha3: pip install pysha3
Web3.py: Web3.py - a maverick das bibliotecas que é altamente usada e tem múltiplas funcionalidades como interagir com contratos inteligentes, consultar dados de blockchain e enviar transações. Web3 é uma biblioteca baseada em Ethereum útil para gerenciar transações.
Instalar 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 hashing, criptografia, descriptografia e outras operações criptográficas.
Instalar pycryptodome: pip install pycryptodome
Pandas: Pandas é uma biblioteca robusta de análise e manipulação de dados que possui um pacote de estruturas de dados e funções úteis para analisar e visualizar registros de blockchain e transações.
Instalar pandas: pip install pandas
SQLAlchemy: SQL é um banco de dados e SQLAlchemy é um kit de ferramentas SQL que tem mapeamento objeto-relacional para Python. Ele suporta a operação do banco de dados e interações com abstrações de alto nível. Blockchain sendo um banco de dados distribuído em si, esta biblioteca seria usada para gerenciar e consultar o banco de dados relacional e armazenar os registros de transações junto com as credenciais do usuário.
Instalar SQLAlacemy: pip install SQLAlchemy
Numpy: Numoy é a biblioteca amplamente usada do Python e é bem adaptada a várias aplicações. É usada para quaisquer operações numéricas e suporta entidades matemáticas como arrays, matrizes e uma gama de funções e operações sobre elas. No Blockchain, Numpy pode ser usado para processar e simular os registros de transações e computar os algoritmos lógicos.
Instalar Numpy: pip install numpy
Compreendendo os conceitos de blockchain
Se fôssemos fazer uma analogia para entender o Blockchain, ele seria como um banco de dados histórico armazenado em vários lugares, todos os lugares sendo igualmente importantes e nenhuma entidade única domina a rede.
Se você se aprofundar e entender a estrutura do blockchain, ela se parece com isto:
Blocos (Transações)——–***Cadeias***——-Blocos.
Possui três componentes:
Blocos: Blocos são as células que contêm as informações ou transações. Blocos armazenam a lista de transações específicas. Blocos podem ser criados ou podemos dizer que eles podem ser minerados usando vários mecanismos de consenso. Cada bloco tem seu próprio conjunto de identificadores exclusivos, também conhecidos como hashing. A técnica de hashing é útil para criptografar os dados nos blocos.
Transação: Transações são a troca de moedas de dados dentro da rede blockchain acontecendo em várias notas. Os detalhes da transação são armazenados em um bloco em uníssono com um conjunto de protocolos conhecido como consenso.
Chains: Como já sabemos, blockchains têm uma analogia com listas vinculadas tendo conexões entre seus blocos. Esses links também são conhecidos como chains. Como cada ponteiro na lista vinculada é conectado por todos os links, o mesmo vale para os blocos. Essas são uma série de blocos conectados pelo hash do bloco anterior, o que garante que a integridade dos dados e a segurança do blockchain sejam mantidas. O propósito das mudanças não é apenas servir como o link entre o bloco anterior e o próximo, mas também fornecer os links junto com os princípios de hash e criptografia.
Importância dos mecanismos de descentralização, imutabilidade e consenso:
Descentralização: A descentralização é a propriedade mais importante do blockchain. Neste mecanismo, nenhuma entidade única tem controle sobre todo o banco de dados, o que previne a falha do sistema blockchain devido a qualquer discrepância. Devido à descentralização, ter um sistema tendencioso é quase impossível. Cada participante no dispositivo mantém uma cópia do blockchain. Isso garante transparência e inibe falha ou manipulação centralizada.
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 à falha. Uma alteração em qualquer bloco precisa ser feita por meio de hash criptográfico. Portanto, todas as alterações feitas uma vez não podem ser desfeitas, tornando o blockchain imutável.
Mecanismos de Consenso: Um conjunto de protocolos que governam todas as necessidades do blockchain. Todos os nós na rede precisam concordar com os métodos. Mecanismos de consenso são usados para agilizar os nós e garantir que todos os nós na rede estejam na mesma página.
Construindo um Blockchain Simples
Criando a classe Block
No código acima, definimos uma classe Block para todos os atributos.
Estrutura do bloco:
Índice: Um índice é um 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 minerado ou adicionado ao blockchain.
Transações: são representadas como vetores de objetos Transaction, onde cada Transaction representa uma transferência de dados ou valor entre 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 embaralhadas ou hashadas.
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 acima, genesis block – é o primeiro bloco no blockchain, get_latest_block – retorna o bloco mais recente e add_block – adiciona um novo bloco.
Implementando Prova de Trabalho
Algoritmos de consenso são as regras que os participantes precisam concordar sobre adicionar blocos e criar novos na rede. Existem vários mecanismos, como segue:
Proof-of-Stake: Isto é baseado no stale que os validadores estão prontos para ter. Quanto maior o stake em troca da criação ou validação do bloco, maior a possibilidade do validador ser selecionado.
Prova de Trabalho: A Prova de Trabalho foi introduzida pela primeira vez no Bitcoin e, desde então, tem sido amplamente adotada como um dos mecanismos de segurança. No PoW, os participantes competem entre si para resolver um quebra-cabeça criptográfico difícil. A Prova de Trabalho tem várias etapas nas quais funciona:
Criando um bloco: os mineradores coletam as transações a serem realizadas e as adicionam em um bloco
Hash do bloco: Primeiramente, o Miner especifica um nonce que então é passado por uma função criptográfica e o preto é hash com um identificador único.
Mineração: Mineração é alterar repetidamente o nonce para encontrar o hash perfeito que atenda ao requisito de dificuldade da rede.
Transmitindo o bloco: depois que você obtém 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.
Outros: Existem outros algoritmos, como o DPos, conhecido como Delegated Proof of stake, onde os delegados são eleitos e o outro é o Byzantine Failure Tolerance (PBFT).
Adicionando Prova de Trabalho ao Blockchain
Modifique a classe Block para incluir um atributo proof e um método proof_of_work:
Atualizou a classe Blockchain para validar a prova por meio da função add_block.
Criando uma API Blockchain Simples com Flask
1. Configurando o Flask
Instalar 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 o Postman
Adicione um bloco: curl -X POST -H “Content-Type: application/json” -d ‘{“data”: “Some data”}’ http://localhost:5000/mine
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
Abaixo está uma pilha completa e ao vivo de todas as operações envolvidas no desenvolvimento do aplicativo blockchain: