Как создать свой блокчейн с нуля при помощи Go? Часть 1

Как создать свой блокчейн с нуля при помощи Go? Часть 1

Цель этого гайда - разобрать технологические составляющие блокчейна на практике. Для этого рассмотрим кейс разработки собственного блокчейна с нуля.

Мы расскажем вам историю разработчика, который хотел произвести революцию в своем баре, внедрив блокчейн для платежей. 


И хотя у блокчейна много применений, в основном сейчас его используют для проведения транзакций. Причина этому проста - банки все еще работают на неэффективной инфраструктуре, которой больше 40 лет.


В этом гайде вы узнаете:

1. Как разработать Go проект на своем компьютере без опыта работы с Golang.

2. Как создать и распределить блокчейн токены.

3. Как разработать базу данных CLI на языке Golang с нуля.

4. Как сделать свою базу данных неизменной при помощи криптографической хеш функции.

5. Как мало прав есть у пользователей самых популярных приложений.


Начнем с истории разработки распределенного реестра. Нашего главного героя зовут Андрей. Днем он владелец бара, а ночью - разработчик ПО. Он живет в небольшом городе на востоке Словакии под названием Ба́рдеёв.


Андрей устал:

1. Программировать старомодные PHP/Java/Javascript приложения.

2. Забывать сколько клиенты должны за неоплаченные шоты.

3. Тратить время на пересчет монет, купюр и выдачу сдачи.

4. Выдавать пластиковые монетки, по которым посетители могут играть в настольный футбол и прочие игры.


Андрей хотел бы:

1. Иметь понятную и прозрачную финансовую историю активности бара и продаж, благодаря которой он бы мог легко соблюдать все регулирующие нормы.

2. Превратить свой бар в автономную, децентрализованную и безопасную среду, которая бы приносила прибыль и ему и его клиентам.


Его цель - написать простую программу, которая бы следила за балансами его клиентов в виртуальной форме. Андрей пишет:


Каждый новый клиент будет давать мне наличку. Я буду перечислять на их электронный счет определенное количество своих цифровых токенов (монет, криптовалют). Эти токены будут представлять собой единицу расчета в баре и вне его стен. Клиенты будут использовать эти токены для оплаты всех услуг бара - напитков, еды, настольных игр. Кроме того, эти монеты можно будет одалживать своим друзьям.

Он продолжает:


Это даст мне возможность генерировать прибыль для моих посетителей. Клиенты моего бара будут держать токены и иметь права акционеров. Они смогут голосовать за цену напитков, часы работы, новые фичи, дизайн бара, распределение прибыли и т.д. Я назову свои токены The Blockchain Bar (TBB).

Теперь, когда мы знаем цель Андрея, можем приступать к разбору.


Требования


Для полного понимания рекомендуется 2+ года опыта программирования на Java/PHP/Javascript или на другом языке, похожем на Golang. 


Посоветуем также пройти официальный курс A Tour Of Go, чтобы ознакомиться с синтаксисом языка и основными концепциями (это займет около 20 минут).


Андрей занимался базами данных SQL в 90х. Он знает как сделать и оптимизировать продвинутое решение. Для создания базы он выбрал простой но надежный файл JSON. 


1. Начало


Разберем процесс создания блокчейна пошагово.


Андрей генерирует 1 миллион токенов. 


У каждого блокчейна есть генезис-блок, который распределяет первые токены ранним участникам. 


Начинается все просто - с обыкновенного genesis.json.


Андрей создает файл ./database/genesis.json, в котором определяет что на его блокчейне будет 1 миллион токенов и все они будут принадлежать ему. 


Дальше он занимается ценообразованием - присуждает каждому токену стоимость в евро, долларах или другой валюте. 


Он также решает, что должен получать 100 токенов в день за поддержание базы данных.


2.Изменение состояния базы данных (Mutating Global DB State)


Наш герой готов принимать токены в своем баре. К сожалению, никто к нему не заходит, поэтому он заказывает три рюмки водки для себя и записывает эту сделку в бумажную базу данных:


Для того, чтобы постоянно не пересчитывать балансы клиентов, андрей создаёт файл ./database/state.json.


База данных выглядит следующим образом:


{
  "balances": {
      "andrej": 1000700
  }
}

Бонус для клиентов


Чтобы привлечь новых клиентов Андрей объявляет об акции - он предоставит 100% бонус на покупку токенов TBB в следующие 24 часа. 


Маркетинговый ход сработал. Его первый клиент под ником BabaYaga купил TBB на €1000 и, чтобы отметить событие, потратил один токен на рюмку водки.


Транзакция, записанная на бумаге:


База данных выглядит следующим образом:

{
  "balances": {
      "andrej": 998801,
      "babayaga": 1999
  }

Андрей решил немного отдохнуть, поиграть в видеоигры и почистить свой жесткий диск от старых фотографий. К несчастью, он случайно нажал Enter, когда вводил команду удаления в терминале sudo rm -rf /

 

Все его файлы, в том числе Genesis.json и State.json его бара исчезли. Поскольку наш герой имеет опыт в разработке, он не растерялся. Хотя у него не было бэкапа, у него было кое-что получше - листик бумаги, на котором записаны все транзакции в его базе данных. Теперь ему нужно только заново провести все транзакции и база данных восстановится.

 

Он решает улучшить свою базу данных MVP архитектурой, построенной на событиях. (Event-based architecture). Каждое действие в баре, вроде единичной покупки напитка, должно быть записано в базу данных блокчейна.

 

Каждый клиент будет представлен в базе данных при помощи структуры Account.

type Account string

Каждая транзакция будет иметь четыре характеристики: откуда, куда, размер и данные


type Tx struct {
   From  Account `json:"from"`
   To    Account `json:"to"`
   Value uint    `json:"value"`
   Data  string  `json:"data"`
}

func (t Tx) IsReward() bool {
   return t.Data == "reward"
}

Генезисная база данных останется файлом JSON:


{
  "genesis_time": "2019-03-18T00:00:00.000000000Z",
  "chain_id": "the-blockchain-bar-ledger",
  "balances": {
    "andrej": 1000000
  }
}

Все транзакции, ранее записанные на куске бумаги, будут хранится в локальной текстовой базе данных tx.db:


{"from":"andrej","to":"andrej","value":3,"data":""}
{"from":"andrej","to":"andrej","value":700,"data":"reward"}
{"from":"andrej","to":"babayaga","value":2000,"data":""}
{"from":"andrej","to":"andrej","value":100,"data":"reward"}
{"from":"babayaga","to":"andrej","value":1,"data":""}

Ключевым компонентом базы данных, отвечающим за бизнес-логику будет структура State:


type State struct {
   Balances   map[Account]uint
   txMempool []Tx

   dbFile *os.File
}

Структура State будет знать балансы всех пользователей, а также адресата, отправителя, и сумму транзакций. State считывает начальные балансы пользователей с файла genesis.json.


После этого изначальные балансы обновляются, заново проигрывая все события из базы данных tx.db.


Компонент State отвечает за:

  • Добавление транзакций в мемпул
  • Подтверждение транзакций 
  • Сохранение транзакйий на диск
  • Подсчет балансов пользователей
 

Добавление транзакций в мемпул:


func (s *State) Add(tx Tx) error {
   if err := s.apply(tx); err != nil {
      return err
   }
 
   s.txMempool = append(s.txMempool, tx)
 
   return nil
}

Подтверждение транзакций:


func (s *State) apply(tx Tx) error {
   if tx.IsReward() {
      s.Balances[tx.To] += tx.Value
      return nil
   }
 
   if tx.Value > s.Balances[tx.From] {
      return fmt.Errorf("insufficient balance")
   }
 
   s.Balances[tx.From] -= tx.Value
   s.Balances[tx.To] += tx.Value
 
   return nil
}


Сохранение транзакций на диск:


func (s *State) Persist() error {
   // Make a copy of mempool because the s.txMempool will be modified
   // in the loop below
   mempool := make([]Tx, len(s.txMempool))
   copy(mempool, s.txMempool)
 
   for i := 0; i < len(mempool); i++ {
      txJson, err := json.Marshal(mempool[i])
      if err != nil {
         return err
      }
 
      if _, err = s.dbFile.Write(append(txJson, '\n')); err != nil {
         return err
      }
 
      // Remove the TX written to a file from the mempool
      s.txMempool = s.txMempool[1:]
   }
 
   return nil

Продолжение следует. В следующих частях мы рассмотрим процесс создания интерфейса командной строки, основные свойства хэш функции и как работает неизменность блокчейна на практике.

Подписывайтесь на ForkNews в Telegram, чтобы быть в курсе новостей из мира криптовалют

По материалам www.freecodecamp.org

Читайте также

26912018-10-11

Новый патент Mastercard на технологию мультивалютных блокчейн-систем

Ведущий платежный оператор Mastercard получил свой очередной патент. На этот раз компания запатентовала технологию мультивалютных блокчейн-систем. Mastercard, гигант-поставщик платежных услуг, проявляет все больший интерес к технологии blockchain. Их последний патент, связанный с распределенным реестром, был получен на этой неделе, согласно записи USPTO.

Blockchain, Технологии
4052021-09-24

Cardano анонсировала запуск dAppStore

Компания IOHK, которая отвечает за разработку протокола Cardano, анонсировала запуск маркетплейса децентрализованных приложений (dApps).

Blockchain

Последние статьи из раздела Blockchain

Свежее видео на канале

Выбор редакции

307002020-10-30

Топ 10 крипто кошельков в 2020 году

По мере роста популярности криптовалют растет и спрос на качественные и безопасные криптовалютные кошельки.

Кошельки
277672017-12-10

Bitcoin: пирамида или нет?

С января 2009 года, когда был сгенерирован первый генезиз-блок bitcoin-сети, прошло уже девять лет, но до сих пор всякого рода "эксперты" ломают копья в спорах: являются ли криптовалюты финансовой пирамидой или нет. Быстрый рост доходности bitcoin и прибыли тех, кто раньше стал участником этой системы, пугает схожестью с пирамидами 90-х.

Bitcoin
231512018-04-28

on-chain и off-chain управление: за и против

Чтобы понять важность управления блокчейном и дискуссии вокруг этого вопроса, сначала нужно определить что такое управление блокчейном, его роль и цели. Управление блокчейном в сфере криптовалют состоит из двух пунктов: правил протокола (кода) и экономических стимулов, на которых основана сеть.

Blockchain
168232018-07-28

Грузинская криптокухня. Выбираем блюда

Ни для кого не секрет тот факт, что Грузия является одной из самых лояльных стран постоветского пространства, где не только уютно, но и выгодно вести бизнес. Это стало возможным буквально за последние 10 лет благодаря колоссальным реформаторским усилиям сменявших друг друга руководителей страны, каждый из которых стремился сделать её лучше и богаче. Как именно обстоят дела здесь с криптовалютным бизнесом попытаемся разобраться в нашем сегодняшнем материале.

Право, Майнинг, Регуляторы
119902021-05-08

Какие альткоины принесут своим держателям доход в 2021 году?

Мы решили помочь тем, кто хочет заработать на криптовалютах, но не располагает большими средствами, чтобы покупать монеты из первой пятерки рейтинга.

Альткоины
89512018-05-12

Эволюция человека и денег

Развитие биткойна и блокчейна началось приблизительно 70000 лет назад, когда хомо сапиенс превзошли свои биологические лимиты как вид. Это история, которая уходит глубоко корнями в эволюцию человечества.

Это интересно