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

16592021-07-31

Как создать свой блокчейн с нуля при помощи Go? Часть 3

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

Blockchain, Обучение
20002018-10-18

Китайское отделение Amazon сообщило о сотрудничестве с блокчейном Qtum.

Согласно пресс-релизу, выпущенному командой Qtum, пользователи AWS теперь смогут “быстро, эффективно и дешево” разрабатывать и запускать собственные смарт контракты при помощи Amazon Machine Image (AMI).

Blockchain

Последние статьи из раздела Blockchain

Свежее видео на канале

Выбор редакции

517822020-10-30

Топ 10 крипто кошельков в 2020 году

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

Кошельки
448352017-12-10

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
411812018-04-28

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
296882021-05-08

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
290672018-07-28

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
263402018-05-12

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