Jednoduchý príklad blockchainu v Pythone

Blockchain je technológia, ktorá umožňuje bezpečné a transparentné spravovanie digitálnych informácií pomocou decentralizovanej databázy. V tomto článku sa pozrieme na jednoduchý príklad implementácie blockchainu v Pythone, ktorý nám pomôže pochopiť, ako blockchain funguje.

Čo je blockchain?

Blockchain je distribuovaná databáza alebo kniha, ktorá obsahuje záznamy o transakciách. Tieto záznamy sú usporiadané v blokoch, ktoré sú vzájomne prepojené do reťazca. Každý blok obsahuje zoznam transakcií a odkaz na predchádzajúci blok, čím sa zabezpečuje integrita a neodvolateľnosť údajov.

Ako funguje blockchain?

1. Transakcie: Každá transakcia, ktorá sa má pridať do blockchainu, musí byť najprv overená a schválená. V našom jednoduchom príklade budeme mať transakcie, ktoré obsahujú údaje o odosielateľovi, prijímateľovi a sume.

2. Bloky: Transakcie sú zhromažďované do blokov. Každý blok obsahuje zoznam transakcií a niekoľko metaúdajov, ako je časová pečiatka a odkaz na predchádzajúci blok.

3. Hashovanie: Každý blok je zakódovaný pomocou hashovacieho algoritmu, ktorý vytvára unikátny kód pre každý blok. Tento kód sa nazýva hash. Hash zabezpečuje, že akékoľvek zmeny v bloku sa okamžite prejavia v jeho hashe, čo umožňuje detekciu akýchkoľvek manipulácií.

4. Distribúcia: Kopie blockchainu sú distribuované medzi rôznymi uzlami v sieti. Každý uzol má svoju vlastnú kópiu blockchainu, čo zabezpečuje, že všetky verzie blockchainu sú rovnaké.

5. Konsenzus: Aby sa nový blok mohol pridať do blockchainu, musí byť schválený väčšinou uzlov v sieti. Tento proces sa nazýva konsenzus. Konsenzus zabezpečuje, že všetci účastníci siete sa zhodnú na platnosti nových blokov.

Jednoduchá implementácia blockchainu v Pythone

Tu je jednoduchý príklad implementácie blockchainu v Pythone:

python
import hashlib
import json
from time import time

class Blockchain:
    def __init__(self):
        self.chain = []
        self.current_transactions = []
        self.new_block(previous_hash='1', proof=100)

    def new_block(self, proof, previous_hash=None):
        block = {
            'index': len(self.chain) + 1,
            'timestamp': time(),
            'transactions': self.current_transactions,
            'proof': proof,
            'previous_hash': previous_hash or self.hash(self.chain[-1]),
        }
        self.current_transactions = []
        self.chain.append(block)
        return block

    def new_transaction(self, sender, recipient, amount):
        self.current_transactions.append({
            'sender': sender,
            'recipient': recipient,
            'amount': amount,
        })
        return self.last_block['index'] + 1

    @staticmethod
    def hash(block):
        block_string = json.dumps(block, sort_keys=True).encode()
        return hashlib.sha256(block_string).hexdigest()

    @property
    def last_block(self):
        return self.chain[-1]

    def proof_of_work(self, last_proof):
        proof = 0
        while self.valid_proof(last_proof, proof) is False:
            proof += 1
        return proof

    @staticmethod
    def valid_proof(last_proof, proof):
        guess = f'{last_proof}{proof}'.encode()
        guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest()
        return guess_hash[:4] == "0000"

# Vytvorenie blockchainu a pridanie transakcií
blockchain = Blockchain()
blockchain.new_transaction(sender="Alice", recipient="Bob", amount=10)
blockchain.new_block(proof=blockchain.proof_of_work(blockchain.last_block['proof']))

# Výpis blockchainu
for block in blockchain.chain:
    print(json.dumps(block, indent=4))

Vysvetlenie kódu:

• Blockchain trieda: Tento kód definuje triedu Blockchain, ktorá obsahuje metódy na pridanie nových blokov, transakcií a implementuje algoritmus proof-of-work.
• new_block metóda: Táto metóda pridáva nový blok do blockchainu a resetuje zoznam aktuálnych transakcií.
• new_transaction metóda: Táto metóda pridáva novú transakciu do zoznamu aktuálnych transakcií.
• hash metóda: Táto statická metóda vytvára hash pre blok pomocou algoritmu SHA-256.
• proof_of_work metóda: Táto metóda implementuje algoritmus proof-of-work, ktorý hľadá hodnotu proof, ktorá spĺňa podmienku začiatku hashu s preddefinovanými nulami.
• valid_proof metóda: Táto statická metóda kontroluje, či hash začína s požadovaným počtom núl.

Záver

Tento jednoduchý príklad ukazuje, ako môžete implementovať základný blockchain v Pythone. Skutočné blockchainové systémy sú oveľa komplexnejšie a zahrňujú rôzne mechanizmy na zabezpečenie, decentralizáciu a konsenzus. Avšak, tento základný príklad poskytuje dobrý základ na pochopenie základných princípov blockchainu.