Bài đăng Hướng dẫn từng bước xây dựng ứng dụng Blockchain bằng Python xuất hiện đầu tiên trên Coinpedia Fintech News
Giới thiệu
Chuỗi khối
Blockchain là Tiên phong trong lĩnh vực Tài chính và Lập trình. Đây là công nghệ mới nổi đang thu hút sự chú ý trên toàn thế giới do các tính năng chính của nó như cơ chế phi tập trung, không có cơ quan trung ương nào quản lý các giao dịch và cơ sở dữ liệu. Nó có nhiều tính năng về mặt minh bạch và bảo mật.
Người ta có thể tự hỏi Blockchain thực chất là gì.
Nói một cách đơn giản, Blockchain đề cập đến các khối hoặc tệp được liên kết với nhau bằng mã hóa. Đây giống như một chuỗi kỹ thuật số được kết nối với nhau theo các quy tắc mật mã. Điều này lưu hành và phân phối các giao dịch trong cộng đồng, nơi các nút tham gia sử dụng các cơ chế mật mã để đồng ý và duy trì tính toàn vẹn.
Công nghệ Blockchain đủ mạnh mẽ để chống lại mọi mối đe dọa và lỗi kỹ thuật số, giúp nó phù hợp hơn để xử lý rủi ro an ninh mạng.
Python trong Blockchain
Python là ngôn ngữ năng động và thích nghi nhất. Bạn có thể nêu tên bất kỳ lĩnh vực nào của kỹ thuật phần mềm và Python luôn là lựa chọn đầu tiên do các chức năng của nó. Nó có cú pháp rõ ràng, trong đó bạn cần ít dòng hơn để thực hiện bất kỳ chức năng nào so với bất kỳ ngôn ngữ nào khác. Cú pháp đơn giản của Python có lợi cho việc xử lý lỗi và lỗi.
Python có hệ sinh thái phong phú và các thư viện đa chức năng giúp đẩy nhanh hành trình phát triển của bạn. Ví dụ, các thư viện như PyCryptodome và Hashlib cung cấp các hàm mật mã và tính toán, và các khuôn khổ như Flask và Django hữu ích cho API và giao diện ứng dụng web. Trong khi các thư viện như Brownie và Vyper được sử dụng để triển khai hợp đồng thông minh.
Python có thể tích hợp nhiều ngôn ngữ khác nhau như C++, Java và Javascript, Nó cũng hỗ trợ tích hợp nhiều API. Tích hợp API hữu ích cho việc cộng tác với các phần mềm, nền tảng và khuôn khổ khác. Python có một cộng đồng lớn đứng sau và một hệ thống hỗ trợ phản hồi đáng khen ngợi từ cộng đồng. Có những đóng góp nguồn mở rất hữu ích và một nền tảng khoa học dữ liệu và phân tích khiến Python trở nên độc nhất vô nhị.
Khán giả
Bây giờ câu hỏi thực sự là làm thế nào để sử dụng Python trong việc phát triển các ứng dụng blockchain.
Đừng lo lắng nữa! Bài viết này sẽ giúp bạn. Ở đây chúng tôi tập trung vào việc sử dụng và tích hợp Python trong Blockchain. Tất cả các nhà phát triển mới vào nghề có thể bắt đầu hành trình của mình với bài viết này.
Bạn lo lắng về việc thiết lập và quản lý cấu hình hoàn hảo? Chúng tôi sẽ giúp bạn! Hãy cùng khám phá sâu hơn thế giới hấp dẫn của việc Xây dựng Ứng dụng Blockchain bằng Python.
Thiết lập môi trường phát triển
Trước khi bạn bắt đầu phát triển, việc có tất cả các điều kiện tiên quyết là điều cần thiết. Trong phần này, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn toàn bộ quy trình.
Khi nói đến cấu hình, Python có quy trình thiết lập dễ nhất.
Chúng ta hãy cùng xem xét chi tiết:
Cài đặt Python
Truy cập trang web chính thức và tải xuống phiên bản Python mới nhất: https://www.python.org/downloads/
Tải xuống theo hệ điều hành của bạn (Windows, MacOS, Linux)
Nó đi kèm với trình khởi chạy Python, do đó hãy kiểm tra hướng dẫn cài đặt – Điều này sẽ cài đặt Python trên hệ thống của bạn.
Xác minh cài đặt bằng lệnh python –version hoặc python3 –version trên dòng lệnh (dấu nhắc lệnh hoặc Terminal).
Lưu ý: Đảm bảo cài đặt phiên bản Python mới nhất - 3.12 tính đến thời điểm hiện tại, chỉ sử dụng các phiên bản thấp hơn nếu cần sử dụng các tiện ích cụ thể.
Chọn một IDE
Sau khi bạn hoàn tất cài đặt Python trên hệ thống của mình, điều tiếp theo cần chú ý là môi trường phát triển phù hợp. Đây là một bước rất quan trọng, vì việc lựa chọn một IDE phù hợp mà không có bất kỳ sự khác biệt nào về cấu hình là cơ sở cho tất cả các dự án trong tương lai của bạn.
Có hai IDE chính:
PyCharm: Pycharm được phát triển bởi JetBrains và là IDE phổ biến nhất cho Python. Pycharm có nhiều công cụ giúp tăng năng suất của bạn với tư cách là một nhà phát triển.
Nó cung cấp nhiều tính năng khác nhau như hoàn thành mã thông minh hoàn thành mẫu mã dựa trên các hàm theo thời gian thực. Pycharm thực sự có sức hấp dẫn về mặt công cụ gỡ lỗi. Nó cung cấp cho bạn các tùy chọn như bước qua mã, bước xuống toàn bộ mã, thêm nhiều điểm dừng để xem phần nào của mã đang gây ra lỗi và bảng điều khiển để chạy các phần nhỏ hơn của mã cùng với kiểm tra biến.
Các bước thiết lập Pycharm:
Truy cập trang web chính thức và tải xuống PyCharm:
https://www.jetbrains.com/pycharm/download/?section=mac
Bây giờ hãy làm theo hướng dẫn bật lên.
Sau khi cài đặt hoàn tất, hãy khởi chạy Pycharm và cấu hình dự án và trình thông dịch Python của bạn như sau:
Tệp→Cài đặt→Dự án→Dự án của bạn→ Trình thông dịch dự án và chọn phiên bản Python phù hợp mà bạn đã cài đặt trước đó.
Jupyter Notebook: Jupyter Notebook là một IDE trực tuyến (ứng dụng web). Cùng với Python, nó cũng được sử dụng để chỉnh sửa văn bản. Jupyter Notebook có thể chạy trên VSCode từ xa cùng với các tiện ích mở rộng của nó.
Các bước thiết lập Jupyter Notebook:
Mở giao diện dòng lệnh của bạn: chạy lệnh pip install notebook
Khởi động Jupyter Notebook bằng lệnh: jupyter notebook
Cài đặt các thư viện cần thiết
Dưới đây là một số thư viện giúp nâng cao trải nghiệm phát triển blockchain của bạn:
Flask: Flask là một framework của Python được sử dụng để xây dựng các ứng dụng web và API RESTful. Trong blockchain, nó có thể được sử dụng để tạo các giao diện web như bảng điều khiển và giao diện DApp.
Cài đặt Flask: pip install Flask
Requests: Requests là một thư viện HTTP để xử lý và gửi các yêu cầu và phản hồi HTTP. Trong blockchain, các yêu cầu có thể hữu ích trong việc kết nối với các mạng blockchain và truy vấn.
Yêu cầu cài đặt: pip install requests
Pysha3: Pysha3 là thư viện quan trọng nhất, được sử dụng cho các thuật toán băm SHA-3 như SHA3-256 và SHA3-512. Băm là một khía cạnh vô giá của công nghệ blockchain góp phần vào tính toàn vẹn và bảo mật của nó.
Cài đặt pysha3: pip install pysha3
Web3.py: Web3.py - thư viện độc đáo được sử dụng rộng rãi và có nhiều chức năng như tương tác với hợp đồng thông minh, truy vấn dữ liệu blockchain và gửi giao dịch. Web3 là thư viện dựa trên Ethereum hữu ích cho việc quản lý giao dịch.
Cài đặt web3.py: pip install web3
Pycryptodome: Pycryptodome là một gói Python đầy đủ các chức năng mã hóa cấp thấp. Thư viện này cung cấp các chức năng bảo mật và toàn vẹn dữ liệu như băm, mã hóa, giải mã và các hoạt động mã hóa khác.
Cài đặt pycryptodome: pip install pycryptodome
Pandas: Pandas là một thư viện phân tích và xử lý dữ liệu mạnh mẽ có một gói các cấu trúc dữ liệu và hàm hữu ích cho việc phân tích và trực quan hóa chuỗi khối và hồ sơ giao dịch.
Cài đặt pandas: pip install pandas
SQLAlchemy: SQL là một cơ sở dữ liệu và SQLAlchemy là một bộ công cụ SQL có ánh xạ quan hệ đối tượng cho Python. Nó hỗ trợ hoạt động cơ sở dữ liệu và tương tác với các trừu tượng cấp cao. Blockchain là một cơ sở dữ liệu phân tán, thư viện này sẽ được sử dụng để quản lý và truy vấn cơ sở dữ liệu quan hệ và lưu trữ các bản ghi giao dịch cùng với thông tin xác thực của người dùng.
Cài đặt SQLAlacemy: pip install SQLAlchemy
Numpy: Numoy là thư viện Python được sử dụng rộng rãi và thích ứng tốt với nhiều ứng dụng khác nhau. Nó được sử dụng cho bất kỳ phép toán số nào và hỗ trợ các thực thể toán học như mảng, ma trận và một loạt các hàm và phép toán trên chúng. Trong Blockchain, Numpy có thể được sử dụng để xử lý và mô phỏng các bản ghi giao dịch và tính toán các thuật toán logic.
Cài đặt Numpy: pip install numpy
Hiểu các khái niệm về Blockchain
Nếu chúng ta đưa ra một phép so sánh để hiểu về Blockchain thì nó giống như cơ sở dữ liệu lịch sử được lưu trữ ở nhiều nơi, tất cả các nơi đều quan trọng như nhau và không có thực thể nào thống trị mạng lưới.
Nếu bạn tìm hiểu sâu hơn và hiểu cấu trúc blockchain thì nó trông như thế này:
Khối (Giao dịch)——–***Chuỗi***——-Khối.
Nó có ba thành phần:
Khối: Khối là các ô chứa thông tin hoặc giao dịch. Khối lưu trữ danh sách các giao dịch cụ thể. Khối có thể được tạo hoặc chúng ta có thể nói rằng chúng có thể được khai thác bằng nhiều cơ chế đồng thuận khác nhau. Mỗi khối có một tập hợp các mã định danh duy nhất, còn được gọi là băm. Kỹ thuật băm hữu ích để mã hóa dữ liệu trong các khối.
Giao dịch: Giao dịch là việc trao đổi dữ liệu tiền tệ trong mạng lưới blockchain diễn ra trên nhiều loại tiền khác nhau. Chi tiết giao dịch được lưu trữ trong một khối cùng với một tập hợp các giao thức được gọi là sự đồng thuận.
Chuỗi: Như chúng ta đã biết, blockchain có sự tương tự với danh sách liên kết có các kết nối giữa các khối của chúng. Các liên kết này cũng được gọi là chuỗi. Vì mỗi con trỏ trong danh sách liên kết được kết nối thông qua tất cả các liên kết, các khối cũng vậy. Đây là một loạt các khối được kết nối bằng hàm băm của khối trước đó, đảm bảo rằng tính toàn vẹn dữ liệu và tính bảo mật của blockchain được duy trì. Mục đích của những thay đổi không chỉ là để đóng vai trò là liên kết giữa khối trước và khối tiếp theo mà còn để cung cấp các liên kết cùng với các nguyên tắc băm và mật mã.
Tầm quan trọng của cơ chế phi tập trung, bất biến và đồng thuận:
Phi tập trung: Phi tập trung là đặc tính quan trọng nhất của blockchain. Trong cơ chế này, không có thực thể nào kiểm soát toàn bộ cơ sở dữ liệu, ngăn chặn lỗi của hệ thống blockchain do bất kỳ sự khác biệt nào. Do phi tập trung, việc có một hệ thống thiên vị là gần như không thể. Mỗi người tham gia vào thiết bị đều duy trì một bản sao của blockchain. Điều này đảm bảo tính minh bạch và ngăn chặn lỗi hoặc thao túng tập trung.
Tính bất biến: một khi dữ liệu được ghi vào blockchain, nó không thể thay đổi mà không thay đổi tất cả các khối tiếp theo. Việc thay đổi tất cả các khối tiếp theo trong blockchain tốn kém về mặt tính toán và rất kém hiệu quả dẫn đến lỗi. Việc thay đổi bất kỳ khối nào cần được thực hiện thông qua băm mật mã. Do đó, tất cả các thay đổi đã thực hiện một lần không thể hoàn tác khiến blockchain trở nên bất biến.
Cơ chế đồng thuận: Một tập hợp các giao thức quản lý mọi nhu cầu cần thiết của blockchain. Tất cả các nút trong mạng cần phải đồng ý về các phương pháp. Cơ chế đồng thuận được sử dụng để sắp xếp hợp lý các nút và đảm bảo tất cả các nút trong mạng đều ở cùng một trang.
Xây dựng một Blockchain đơn giản
Tạo lớp khối
Trong đoạn mã trên, chúng ta đã định nghĩa một lớp Block cho tất cả các thuộc tính.
Cấu trúc khối:
Chỉ mục: Chỉ mục là số nguyên biểu thị vị trí của khối trong blockchain. Việc lập chỉ mục giúp xác định thứ tự của blockchain.
Khối Genesis là khối ban đầu có chỉ số = 0.
Dấu thời gian: Dấu thời gian lưu trữ trường hợp khối được tạo dưới dạng chuỗi. Điều này giúp duy trì hồ sơ của khối như khi khối được khai thác hoặc thêm vào chuỗi khối.
Giao dịch: Chúng được biểu diễn dưới dạng các vectơ của đối tượng Giao dịch, trong đó mỗi Giao dịch biểu thị việc chuyển dữ liệu hoặc giá trị giữa những người tham gia. Lưu trữ tất cả các giao dịch có trong khối.
Băm trước và Hash: Băm trước lưu trữ băm mật mã của khối trước trong khi băm là chuỗi thông tin mật mã được trộn lẫn hoặc băm.
chúng tôi đã sử dụng phương pháp SHA3-256 để tính toán hàm băm của khối.
Tạo lớp Blockchain
Định nghĩa lớp Blockchain để quản lý chuỗi và các phương thức để thêm khối mới.
Trong ví dụ mã trên, khối genesis – là khối đầu tiên trong chuỗi khối, get_latest_block- trả về khối mới nhất và add_block- thêm một khối mới.
Triển khai Bằng chứng công việc
Thuật toán đồng thuận là các quy tắc mà những người tham gia cần thống nhất khi thêm các khối và tạo khối mới vào mạng. Có nhiều cơ chế khác nhau như sau:
Bằng chứng cổ phần: Dựa trên sự cũ kỹ mà trình xác thực sẵn sàng có. Cổ phần càng cao để đổi lấy việc tạo hoặc xác thực khối thì khả năng trình xác thực được chọn càng cao.
Bằng chứng công việc: Bằng chứng công việc lần đầu tiên được giới thiệu trong Bitcoin và kể từ đó nó đã được áp dụng rộng rãi như một trong những cơ chế bảo mật. Trong PoW, những người tham gia cạnh tranh với nhau để giải một câu đố mật mã khó. Bằng chứng công việc có một số bước hoạt động:
Tạo khối: Người khai thác thu thập các giao dịch cần thực hiện và thêm chúng vào một khối
Băm khối: Đầu tiên, thợ đào chỉ định một nonce sau đó đưa qua một hàm mật mã và khối màu đen được băm bằng một mã định danh duy nhất.
Khai thác: Khai thác là việc liên tục thay đổi nonce để tìm ra hàm băm hoàn hảo đáp ứng yêu cầu về độ khó của mạng.
Phát khối: Khi bạn nhận được mã băm hợp lệ, thợ đào sẽ phát khối vào mạng và những người tham gia khác sẽ xác minh khối đó.
Thêm khối vào Blockchain: Nếu khối được xác định là hợp lệ thì nó sẽ được thêm vào Blockchain và thợ đào sẽ được thưởng.
Điều chỉnh độ khó: Mạng sẽ điều chỉnh độ khó của câu đố PoW theo định kỳ để đảm bảo các khối được khai thác với tốc độ nhất quán, bất chấp những thay đổi về tổng sức mạnh tính toán.
Những thuật toán khác: Có những thuật toán khác như DPos được gọi là Delegated Proof of stake, trong đó các đại biểu được bầu và thuật toán còn lại là Byzantine fault tolerance (PBFT).
Thêm Bằng chứng công việc vào Blockchain
Sửa đổi lớp Block để bao gồm thuộc tính proof và phương thức proof_of_work:
Đã cập nhật lớp Blockchain để xác thực bằng chứng thông qua hàm add_block.
Tạo một API Blockchain đơn giản với Flask
1. Thiết lập Flask
Cài đặt Flask:pip cài đặt Flask
2. Xây dựng API
Tạo ứng dụng Flask và xác định điểm cuối để thêm khối và xem chuỗi khối.
Chạy và kiểm tra ứng dụng
1. Chạy ứng dụng Flask
Chạy ứng dụng Flask: (trong dòng lệnh của bạn)python app.py
2. Kiểm tra với Postman
Thêm một khối: curl -X POST -H “Content-Type: application/json” -d ‘{“data”: “Some data”}’ http://localhost:5000/mine
Xem Blockchain: curl http://localhost:5000/chain
Từ các bình luận trên, ứng dụng sẽ được lưu trữ trên localhost:5000/chain
Ví dụ thực tế về việc xây dựng ứng dụng Blockchain
1. Thực hiện từng bước
Dưới đây là mô tả trực tiếp và đầy đủ về tất cả các hoạt động liên quan đến việc phát triển ứng dụng blockchain:
