كيفية بناء Blockchain من Scratch with Go

المقدمة

مع زيادة انتشار الويب 3.0 و blockchain كل يوم ، هل تعرف ما هو blockchain؟ هل تعرف مزاياها التقنية وحالات استخدامها؟

الهدف من هذا البرنامج التعليمي هو تقديم تقنية blockchain من منظور تقني من خلال بناء واحدة من الصفر.

انسَ كل ما سمعته عن blockchain من وسائل التواصل الاجتماعي. الآن ، ستقوم ببناء نظام blockchain من نقطة الصفر لفهم خصوصيات وعموميات هذه التكنولوجيا الموزعة من نظير إلى نظير.

بعد ذلك ، اتخذ قرارًا بشأن مستقبله ومزاياه. تنبيه المفسد: ستقع في حب برمجة blockchain.

كيف؟

سوف تتابع قصة مطور برمجيات يتطلع إلى إحداث ثورة في شريطه المحلي من خلال تطبيق تقنية blockchain لنظام الدفع الخاص به.

على الرغم من أن blockchain به العديد من حالات الاستخدام التي لا يمكن إنكارها ، إلا أن التطبيق رقم واحد في الوقت الحالي هو المدفوعات. وذلك لأن البنوك لا تزال تعمل على بنية تحتية غير فعالة عمرها 40 عامًا مدعومة بملفات CSV و FTP.

تأتي القصة مع الكثير من الحقائق الممتعة والمثيرة للاهتمام حول نظام blockchain الشامل والبروتوكولات المختلفة مثل Bitcoin و Ethereum و XRP.

ما الذي ستبنيه وتتعلمه وتفعله في هذا البرنامج التعليمي؟

  • ستقوم بإعداد مشروع Go على جهازك المحلي دون أي خبرة سابقة في GoLang
  • ستقوم بإنشاء وتوزيع أول رموز blockchain الخاصة بك
  • ستقوم بتطوير قاعدة بيانات يتحكم فيها CLI في Go from scratch
  • ستكتشف عدد الحقوق القليلة التي يمتلكها المستخدمون في تطبيقاتهم المفضلة
  • سوف تكتشف عرض القيمة الرئيسي لـ blockchain
  • ستجعل قاعدة البيانات الخاصة بك غير قابلة للتغيير باستخدام وظيفة تجزئة تشفير آمنة

لذا فلنبدأ وننتقل إلى قصتنا.

⭐ قابل بطل الرواية ، أندريه.

Andrej هو صاحب حانة ليلاً ومطور برمجيات نهارًا في بلدة سلوفاكية صغيرة تسمى Bardejov.

لقد سئم أندريه من:

  • برمجة تطبيقات PHP / Java / Javascript قديمة الطراز
  • نسيان المبلغ الذي يدين به أصدقاؤه وعملائه مقابل جميع لقطات الفودكا غير المدفوعة ليلة الجمعة
  • قضاء الوقت في جمع وحساب العملات المعدنية وإعادة التغيير والتعامل بشكل عام مع الفواتير المصرفية المكشوفة لـ COVID-19
  • صيانة الرقائق البلاستيكية المختلفة لطاولة كرة القدم والسهام والبلياردو والبوكر

يود أندريه أن:

  • احصل على سجل تدقيق مثالي لأنشطة ومبيعات البار لجعل شريطه متوافقًا مع اللوائح الضريبية
  • حوّل شريطه إلى بيئة مستقلة وآمنة وفعالة في الدفع ولا مركزية يمكن لعملائه الوثوق بها والاستفادة منها

هدفه هو كتابة برنامج بسيط والاحتفاظ بجميع أرصدة عملائه بشكل افتراضي.

يشارك أندريه أفكاره هنا:

"سيعطيني كل عميل جديد نقودًا ، وسأضيف لهم مبلغًا معادلاً من الرموز الرقمية الخاصة بي (العملات المعدنية / العملات المشفرة). ستمثل الرموز المميزة وحدة نقدية داخل وخارج الشريط.

سيستخدم المستخدمون الرموز لجميع وظائف البار من دفع ثمن المشروبات والاقتراض وإقراضها لأصدقائهم ولعب تنس الطاولة والبوكر والكيكر.

سيؤدي امتلاك شريط مدعوم من رموز blockchain إلى توليد الكثير من القيمة لعملائي. على عكس منافستي وغيرها من الحانات في هذا الشارع ، حيث ينفق العملاء الأموال فقط ويحصلون على مخلفات في المقابل ، فإن عملاء البار الذين يمتلكون رموز البار سيكون لديهم حقوق المساهمين.

على غرار امتلاك جزء كبير من الأسهم في شركة مثل Apple أو Microsoft ، سيتمكن العملاء الذين يحملون هذه الرموز المميزة من تحديد كيفية عمل الشريط من خلال التصويت واتخاذ قرار بشأن:

  • أسعار المشروبات
  • ساعات العمل
  • ميزات جديدة (تلفزيون ، صندوق موسيقى ...)
  • التصميم الداخلي والخارجي
  • توزيع الأرباح
  • إلخ

أوه ، سيكون هذا حلم برمجة!

سأطلق على الرموز المميزة: رموز شريط Blockchain ، TBB! "

الآن بعد أن شارك أندريه حلمه ، سنبدأ.

جدول المحتويات

  • المتطلبات
  • قم بإعداد المشروع
  • 01 | قاعدة بيانات MVP
  • 02 | تحويل حالة قاعدة البيانات العالمية
  • 03 | الحدث المتآلف مقابل المعاملات
  • 04 | البشر طماعون
  • 05 | لماذا نحتاج Blockchain
  • 06 | هاش دي إيموتابل
  • الخطوات التالية

المتطلبات

دعنا نتعمق في برنامجنا التعليمي. أوصي بخبرة 2 + سنوات في البرمجة في Java / PHP / Javascript ، أو لغة أخرى مشابهة لـ Go.

إذا كنت ترغب في الحصول على مقدمة سريعة جيدة ، فإليك دورة تدريبية مجانية ستبدأ بها.

يمكنك أيضًا إكمال 17 محاضرة رسمية من A Tour Of Go للتعرف على بناء جملة اللغة والمفاهيم الأساسية (حوالي 20 دقيقة).

لماذا تذهب؟

لأنها مثل blockchain ، إنها تقنية رائعة لمهنة البرمجة الشاملة الخاصة بك. Go هي لغة عصرية ويحصل مطورو Go على أجور أفضل من متوسط ​​مواضع 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 الكود المصدري للفصول السبعة الأولى من الكتاب الإلكتروني "The Blockchain Way of Programming". - web3coach / blockchain-bar-newsletter-edition web3coach GitHub

01 | قاعدة بيانات MVP

git checkout c1_genesis_json

أتقن Andrej قواعد بيانات SQL العلائقية في التسعينيات. إنه يعرف كيفية عمل نماذج بيانات متقدمة وكيفية تحسين استعلامات SQL.

حان الوقت لكي يلحق Andrej بالابتكار ويبدأ في بناء برنامج Web 3.0.

لحسن الحظ ، بعد قراءة كتاب "The Lean Startup" الأسبوع الماضي ، يشعر Andrej أنه لا يجب أن يبالغ في تصميم الحل حتى الآن. ومن ثم ، اختار ملف JSON بسيطًا ولكنه فعال لقاعدة بيانات MVP للشريط.

في البداية ، كانت هناك قاعدة بيانات مركزية بدائية.

؟ ملخص

Blockchain هي قاعدة بيانات.

المستخدم 1 ، أندريه

الاثنين 18 مارس.

يقوم Andrej بإنشاء 1M رموز فائدة.

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

تم إنشاء أول Genesis Ether (ETH) على Ethereum blockchain وتوزيعه على المستثمرين والمطورين الأوائل بنفس طريقة رمز الأداة المساعدة Andrej. في عام 2017 ، خلال ازدهار ICO (عروض العملات الأولية) على شبكة Ethereum blockchain ، كتب مؤسسو المشروع و قدم أوراق بيضاء للمستثمرين. الورقة البيضاء هي وثيقة فنية تحدد مشكلة معقدة والحل المحتمل ، وتهدف إلى تثقيف وتوضيح مسألة معينة. في عالم blockchain ، يعمل المستند التعريفي التمهيدي على تحديد مواصفات الشكل الذي ستبدو عليه blockchain وتصرفه بمجرد تطويره. فكرة.في التبادل مقابل المال ("تمويل" ICO) ، سيتم تضمين أسماء المستثمرين في "أرصدة التكوين" الأولية ، على غرار الطريقة التي فعلها Andrej. آمال المستثمرين من خلال العرض الأولي للعملة هي أن ترتفع قيمة عملات التكوين وأن تقدم الفرق بلوكتشين المحدد ، وبطبيعة الحال ، لا تؤتي جميع أفكار الأوراق البيضاء ثمارها. فقدت الاستثمارات الضخمة للأفكار غير الواضحة أو غير المكتملة هي السبب وراء تلقي blockchain تغطية سلبية في وسائل الإعلام من خلال ICO ، ولماذا لا يزال البعض يعتبرها ضجيجًا. لكن تقنية blockchain الأساسية رائعة ومفيدة ، حيث ستتعلم المزيد في هذا الكتاب. لقد تم إساءة استخدامه من قبل بعض الجهات السيئة.

؟ ملخص

Blockchain هي قاعدة بيانات.

توفير الرمز المميز وأرصدة المستخدم الأولية وإعدادات blockchain العامة التي تحددها في ملف Genesis.

02 | تحويل حالة قاعدة البيانات العالمية

git checkout c2_db_changes_txt

حفلة ميتة

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

غالبًا ما توزع مشاريع Blockchain ICO (العروض الأولية للعملات المبنية على الأوراق البيضاء) الرموز المميزة لـ Genesis بمكافآت مختلفة ، اعتمادًا على عدد تلك التي تشتريها ومقدار تنفيذها مبكرًا. تقدم الفرق ، في المتوسط ​​، مكافآت تتراوح بين 10 و 40٪ "للمشاركين" في وقت مبكر. يتم تجنب كلمة "مستثمر" ، لذلك لن يعتبر المنظمون القانونيون الرموز المميزة أمانًا. قد تجعل المشاريع منتجها الرئيسي ، رموز blockchain ، بمثابة "نقاط ولاء طيران". "المشاركون" في وقت لاحق حققوا حتى 1000 ٪ من استثماراتهم التي بيعوها للجمهور من خلال التبادل بعد عدة أشهر.

؟ملخص

Blockchain هي قاعدة بيانات.

توفير الرمز المميز وأرصدة المستخدم الأولية وإعدادات blockchain العامة التي تحددها في ملف Genesis.

تشير أرصدة Genesis إلى حالة blockchain الأصلية ولا يتم تحديثها بعد ذلك.

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

فقدان بيانات العملاء عن طريق الخطأ هو يوم سبت قياسي في عالم الشركات هذه الأيام. تعمل تقنية Blockchain على إصلاح هذا الأمر عن طريق تطبيق اللامركزية في تخزين البيانات ، حيث تم إدخال خدعة Andrej في البرنامج عن طريق تخطي التحقق من الرصيد لـ TX التي تم تمييزها على أنها مكافآت. تعمل Bitcoin و Ethereum بنفس الطريقة. يزداد رصيد الحساب الذي قام بتعدين كتلة من اللون الأزرق كموضوع لتضخم إجمالي العرض المميز الذي يؤثر على السلسلة بأكملها. الحد الأقصى لإجمالي المعروض من عملات البيتكوين هو 21 مليون بيتكوين. سوف تتعلم المزيد عن "التعدين" و "بنات" في الفصول 7 و مكونات 10.The الدولة و Mempoolليست فريدة في هذا البرنامج. اختار Andrej الأسماء والتصميمات لتتناسب مع نموذج go-Ethereum المبسط ، بحيث يمكنك إلقاء نظرة سريعة على كود مصدر Ethereum الأساسي.

؟ ملخص

Blockchain هي قاعدة بيانات.

يتم تحديد توريد الرموز وأرصدة المستخدم الأولية وإعدادات blockchain العامة في ملف Genesis.

تشير أرصدة Genesis إلى حالة blockchain الأصلية ولم يتم تحديثها بعد ذلك.

تسمى تغييرات حالة قاعدة البيانات المعاملات (TX).

المعاملات هي أحداث الموضة القديمة التي تمثل الإجراءات داخل النظام.

⚒ كود الدراسة

الالتزام: 5d4b0b

لنتحدث عن الجشع.

04 | البشر طماعون

git checkout c4_caesar_transfer

الجشع النموذجي للأعمال

الأربعاء 27 مارس.

لقد استثمر بابا ياجا أكثر من اللازم. نسيت أن دفع إيجار شقتها كان قاب قوسين أو أدنى ، وليس لديها المال. بابا ياجا تتصل بمالك شقتها ، قيصر.

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

حالة استخدام blockchain رقم واحد هي الخدمات المصرفية. تهدف العديد من مشاريع blockchain إلى تحسين التبادل المحلي والدولي للأموال عبر ممرات العملات المختلفة (XRP). تركز المشاريع الأخرى على الحرية والهوية الذاتية السيادية (SSI) - وهي حركة رقمية تعترف بأنه يجب على الفرد امتلاك هويته وأمواله والتحكم فيها دون تدخل السلطات الإدارية أو الوسطاء المركزيين الآخرين. يسمح SSI للأشخاص بالتفاعل في العالم الرقمي بنفس الحرية والقدرة على الثقة كما يفعلون في العالم غير المتصل بالإنترنت. (Bitcoin / Ethereum) فيما يلي بعض الحقائق الممتعة التي تجعل blockchain مناسبًا تمامًا لاستبدال البنية التحتية المصرفية الحالية للبنك الذي تتعامل معه ، الشيء الجيد في الرموز الافتراضية هو قابليتها للاستبدال - أي قدرتها على التداول ، حيث تكون كل وحدة قابلة للاستخدام مثل التالى.يمكن إجراء نقل من حساب إلى حساب ببساطة عن طريق تغيير حالة قاعدة البيانات. العملات المشفرة قابلة للتداول على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ، ولا يمكنك تداول الأسهم مباشرة. تحتاج إلى المرور عبر وسيط يشارك بنسبة مئوية من إجمالي المعاملة كرسوم (1-3٪ إلى 7٪ متوسط ​​الربح السنوي). يستغرق التحويل المصرفي الدولي ما بين 3-10 أيام عمل ويمكن أن يكلف ما يصل إلى 5٪ من القيمة المحولة! إذا كنت ترسل 10000 دولار ، فقد تضطر إلى دفع ما يصل إلى 500 دولار. التكنولوجيا وراء الأربعين سنة الماضية؟ ملفات FTP + CSV ، هل تعتقد أن سوق الأسهم عادل؟ البنوك والمؤشرات والأسهم شديدة المركزية وتسيطر عليها الحكومات ومجموعات وول ستريت الخاصة. سوق مجاني؟ تتحكم وول ستريت في مقدار ارتفاع / انخفاض الأسعار في يوم واحد. على سبيل المثال ، أوقفت وول ستريت تداول "مؤشر S&P 500"بعد انخفاض بنسبة 7٪ لحماية المستثمرين وصناديق التحوط من خسارة الأموال من الأشخاص الذين يبيعون أسهمهم خلال مارس 2020 بعد أخبار COVID. بعد ذلك ، طبع بنك الاحتياطي الفيدرالي تريليونات الدولارات لأنفسهم لدعم سعر السهم. إذا كنت مطورًا يحب ادخار المال وتجنب الديون ، فإن مدخراتك تفقد قيمتها بين عشية وضحاها بنسبة غير معروفة حتى الآن. العديد من البلدان تذهب إلى عوائد سلبية ، منطقة غير مستكشفة مع عواقب غير معروفة. ماذا يعني هذا؟ قريباً سوف تضطر إلى الدفع للبنك للحفاظ على مدخراتك. التضخم في أفضل حالاته. أنت مجبر على إنفاق أموالك لدعم نظام لا تتحكم فيه.طبع بنك الاحتياطي الفيدرالي تريليونات الدولارات لأنفسهم لدعم سعر السهم. إذا كنت مطورًا يحب ادخار المال وتجنب الديون ، فإن مدخراتك تفقد قيمتها بين عشية وضحاها بنسبة غير معروفة حتى الآن. العديد من البلدان تذهب إلى عوائد سلبية ، منطقة غير مستكشفة مع عواقب غير معروفة. ماذا يعني هذا؟ قريباً سوف تضطر إلى الدفع للبنك للحفاظ على مدخراتك. التضخم في أفضل حالاته. أنت مجبر على إنفاق أموالك لدعم نظام لا تتحكم فيه.طبع بنك الاحتياطي الفيدرالي تريليونات الدولارات لأنفسهم لدعم سعر السهم. إذا كنت مطورًا يحب ادخار المال وتجنب الديون ، فإن مدخراتك تفقد قيمتها بين عشية وضحاها بنسبة غير معروفة حتى الآن. العديد من البلدان تذهب إلى عوائد سلبية ، منطقة غير مستكشفة مع عواقب غير معروفة. ماذا يعني هذا؟ قريبا سوف تضطر إلى الدفع للبنك للحفاظ على مدخراتك. التضخم في أفضل حالاته. أنت مجبر على إنفاق أموالك لدعم نظام لا تتحكم فيه.أنت مجبر على إنفاق أموالك لدعم نظام لا تتحكم فيه.أنت مجبر على إنفاق أموالك لدعم نظام لا تتحكم فيه.

⚒ 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!

بابا ياجا: ليس لدي أي فكرة عما قلته للتو ، لكن اذهب وافعل شيئًا غريب الأطوار ، أندريه!

؟حقائق ممتعة

يتلقى عمال تعدين Bitcoin و Ethereum أيضًا مكافآت كل 15 دقيقة تقريبًا لتشغيل خوادم blockchain (العقد) والتحقق من صحة المعاملات. كل 15 دقيقة ، يتلقى عامل منجم Bitcoin 12.5 BTC (100 ألف دولار في لحظة كتابة هذه الصفحة) لتغطية تكلفة خوادمه + تحقق بعض الأرباح. تستهلك شبكة البيتكوين الكثير من الكهرباء مثل بلد النمسا بأكمله. يمثل 0.29٪ من استهلاك الكهرباء السنوي في العالم ، ويستهلك سنويًا 76.84 تيراواط ساعة ، وينتج 36.50 مليون طن من انبعاثات الكربون من ثاني أكسيد الكربون (نيوزيلندا). المصدر: لماذا؟ سوف تتعلم المزيد لاحقًا (في الفصل 11) حيث ستبرمج خوارزمية تعدين البيتكوين من الصفر! ملاحظة: ستستهلك خوارزمية لدينا قدرًا أقل قليلاً من الكهرباء :)

؟ ملخص

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.

ما هو أحدث تغيير في قاعدة البيانات؟ آخر عمود تغير؟ تم إدراج الصف الأخير؟ إذا كان الأمر كذلك ، فكيف يمكن لأندريج معرفة الصف الذي تم حذفه مؤخرًا؟ إذا كانت الصفوف وحالة الجدول مرتبطة بإحكام ، وتعتمد ، ويعرف أيضًا باسم ، فإن تحديث الصف 1 سيولد جدولًا جديدًا ومختلفًا تمامًا ، فسيحقق Andrej ثباته.

كيف يمكنك معرفة ما إذا تم تغيير أي بايت في قاعدة البيانات؟

الثبات عبر وظائف التجزئة

التجزئة هي عملية أخذ إدخال سلسلة بطول عشوائي وإنتاج سلسلة تجزئة بطول ثابت. أي تغيير في المدخلات ، سينتج عنه تجزئة جديدة ومختلفة.

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

جربه: //play.golang.org/p/FTPUa7IhOCE

يتطلب Andrej أيضًا مستوى معينًا من الأمان لقاعدة البيانات الخاصة به ، لذلك قرر وظيفة Cryptographic Hash بالخصائص التالية:

  • إنها حتمية - نفس الرسالة تؤدي دائمًا إلى نفس التجزئة
  • 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%

لكن هذا كان مجرد إحماء سريع. تعد Blockchain تقنية واسعة النطاق ومليئة بالتحديات ، وستحتاج إلى كتاب كامل يشرح كيفية بناء النظام بالكامل وجميع مكوناته من البداية - لذلك كتبت واحدًا.

يمكنك متابعة القراءة في الفصل المجاني التالي في إصدار الرسائل الإخبارية الخاص بي من الكتاب الإلكتروني "The Blockchain Way of Programming".

07 | نموذج برمجة Blockchain

  • تحسين أداء قاعدة بيانات ثابتة
  • كتل دفعة + تجزئة + قائمة مرتبطة ⇒
  • الترحيل من TX.db إلى BLOCKS.db

التعلم: يمكنك إعادة تصميم قاعدة بيانات MVP الخاصة بك وإعادة تشكيلها في بنية blockchain.

تابع في البرنامج التعليمي: //web3.coach#book

شكرا للقراءة!