Cómo construir una cadena de bloques desde cero con Go

Introducción

Con Web 3.0 y blockchain cada vez más comunes, ¿sabes qué es blockchain? ¿Conoce sus ventajas técnicas y casos de uso?

El objetivo de este tutorial es presentar la tecnología blockchain desde una perspectiva técnica construyendo una desde cero.

Olvídese de todo lo que ha escuchado sobre blockchain en las redes sociales. Ahora, construirá un sistema blockchain desde cero para comprender realmente los entresijos de esta tecnología distribuida de igual a igual.

Luego, tome su propia decisión sobre su futuro y ventajas. Alerta de spoiler: te enamorarás de la programación del software blockchain.

¿Cómo?

Seguirás la historia de un desarrollador de software que busca revolucionar su barra local implementando la tecnología blockchain para su sistema de pago.

Aunque blockchain tiene varios casos de uso innegables, en este momento, la aplicación número uno son los pagos. Esto se debe a que los bancos todavía funcionan en una infraestructura ineficiente de 40 años que funciona con archivos CSV y FTP.

La historia viene con muchos datos divertidos e intrigantes sobre el ecosistema general de blockchain y diferentes protocolos como Bitcoin, Ethereum y XRP.

¿Qué creará, aprenderá y hará en este tutorial?

  • Configurará un proyecto Go en su máquina local sin ninguna experiencia previa en GoLang
  • Generarás y distribuirás tus primeros tokens de blockchain
  • Desarrollará una base de datos controlada por CLI en Go desde cero
  • Descubrirás los pocos derechos que poseen los usuarios en sus aplicaciones favoritas.
  • Descubrirás la principal propuesta de valor de blockchain
  • Hará que su base de datos sea inmutable utilizando una función de hash criptográfica segura

Así que comencemos y saltemos a nuestra historia.

⭐ Conoce al protagonista, Andrej.

Andrej es dueño de un bar de noche y desarrollador de software de día en una pequeña ciudad eslovaca llamada Bardejov.

Andrej está cansado de:

  • Programación de aplicaciones PHP / Java / Javascript sólidas y antiguas
  • Olvidando cuánto dinero le deben sus amigos y clientes por todos los tragos de vodka sin pagar del viernes por la noche
  • Pasar tiempo recolectando y contando monedas, devolviendo el cambio y, en general, tocando billetes de banco expuestos a COVID-19
  • Mantenimiento de diferentes fichas de plástico para futbolín, dardos, billar y póquer

A Andrej le encantaría:

  • Tener un historial auditable perfecto de las actividades y ventas del bar para que su bar cumpla con las regulaciones fiscales.
  • Transforma su barra en un entorno autónomo, eficiente en pagos, descentralizado y seguro en el que sus clientes puedan confiar y beneficiarse

Su objetivo es escribir un programa sencillo y mantener todos los saldos de sus clientes en forma virtual.

Andrej comparte sus pensamientos aquí:

"Cada nuevo cliente me dará efectivo y les acreditaré una cantidad equivalente de mis tokens digitales (monedas / criptomonedas). Los tokens representarán una unidad monetaria dentro y fuera del bar.

Los usuarios usarán los tokens para todas las funciones del bar, desde pagar bebidas, pedir prestado y prestárselas a sus amigos, y jugar al tenis de mesa, al póquer y al pateador.

Tener una barra impulsada por tokens de blockchain generará toneladas de valor para mis clientes. Al contrario de mi competencia y otros bares de esta calle, donde los clientes solo gastan dinero y obtienen resaca a cambio, los clientes de mi bar que tengan fichas de bar tendrán derechos de accionista.

De manera similar a poseer una gran parte de las acciones en una empresa como Apple o Microsoft, los clientes que posean estos tokens de barra podrán decidir cómo funcionará la barra votando y decidiendo:

  • precios de bebidas
  • horario de apertura
  • novedades (TV, Jukebox ...)
  • diseño interior y exterior
  • asignación de beneficios
  • etc.

¡Oh, este será un sueño de programación!

Llamaré a los tokens: ¡Los tokens de Blockchain Bar, TBB! "

Ahora que Andrej ha compartido su sueño, empezaremos.

Tabla de contenido

  • Requisitos
  • Configurar el proyecto
  • 01 | La base de datos MVP
  • 02 | Mutación del estado de base de datos global
  • 03 | Evento monolítico frente a transacción
  • 04 | Los humanos son codiciosos
  • 05 | Por qué necesitamos Blockchain
  • 06 | L'Hash de inmutable
  • Próximos pasos

Requisitos

Vamos a sumergirnos en nuestro tutorial. Recomiendo más de 2 años de experiencia en programación en Java / PHP / Javascript u otro lenguaje similar a Go.

Si desea obtener una buena introducción rápida, aquí hay un curso gratuito que lo ayudará a comenzar.

También puede completar las 17 conferencias oficiales de A Tour Of Go para familiarizarse con la sintaxis del lenguaje y los conceptos básicos (~ 20 minutos).

¿Por qué ir?

Porque, como blockchain, es una tecnología fantástica para tu carrera de programación en general. Go es un lenguaje de moda y los desarrolladores de Go están mejor pagados que las posiciones promedio de Java / PHP / Javascript.

Go is optimized for multi-core CPU architecture. You can spawn thousands of light-weight threads (Go-routines) without problems. It's extremely practical for highly parallel and concurrent software such as blockchain networks.

By writing your software in Go, you achieve nearly C++ level of performance out of the box without killing yourself for that one time you forgot to free up memory.

Go also compiles to binary which makes it very portable.

Setup the project

This article has a dedicated open-sourced Github repository with full source code so you can compile the code and run the program on your own local machine.

If you get stuck at any chapter or a particular line of code, create a Github Issue in this repository describing your problem and I will help you out ASAP!

↓ Visit the Github repository and follow the installation instructions ↓

web3coach / the-blockchain-bar-newsletter-edition El código fuente de los primeros 7 capítulos del libro electrónico “The Blockchain Way of Programming”. - web3coach / the-blockchain-bar-newsletter-edition web3coach GitHub

01 | La base de datos MVP

git checkout c1_genesis_json

Andrej dominó las bases de datos SQL relacionales en los años 90. Sabe cómo hacer modelos de datos avanzados y cómo optimizar las consultas SQL.

Es hora de que Andrej se ponga al día con la innovación y comience a crear software Web 3.0.

Afortunadamente, después de leer el libro "The Lean Startup" la semana pasada, Andrej siente que no debería sobre-diseñar la solución todavía. Por lo tanto, elige un archivo JSON simple pero efectivo para la base de datos MVP de la barra.

Al principio, había una base de datos centralizada primitiva.

? Resumen

Blockchain es una base de datos.

Usuario 1, Andrej

Lunes 18 de marzo.

Andrej genera tokens de utilidad de 1 millón.

In the blockchain world, tokens are units inside the blockchain database. Their real value in dollars or euro fluctuates based on their demand and popularity.

Every blockchain has a "Genesis" file. The Genesis file is used to distribute the first tokens to early blockchain participants.

It all starts with a simple, dummy genesis.json.

Andrej creates the file ./database/genesis.json where he defines that The Blockchain Bar's database will have 1M tokens and all of them will belong to Andrej:

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

The tokens need to have a real "utility", that is a use case. Users should be able to pay with them from day 1!

Andrej must comply with law regulators (the SEC). It is illegal to issue unregistered security. On the other hand, utility tokens are fine, so right away he prints and sticks a new pricing white p̶a̶p̶e̶r̶ poster on the bar's door.

Andrej assigns a starting monetary value to his tokens so he can exchange them for euro, dollars, or other fiat currency.

1 TBB token = 1€ | Item | Price | | ------------------------- | ------- | | Vodka shot | 1 TBB | | Orange juice | 5 TBB | | Burger | 2 TBB | | Crystal Head Vodka Bottle | 950 TBB | 

Andrej also decides he should be getting 100 tokens per day for maintaining the database and having such a brilliant disruptive idea.

?Fun Facts

La primera génesis Ether (ETH) en Ethereum blockchain se creó y distribuyó a los primeros inversores y desarrolladores de la misma manera que el token de utilidad de Andrej.En 2017, durante un auge de ICO (ofertas iniciales de monedas) en la red Ethereum blockchain, los fundadores del proyecto escribieron y presentó documentos técnicos a los inversores. Un documento técnico es un documento técnico que describe un problema complejo y una posible solución, destinado a educar y dilucidar un asunto en particular. En el mundo de blockchains, un libro blanco sirve para delinear las especificaciones de la forma en que blockchain particular, se ven y se comportan una vez que esté proyectos developed.Blockchain planteadas entre € 10 millones a € 300 millones por cada libro blancoidea. a cambio de dinero (la "financiación" de la ICO), los nombres de los inversores se incluirían en los "saldos génesis" iniciales, de forma similar a como lo hizo Andrej. Las esperanzas de los inversores a través de una ICO son que las monedas de génesis aumenten de valor y que los equipos entreguen la cadena de bloques descrita.Naturalmente, no todas las ideas de los documentos técnicos se hacen realidad. Las inversiones masivas perdidas por ideas poco claras o incompletas son la razón por la que blockchain recibió cobertura negativa en los medios a lo largo de estas ICO, y por qué algunos todavía lo consideraban una exageración. Pero la tecnología blockchain subyacente es fantástica y útil, como aprenderá más en este libro. Ha sido abusado por algunos malos actores.

? Resumen

Blockchain es una base de datos.

El suministro de tokens, los saldos iniciales de usuario y la configuración global de la cadena de bloques que define en un archivo Genesis.

02 | Mutación del estado de base de datos global

git checkout c2_db_changes_txt

Fiesta muerta

Monday, March 25.

After a week of work, the bar facilities are ready to accept tokens. Unfortunately, no one shows up, so Andrej orders three shots of vodka for himself and writes the database changes on a piece of paper:

andrej-3; // 3 shots of vodka andrej+3; // technically purchasing from his own bar andrej+700; // Reward for a week of work (7x100 per day) 

To avoid recalculating the latest state of each customer's balance, Andrej creates a ./database/state.json file storing the balances in an aggregated format.

New DB state:

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

Bonus for BabaYaga

Tuesday, March 26.

To bring traffic to his bar, Andrej announces an exclusive 100% bonus for everyone who purchases the TBB tokens in the next 24 hours.

Bing! He gets his first customer called BabaYaga. BabaYaga pre-purchases 1000€ worth of tokens, and to celebrate, she immediately spends 1 TBB for a vodka shot. She has a drinking problem.

DB transactions written on a piece of paper:

andrej-2000; // transfer to BabaYaga babayaga+2000; // pre-purchase with 100% bonus babayaga-1; andrej+1; andrej+100; // 1 day of sun coming up 

New DB state:

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

?Fun Facts

Los proyectos Blockchain ICO (ofertas iniciales de monedas basadas en documentos técnicos) a menudo distribuyen los tokens de génesis con diferentes bonificaciones, dependiendo de cuántos de ellos compre y qué tan temprano lo haga. Los equipos ofrecen, en promedio, bonos del 10-40% a los primeros "participantes". Se evita la palabra "inversor", por lo que los reguladores de la ley no considerarán los tokens como un valor. Los proyectos razonarían que su producto principal, los tokens de blockchain, funcionan como "puntos voladores de fidelidad". Los "participantes" luego ganaron incluso el 1000% de su inversión vendiendo al público a través de un intercambio varios meses después.

?Resumen

Blockchain es una base de datos.

El suministro de tokens, los saldos iniciales del usuario y la configuración global de la cadena de bloques que define en un archivo Genesis.

Los saldos de Genesis indican cuál era el estado original de la cadena de bloques y nunca se actualizan después.

The database state changes are called Transactions (TX).

03 | Monolithic Event vs Transaction

git checkout c3_state_blockchain_component

Developers used to event-sourcing architecture must have immediately recognized the familiar principles behind transactions. They are correct.

Blockchain transactions represent a series of events, and the database is a final aggregated, calculated state after replaying all the transactions in a specific sequence.

Andrej Programming

Tuesday evening, March 26.

It's a relaxing Tuesday evening for Andrej. Celebrating his first client, he decides to play some Starcraft and clean up his local development machine by removing some old pictures.

Unfortunately, he prematurely pressed enter when typing a removal command path in terminal sudo rm -rf /. Oops.

All his files, including the bar's genesis.json and state.json are gone.

Andrej, being a senior developer, repeatedly shouted some f* words very loudly for a few seconds, but he didn't panic!

While he didn't have a backup, he had something better — a piece of paper with all the database transactions. The only thing he needs to do is replay all the transactions one by one, and his database state will get recovered.

Impressed by the advantages of event-based architecture, he decides to extend his MVP database solution. Every bar's activity, such as individual drink purchases, MUST be recorded inside the blockchain database.

Each customer will be represented in DB using an Account Struct:

type Account string 

Each Transaction (TX - a database change) will have the following four attributes: from, to, value and data.

The data attribute with one possible value (reward) captures Andrej's bonus for inventing the blockchain and increases the initial TBB tokens total supply artificially (inflation).

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" } 

The Genesis DB will remain a JSON file:

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

All the transactions, previously written on a piece of paper, will be stored in a local text-file database called tx.db, serialized in JSON format and separated by line-break character:

{"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":""} 

The most crucial database component encapsulating all the business logic will be State:

type State struct { Balances map[Account]uint txMempool []Tx dbFile *os.File } 

The State struct will know about all user balances and who transferred TBB tokens to whom, and how many were transferred.

It's constructed by reading the initial user balances from genesis.json file:

func NewStateFromDisk() (*State, error) { // get current working directory cwd, err := os.Getwd() if err != nil { return nil, err } genFilePath := filepath.Join(cwd, "database", "genesis.json") gen, err := loadGenesis(genFilePath) if err != nil { return nil, err } balances := make(map[Account]uint) for account, balance := range gen.Balances { balances[account] = balance } 

Afterwards, the genesis State balances are updated by sequentially replaying all the database events from tx.db:

 txDbFilePath := filepath.Join(cwd, "database", "tx.db") f, err := os.OpenFile(txDbFilePath, os.O_APPEND|os.O_RDWR, 0600) if err != nil { return nil, err } scanner := bufio.NewScanner(f) state := &State{balances, make([]Tx, 0), f} // Iterate over each the tx.db file's line for scanner.Scan() { if err := scanner.Err(); err != nil { return nil, err } // Convert JSON encoded TX into an object (struct) var tx Tx json.Unmarshal(scanner.Bytes(), &tx) // Rebuild the state (user balances), // as a series of events if err := state.apply(tx); err != nil { return nil, err } } return state, nil } 

The State component is responsible for:

  • Adding new transactions to Mempool
  • Validating transactions against the current State (sufficient sender balance)
  • Changing the state
  • Persisting transactions to disk
  • Calculating accounts balances by replaying all transactions since Genesis in a sequence

Adding new transactions to Mempool:

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

Persisting the transactions to disk:

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(s.txMempool[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 // Yes... this particular Go syntax is a bit weird s.txMempool = append(s.txMempool[:i], s.txMempool[i+1:]...) } return nil }

Changing, Validating the state:

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 } 

Building a Command-Line-Interface (CLI)

Tuesday evening, March 26.

Andrej wants to have a convenient way to add new transactions to his DB and list the latest balances of his customers. Because Go programs compile to binary, he builds a CLI for his program.

The easiest way to develop CLI based programs in Go is by using the third party github.com/spf13/cobra library.

Andrej initializes Go's built-in dependency manager for his project, called go modules:

cd $GOPATH/src/github.com/web3coach/the-blockchain-way-of-programming-newsletter-edition

go mod init github.com/web3coach/the-blockchain-way-of-programming-newsletter-edition

The Go modules command will automatically fetch any library you reference within your Go files.

Andrej creates a new directory called: cmd with a subdirectory tbb:

mkdir -p ./cmd/tbb

Inside he creates a main.go file, serving as the program's CLI entry point:

package main import ( "github.com/spf13/cobra" "os" "fmt" ) func main() { var tbbCmd = &cobra.Command{ Use: "tbb", Short: "The Blockchain Bar CLI", Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) { }, } err := tbbCmd.Execute() if err != nil { fmt.Fprintln(os.Stderr, err) os.Exit(1) } } 

The Go programs are compiled using the install cmd:

go install ./cmd/tbb/...

go: finding github.com/spf13/cobra v1.0.0 go: downloading github.com/spf13/cobra v1.0.0 go: extracting github.com/spf13/cobra v1.0.0

Go will detect missing libraries and automatically fetch them before compiling the program. Depending on your $GOPATH the resulting program will be saved in the $GOPATH/bin folder.

echo $GOPATH

/home/web3coach/go

which tbb

/home/web3coach/go/bin/tbb

You can run tbb from your terminal now, but it will not do anything because the Run function inside the main.go file is empty.

The first thing Andrej needs is versioning support for his tbb CLI program.

Next to the main.go file, he creates a version.go command:

package main import ( "fmt" "github.com/spf13/cobra" ) const Major = "0" const Minor = "1" const Fix = "0" const Verbal = "TX Add && Balances List" var versionCmd = &cobra.Command{ Use: "version", Short: "Describes version.", Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) { fmt.Printf("Version: %s.%s.%s-beta %s", Major, Minor, Fix, Verbal) }, } 

Compiles and runs it:

go install ./cmd/tbb/...

tbb version

Version: 0.1.0-beta TX Add && Balances List

Perfect.

Identically to the version.go file, he creates a balances.go file:

func balancesCmd() *cobra.Command { var balancesCmd = &cobra.Command{ Use: "balances", Short: "Interact with balances (list...).", PreRunE: func(cmd *cobra.Command, args []string) error { return incorrectUsageErr() }, Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) { }, } balancesCmd.AddCommand(balancesListCmd) return balancesCmd } 

The balances command will be responsible for loading the latest DB State and printing it to the standard output:

var balancesListCmd = &cobra.Command{ Use: "list", Short: "Lists all balances.", Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) { state, err := database.NewStateFromDisk() if err != nil { fmt.Fprintln(os.Stderr, err) os.Exit(1) } defer state.Close() fmt.Println("Accounts balances:") fmt.Println("__________________") fmt.Println("") for account, balance := range state.Balances { fmt.Println(fmt.Sprintf("%s: %d", account, balance)) } }, } 

Andrej verifies if the cmd works as expected. It should print the exact balances defined in the Genesis file because the tx.db file is still empty.

go install ./cmd/tbb/...

tbb balances list

Accounts balances: __________________ andrej: 1000000 

Works well! Now he only needs a cmd for recording the bar's activity.

Andrej creates ./cmd/tbb/tx.go cmd:

func txCmd() *cobra.Command { var txsCmd = &cobra.Command{ Use: "tx", Short: "Interact with txs (add...).", PreRunE: func(cmd *cobra.Command, args []string) error { return incorrectUsageErr() }, Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) { }, } txsCmd.AddCommand(txAddCmd()) return txsCmd } 

The tbb tx add cmd uses State.Add(tx) function for persisting the bar's events into the file system:

func txAddCmd() *cobra.Command { var cmd = &cobra.Command{ Use: "add", Short: "Adds new TX to database.", Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) { from, _ := cmd.Flags().GetString(flagFrom) to, _ := cmd.Flags().GetString(flagTo) value, _ := cmd.Flags().GetUint(flagValue) fromAcc := database.NewAccount(from) toAcc := database.NewAccount(to) tx := database.NewTx(fromAcc, toAcc, value, "") state, err := database.NewStateFromDisk() if err != nil { fmt.Fprintln(os.Stderr, err) os.Exit(1) } // defer means, at the end of this function execution, // execute the following statement (close DB file with all TXs) defer state.Close() // Add the TX to an in-memory array (pool) err = state.Add(tx) if err != nil { fmt.Fprintln(os.Stderr, err) os.Exit(1) } // Flush the mempool TXs to disk err = state.Persist() if err != nil { fmt.Fprintln(os.Stderr, err) os.Exit(1) } fmt.Println("TX successfully added to the ledger.") }, } 

The tbb tx add cmd has 3 mandatory flags: --from, --to and --value.

cmd.Flags().String(flagFrom, "", "From what account to send tokens") cmd.MarkFlagRequired(flagFrom) cmd.Flags().String(flagTo, "", "To what account to send tokens") cmd.MarkFlagRequired(flagTo) cmd.Flags().Uint(flagValue, 0, "How many tokens to send") cmd.MarkFlagRequired(flagValue) return cmd 

The CLI is done!

Andrej migrates all transactions from paper to his new DB:

tbb tx add --from=andrej --to=andrej --value=3

tbb tx add --from=andrej --to=andrej --value=700

tbb tx add --from=babayaga --to=andrej --value=2000

tbb tx add --from=andrej --to=andrej --value=100 --data=reward

tbb tx add --from=babayaga --to=andrej --value=1

Read all TXs from disk and calculate the latest state:

tbb balances list

Accounts balances: __________________ andrej: 998801 babayaga: 1999 

Bar data successfully restored! Phew, what a night!

About the Cobra CLI library

The good thing about the Cobra lib for CLI programming is the additional features it comes with. For example, you can now run: tbb help cmd and it will print out all TBB registered sub-commands with instructions on how to use them.

 tbb help The Blockchain Bar CLI Usage: tbb [flags] tbb [command] Available Commands: balances Interact with balances (list...). help Help about any command tx Interact with txs (add...). version Describes version. Flags: -h, --help help for tbb Use "tbb [command] --help" for more information about a command. 

?Fun Facts

La pérdida accidental de datos de los clientes es un sábado estándar en el mundo empresarial en estos días. Blockchain corrige esto descentralizando el almacenamiento de datos. El truco que Andrej incorporó al programa al omitir la verificación del saldo para los TX marcados como recompensas. Bitcoin y Ethereum funcionan de la misma manera. El saldo de la Cuenta que extrajo un bloque aumenta repentinamente como sujeto de la inflación total del suministro de tokens que afecta a toda la cadena. El suministro total de bitcoins tiene un límite de 21 millones de BTC. Aprenderá más sobre "minería" y "bloques" en los capítulos 7 y 10. Los componentes State y Mempoolno son exclusivos de este programa. Andrej eligió los nombres y diseños para que coincidieran con un modelo de go-Ethereum simplificado para que pueda echar un vistazo al código fuente central de Ethereum.

? Resumen

Blockchain es una base de datos.

El suministro de tokens, los saldos iniciales del usuario y la configuración global de la cadena de bloques se definen en un archivo Genesis.

Los saldos de Genesis indican cuál era el estado original de la cadena de bloques y nunca se actualizan después.

Los cambios de estado de la base de datos se denominan Transacciones (TX).

Las transacciones son eventos antiguos que representan acciones dentro del sistema.

⚒ Código de estudio

Comprometerse: 5d4b0b

Hablemos de codicia.

04 | Los humanos son codiciosos

git checkout c4_caesar_transfer

Codicia empresarial típica

Miércoles 27 de marzo.

BabaYaga invirtió demasiado. Se olvidó de que el pago de su alquiler fijo estaba a la vuelta de la esquina y no tiene dinero. BabaYaga llama a su dueño de piso, Caesar.

BabaYaga: Hey Caesar, I am sorry, but I don't have the cash to pay you the rent this month…

Caesar: Why not?

BabaYaga: The Blockchain Bar ICO offered a massive bonus, and I purchased 2000€ worth of tokens for just 1000€. It was a great deal!

Caesar: What the heck are you talking about? What is an ICO? What on earth are tokens? Can you pay me in some other way?

BabaYaga: Oh, not again. I can give you 1000 TBB tokens worth 1000€, and you can use them in the bar to pay for your drinks! Let me call the bar owner, Andrej, and make the transfer!

Caesar: All right... I will take it.

Andrej performs the transfer, but decides to charge an extra 50 TBB tokens for his troubles. He doesn't want to, BUT the bar shareholders who invested in him a few years ago are forcing him to generate profit as soon as possible.

BabaYaga won't notice this relatively small fee most likely anyway, Andrej tells himself. In the end, only he has the DB access.

// Rent payment

tbb tx add --from=babayaga --to=caesar --value=1000

// hidden fee charge

tbb tx add --from=babayaga --to=andrej --value=50

// new reward for another day of maintaining the DB

tbb tx add --from=andrej --to=andrej --value=100 --data=reward

?Fun Facts

El caso de uso número uno de blockchain es la banca. Muchos proyectos de blockchain tienen como objetivo optimizar el intercambio de dinero nacional e internacional a través de diferentes corredores de divisas (XRP) .Otros proyectos se centran en la libertad y la identidad soberana (SSI), un movimiento digital que reconoce que un individuo debe poseer y controlar su identidad y dinero. sin las autoridades administrativas intervinientes u otros intermediarios centralizados. SSI permite a las personas interactuar en el mundo digital con la misma libertad y capacidad de confianza que en el mundo offline. (Bitcoin / Ethereum) Aquí hay algunos datos divertidos por qué blockchain es un ajuste perfecto para reemplazar la infraestructura bancaria actual de su banco Lo bueno de los tokens virtuales es su fungibilidad, es decir, su capacidad para intercambiarse, siendo cada unidad tan utilizable como el siguiente.Se puede realizar una transferencia de una cuenta a otra simplemente cambiando el estado de la base de datos. Las criptomonedas se pueden negociar las 24 horas del día, los 7 días de la semana. No puede negociar acciones directamente. Debe pasar por un corredor que participe en un porcentaje de la transacción total como tarifa (1-3% a 7% de ganancia anual promedio) .Una transferencia bancaria internacional demora entre 3 y 10 días hábiles y puede costar hasta un 5% del valor transferido! Si envía $ 10,000, es posible que deba pagar hasta $ 500. ¿La tecnología detrás de los últimos 40 años? Archivos FTP + CSV ¿Crees que el mercado de valores es justo? Los bancos, índices y acciones están altamente centralizados y controlados por gobiernos y grupos privados de Wall Street. ¿Mercado libre? Wall Street controla cuánto pueden subir / bajar los precios en un solo día. Como ejemplo, Wall Street detuvo la negociación del "Índice S&P 500"después de una caída del 7% para proteger a sus inversores y fondos de cobertura de perder dinero de las personas que venden sus acciones durante marzo de 2020 después de las noticias de COVID. Posteriormente, la FED imprimió billones de dólares para sustentar el precio de las acciones. Si usted es un desarrollador al que le gusta ahorrar dinero y evitar deudas, sus ahorros simplemente perdieron valor de la noche a la mañana en un porcentaje aún desconocido. Muchos países están entrando en rendimientos negativos, un territorio inexplorado con consecuencias desconocidas. ¿Qué significa esto? Pronto tendrás que pagar al banco para que te quedes con tus ahorros. Inflación en su mejor momento. Se ve obligado a gastar su dinero para respaldar un sistema que no controla.la FED imprimió billones de dólares para ellos mismos para sostener el precio de las acciones. Si eres un desarrollador al que le gusta ahorrar dinero y evitar deudas, tus ahorros simplemente perdieron valor de la noche a la mañana en un porcentaje aún desconocido. Muchos países están entrando en rendimientos negativos, un territorio inexplorado con consecuencias desconocidas. ¿Qué significa esto? Pronto tendrás que pagar al banco para que te quedes con tus ahorros. Inflación en su mejor momento. Se ve obligado a gastar su dinero para respaldar un sistema que no controla.la FED imprimió billones de dólares para ellos mismos para sostener el precio de las acciones. Si eres un desarrollador al que le gusta ahorrar dinero y evitar deudas, tus ahorros simplemente perdieron valor de la noche a la mañana en un porcentaje aún desconocido. Muchos países están entrando en rendimientos negativos, un territorio inexplorado con consecuencias desconocidas. ¿Qué significa esto? Pronto tendrás que pagar al banco para que te quedes con tus ahorros. Inflación en su mejor momento. Se ve obligado a gastar su dinero para respaldar un sistema que no controla.Se ve obligado a gastar su dinero para respaldar un sistema que no controla.Se ve obligado a gastar su dinero para respaldar un sistema que no controla.

⚒ Study Code

Commit: 00d6ed

05 | Why We Need Blockchain

git checkout c5_broken_trust

BabaYaga Seeks Justice

Thursday, March 28.

BabaYaga enters the bar for her birthday.

BabaYaga: Hey, Andrej! Today is my birthday! Get me your most expensive bottle!

Andrej: Happy birthday! Here you go: Crystal Head Vodka. But you need to purchase one additional TBB token. The bottle costs 950 tokens, and your balance is 949.

BabaYaga: What?! My balance is supposed to be 999 TBB!

Andrej: The funds transfer to Caesar you requested last week cost you 50 tokens.

BabaYaga: This is unacceptable! I would never agree to such a high fee. You can't do this, Andrej. I trusted your system, but you are as unreliable as every other business owner. Things must change!

Andrej: All right, look. You are my most loyal customer, and I didn't want to charge you, but my shareholders forced me.

Let me re-program my system and make it completely transparent and decentralized. After all, if everyone were able to interact with the bar without going through me, it would significantly improve the bar's efficiency and balance the level of trust!

  • Ordering drinks would take seconds instead of minutes
  • The customers who forgot their wallets at home could borrow or lend tokens to each other
  • I wouldn't have to worry about losing the clients data (again) as everyone would have a copy of it
  • The database would be immutable, so once everyone would agree on a specific state, no one else can change it or maliciously modify the history. Immutability would help with yearly tax audits as well!
  • If shareholders wanted to introduce new fees or raise the current ones, everyone involved in the blockchain system would notice and have to agree with it. The users and business owners would even have to engage in some decentralized governance system together, based on voting, probably. In case of a disagreement, the users walk away with all their data!

BabaYaga: Well, it certainly sounds good, but is this even possible?

Andrej: Yes, I think so. With a bit of hashing, linked lists, immutable data structure, distributed replication, and asymmetric cryptography!

BabaYaga: No tengo idea de lo que acabas de decir, ¡pero ve y haz lo tuyo, Andrej!

?Hechos graciosos

Los mineros de Bitcoin y Ethereum también reciben recompensas cada ~ 15 minutos por ejecutar los servidores de blockchain (nodos) y validar transacciones.Cada 15 minutos, un minero de Bitcoin recibe 12.5 BTC ($ 100k al momento de escribir esta página) para cubrir el costo de sus servidores + obtener algunas ganancias La red Bitcoin consume tanta electricidad como todo el país de Austria. Representa el 0,29% del consumo eléctrico anual del mundo y consume 76,84 TWh al año, lo que genera una huella de carbono de 36,50 Mt CO2 (Nueva Zelanda). Fuente ¿Por qué? ¡Aprenderá más más adelante (en el Capítulo 11) donde programará un algoritmo de minería de Bitcoin desde cero! PD: Nuestro algoritmo consumirá un poco menos de electricidad :)

? Resumen

Closed software with centralized access to private data allows for just a handful of people to have a lot of power. Users don’t have a choice, and shareholders are in business to make money.

Blockchain developers aim to develop protocols where applications' entrepreneurs and users synergize in a transparent, auditable relationship. Specifications of the blockchain system should be well-defined from the beginning and only change if its users support it.

Blockchain is a database. The token supply, initial user balances, and global blockchain settings are defined in a Genesis file. The Genesis balances indicate what was the original blockchain state and are never updated afterwards.

The database state changes are called Transactions (TX). Transactions are old fashion Events representing actions within the system.

⚒ Study Code

Commit: 642045

06 | L'Hash de Immutable

git checkout c6_immutable_hash

The technical difficulty starts with this section! The concepts will only get more challenging but at the same time, very exciting. Buckle up :)

How to Program an Immutable Database?

Friday, March 29.

If Andrej wants to figure out how to program an immutable DB, he has to realize why other database systems are mutable by design.

He decides to analyze an all-mighty MySQL DB Table:

| id | name | balance | | -- | -------- | ------- | | 1 | Andrej | 998951 | | 2 | BabaYaga | 949 | | 3 | Caesar | 1000 |

In MySQL DB, anyone with access and a good enough reason can perform a table update such as:

UPDATE user_balance SET balance = balance + 100 WHERE id > 1 

Updating values across different rows is possible because the table rows are independent, mutable, and the latest state is not apparent.

¿Cuál es el último cambio en la base de datos? ¿Última columna modificada? ¿Última fila insertada? Si es así, ¿cómo puede Andrej saber qué fila se eliminó recientemente? Si las filas y el estado de la tabla estuvieran estrechamente acoplados, dependientes, es decir, la actualización de la fila 1 generaría una tabla completamente nueva y diferente, Andrej lograría su inmutabilidad.

¿Cómo puede saber si ha cambiado algún byte en una base de datos?

Inmutabilidad a través de funciones hash

El hash es el proceso de tomar una cadena de entrada de longitud arbitraria y producir una cadena de hash de longitud fija. Cualquier cambio en la entrada resultará en un hash nuevo y diferente.

package main import ( "crypto/sha256" "fmt" ) func main()  99896  

Pruébelo: //play.golang.org/p/FTPUa7IhOCE

Andrej también requiere cierto nivel de seguridad para su base de datos, por lo que se decide por una función hash criptográfica con las siguientes propiedades:

  • es determinista: el mismo mensaje siempre da como resultado el mismo hash
  • it is quick to compute the hash value for any given message
  • it is infeasible to generate a message from its hash value except by trying all possible messages
  • a small change to a message should change the hash value so extensively that the new hash value appears uncorrelated with the old hash value
  • it is infeasible to find two different messages with the same hash value

Implementing the DB Content Hashing

Saturday Evening, March 30.

Andrej modifies the Persist() function to return a new content hash, Snapshot, every time a new transaction is persisted.

type Snapshot [32]byte 

The Snapshot is produced by this new sha256 secure hashing function:

func (s *State) doSnapshot() error { // Re-read the whole file from the first byte _, err := s.dbFile.Seek(0, 0) if err != nil { return err } txsData, err := ioutil.ReadAll(s.dbFile) if err != nil { return err } s.snapshot = sha256.Sum256(txsData) return nil } 

The doSnapshot() is called by the modified Persist() function. When a new transaction is written into the tx.db file, the Persist() hashes the entire file content and returns its 32 bytes "fingerprint" hash.

From this moment, everyone can 100% confidently and securely refer to any particular database state (set of data) with a specific snapshot hash.

⚓Practice time

1/4 Run the tbb balances list cmd and check the balances are matching.

tbb balances list

Account balances at 7d4a360f465d... | id | name | balance | | -- | -------- | ------- | | 1 | Andrej | 999251 | | 2 | BabaYaga | 949 | | 3 | Caesar | 1000 |

2/4 Remove the last 2 rows from ./database/tx.db and check the balances again.

tbb balances list

Account balances at 841770dcd3... | id | name | balance | | -- | -------- | ------- | | 1 | Andrej | 999051 | | 2 | BabaYaga | 949 | | 3 | Caesar | 1000 | 

3/4 Reward Andrej for the last 2 days (from 28th to 30th of March):

Reward Transaction 1:

tbb tx add --from=andrej --to=andrej --value=100 --data=reward

Persisting new TX to disk: {"from":"andrej","to":"andrej","value":100,"data":"reward"} New DB Snapshot: ff2470c7043f5a34169b5dd38921ba6825b03b3facb83e426 TX successfully persisted to the ledger. 

Reward Transaction 2:

tbb tx add --from=andrej --to=andrej --value=100 --data=reward

Persisting new TX to disk: {"from":"andrej","to":"andrej","value":100,"data":"reward"} New DB Snapshot: 7d4a360f468b837b662816bcdc52c1869f99327d53ab4a9ca TX successfully persisted to the ledger. 

4/4 Run the tbb balances list cmd and ensure the balances and the snapshot hash is the same as at the beginning.

tbb balances list

Account balances at 7d4a360f465d... | id | name | balance | | -- | -------- | ------- | | 1 | Andrej | 999251 | | 2 | BabaYaga | 949 | | 3 | Caesar | 1000 | 

Done!

Because the cryptographic hash function sha256 produces the same output (given the same inputs (current tx.db and 2x tbb tx add)), if you follow the exact steps on your own computer, you will generate the exact same database state and hashes!

? Summary

Closed software with centralized access to private data puts only a few people to the position of power. Users don’t have a choice, and shareholders are in business to make money.

Blockchain developers aim to develop protocols where applications' entrepreneurs and users synergize in a transparent, auditable relation. Specifications of the blockchain system should be well defined from the beginning and only change if its users support it.

Blockchain is an immutable database. The token supply, initial user balances, and global blockchain settings you define in a Genesis file. The Genesis balances indicate what was the original blockchain state and are never updated afterwards.

The database state changes are called Transactions (TX). Transactions are old fashion Events representing actions within the system.

The database content is hashed by a secure cryptographic hash function. The blockchain participants use the resulted hash to reference a specific database state.

⚒ Study Code

Commit: b99e51

Next steps

You finished the first few chapters! Congratulations!

█▒▒▒▒▒▒▒▒▒ 10%

But this was just a quick warm-up. Blockchain is a very challenging and extensive technology, and you would need an entire book explaining how to build the full system and all of its components from scratch - so I wrote one.

You can continue reading in the next free chapter in my newsletter version of "The Blockchain Way of Programming" eBook.

07 | The Blockchain Programming Model

  • Improving Performance of an Immutable DB
  • Batch + Hash + Linked List ⇒ Blocks
  • Migrating from TX.db to BLOCKS.db

Learning: You redesign and refactor your MVP database into a blockchain architecture.

Continue in the tutorial: //web3.coach#book

Thanks for reading!