So erstellen Sie eine Blockchain von Grund auf neu mit Go

Einführung

Wissen Sie, was Blockchain ist, da Web 3.0 und Blockchain von Tag zu Tag mehr Mainstream werden? Kennen Sie die technischen Vorteile und Anwendungsfälle?

Das Ziel dieses Tutorials ist es, die Blockchain-Technologie aus technischer Sicht einzuführen, indem eine von Grund auf neu erstellt wird.

Vergessen Sie alles, was Sie über Blockchain in den sozialen Medien gehört haben. Jetzt erstellen Sie ein Blockchain-System von Grund auf Null, um die Vor- und Nachteile dieser verteilten Peer-to-Peer-Technologie wirklich zu verstehen.

Machen Sie sich anschließend selbst ein Bild über die Zukunft und die Vorteile. Spoiler-Alarm: Sie werden sich in die Programmierung von Blockchain-Software verlieben.

Wie?

Sie werden die Geschichte eines Softwareentwicklers verfolgen, der seine lokale Bar durch die Implementierung der Blockchain-Technologie für sein Zahlungssystem revolutionieren möchte.

Obwohl Blockchain mehrere unbestreitbare Anwendungsfälle hat, sind Zahlungen derzeit die Anwendung Nummer eins. Dies liegt daran, dass Banken immer noch auf einer ineffizienten, 40 Jahre alten Infrastruktur arbeiten, die mit CSV-Dateien und FTP betrieben wird.

Die Geschichte enthält viele lustige und faszinierende Fakten über das gesamte Blockchain-Ökosystem und verschiedene Protokolle wie Bitcoin, Ethereum und XRP.

Was werden Sie in diesem Tutorial bauen, lernen und tun?

  • Sie richten ein Go-Projekt auf Ihrem lokalen Computer ohne vorherige Erfahrung mit GoLang ein
  • Sie generieren und verteilen Ihre ersten Blockchain-Token
  • Sie entwickeln eine CLI-gesteuerte Datenbank in Go von Grund auf neu
  • Sie erfahren, wie wenig Rechte Benutzer an ihren Lieblings-Apps haben
  • Sie werden das Hauptwertversprechen der Blockchain entdecken
  • Sie machen Ihre Datenbank mit einer sicheren kryptografischen Hash-Funktion unveränderlich

Also lasst uns anfangen und in unsere Geschichte springen.

⭐ Treffen Sie den Protagonisten Andrej.

Andrej ist bei Nacht Barbesitzer und bei Tag Softwareentwickler in einer kleinen slowakischen Stadt namens Bardejov.

Andrej hat es satt:

  • Programmieren solider, altmodischer PHP / Java / Javascript-Anwendungen
  • Vergessen, wie viel Geld ihm seine Freunde und Kunden für all die unbezahlten Wodka-Aufnahmen am Freitagabend schulden
  • Verbringen Sie Zeit damit, Münzen zu sammeln und zu zählen, Wechselgeld zurückzugeben und im Allgemeinen COVID-19-exponierte Banknoten zu berühren
  • Pflege verschiedener Plastikchips für Tischfußball, Dart, Billard und Poker

Andrej würde gerne:

  • Haben Sie eine perfekte überprüfbare Historie der Aktivitäten und Verkäufe der Bar , um sicherzustellen , dass seine Bar den Steuervorschriften entspricht
  • Verwandeln Sie seine Bar in eine autonome, zahlungseffiziente, dezentrale und sichere Umgebung, der seine Kunden vertrauen und von der sie profitieren können

Sein Ziel ist es, ein einfaches Programm zu schreiben und alle Guthaben seiner Kunden in virtueller Form zu halten.

Andrej teilt hier seine Gedanken:

"Jeder neue Kunde gibt mir Bargeld und ich werde ihm einen entsprechenden Betrag meiner digitalen Token (Münzen / Kryptowährung) gutschreiben. Die Token repräsentieren eine Geldeinheit innerhalb und außerhalb der Bar.

Die Benutzer verwenden die Token für alle Funktionen der Bar, z. B. für das Bezahlen von Getränken, das Ausleihen und Ausleihen an ihre Freunde sowie das Spielen von Tischtennis, Poker und Kicker.

Eine Bar mit Blockchain-Token zu haben, bringt meinen Kunden eine Menge Wert. Im Gegensatz zu meiner Konkurrenz und anderen Bars in dieser Straße, in denen die Kunden nur Geld ausgeben und dafür einen Kater bekommen, haben meine Bar-Kunden, die die Token der Bar halten, Aktionärsrechte.

Ähnlich wie beim Besitz eines großen Teils der Aktien eines Unternehmens wie Apple oder Microsoft können die Kunden, die diese Bar-Token besitzen, entscheiden, wie die Bar funktioniert, indem sie abstimmen und entscheiden über:

  • Getränkepreise
  • Öffnungszeiten
  • neue Funktionen (TV, Jukebox ...)
  • Innen- und Außendesign
  • Gewinnverteilung
  • etc.

Oh, das wird ein Programmiertraum!

Ich werde die Token nennen: Die Blockchain Bar Token, TBB! ""

Nachdem Andrej seinen Traum geteilt hat, fangen wir an.

Inhaltsverzeichnis

  • Bedarf
  • Richten Sie das Projekt ein
  • 01 | Die MVP-Datenbank
  • 02 | Mutieren des globalen DB-Status
  • 03 | Monolithisches Ereignis gegen Transaktion
  • 04 | Menschen sind gierig
  • 05 | Warum wir Blockchain brauchen
  • 06 | L'Hash de Immutable
  • Nächste Schritte

Bedarf

Lassen Sie uns in unser Tutorial eintauchen. Ich empfehle mehr als 2 Jahre Programmiererfahrung in Java / PHP / Javascript oder einer anderen Sprache ähnlich wie Go.

If you want to get a good quick intro to go, here's a free course that'll get you started.

You can also complete the official 17 lectures of A Tour Of Go to get familiar with the language syntax and basic concepts (~20 mins).

Why Go?

Because like blockchain, it's a fantastic technology for your overall programming career. Go is a trendy language and Go devs are better paid than the average Java/PHP/Javascript positions.

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 kompiliert auch in Binärform, was es sehr portabel macht.

Richten Sie das Projekt ein

Dieser Artikel verfügt über ein dediziertes Open-Source-Github-Repository mit vollständigem Quellcode, sodass Sie den Code kompilieren und das Programm auf Ihrem eigenen lokalen Computer ausführen können.

Wenn Sie in einem Kapitel oder einer bestimmten Codezeile stecken bleiben, erstellen Sie in diesem Repository ein Github-Problem, das Ihr Problem beschreibt, und ich werde Ihnen so schnell wie möglich helfen!

↓ Besuchen Sie das Github-Repository und befolgen Sie die Installationsanweisungen ↓

web3coach / the-blockchain-bar-newsletter-edition Der Quellcode für die ersten 7 Kapitel des eBooks „The Blockchain Way of Programming“. - web3coach / the-blockchain-bar-newsletter-edition web3coach GitHub

01 | Die MVP-Datenbank

git checkout c1_genesis_json

Andrej beherrschte in den 90er Jahren relationale SQL-Datenbanken. Er weiß, wie man erweiterte Datenmodelle erstellt und die SQL-Abfragen optimiert.

It's time for Andrej to catch up with innovation and start building Web 3.0 software.

Luckily, after reading "The Lean Startup" book last week, Andrej feels like he shouldn't over-engineer the solution just yet. Hence, he chooses a simple but effective JSON file for the bar's MVP database.

In the beginning, there was a primitive centralized database.

? Summary

Blockchain is a database.

User 1, Andrej

Monday, March 18.

Andrej generates 1M utility tokens.

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

Die erste Genesis Ether (ETH) in der Ethereum-Blockchain wurde auf die gleiche Weise wie Andrejs Utility-Token erstellt und an frühe Investoren und Entwickler verteilt. 2017, während eines ICO-Booms (Initial Coin Offerings) im Ethereum-Blockchain-Netzwerk, schrieben und gründeten die Projektgründer präsentierte Investoren Whitepaper. Ein Whitepaper ist ein technisches Dokument, in dem ein komplexes Problem und eine mögliche Lösung beschrieben werden, um eine bestimmte Angelegenheit aufzuklären und zu erläutern. In der Welt der Blockchains dient ein Whitepaper dazu, die Spezifikationen für das Aussehen und Verhalten dieser bestimmten Blockchain nach ihrer Entwicklung zu skizzieren. Blockchain-Projekte wurden zwischen 10 und 300 Millionen Euro pro Whitepaper aufgebrachtIm Gegenzug für Geld (die ICO "Finanzierung") würden Investorennamen in die anfänglichen "Genesis Balances" aufgenommen, ähnlich wie es Andrej getan hat. Die Hoffnungen der Anleger durch ein ICO sind, dass die Genesis-Münzen an Wert gewinnen und dass die Teams die umrissene Blockchain liefern. Natürlich werden nicht alle Whitepaper-Ideen verwirklicht. Massive Investitionen, die durch unklare oder unvollständige Ideen verloren gegangen sind, sind der Grund, warum Blockchain in diesen ICOs in den Medien negativ aufgenommen wurde und warum einige es immer noch als Hype betrachteten. Die zugrunde liegende Blockchain-Technologie ist jedoch fantastisch und nützlich, wie Sie in diesem Buch weiter erfahren werden. Es wurde nur von einigen schlechten Schauspielern missbraucht.

? Zusammenfassung

Blockchain ist eine Datenbank.

Die Tokenversorgung, die anfänglichen Benutzerguthaben und die globalen Blockchain-Einstellungen, die Sie in einer Genesis-Datei definieren.

02 | Mutieren des globalen DB-Status

git checkout c2_db_changes_txt

Tote Partei

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

Blockchain ICO-Projekte (anfängliche Münzangebote basierend auf Whitepapers) verteilen die Genesis-Token häufig mit unterschiedlichen Boni, je nachdem, wie viele davon Sie kaufen und wie früh Sie dies tun. Teams bieten frühen "Teilnehmern" im Durchschnitt 10-40% Bonus. Das Wort "Investor" wird vermieden, sodass die gesetzlichen Regulierungsbehörden die Token nicht als Sicherheit betrachten. Projekte würden argumentieren, dass ihr Hauptprodukt, Blockchain-Token, als "fliegende Treuepunkte" fungieren. Die "Teilnehmer" machten später sogar 1000% ihres Investitionsverkaufs an die Öffentlichkeit durch einen Austausch einige Monate später.

?Zusammenfassung

Blockchain ist eine Datenbank.

Die Tokenversorgung, die anfänglichen Benutzerguthaben und die globalen Blockchain-Einstellungen, die Sie in einer Genesis-Datei definieren.

Die Genesis-Salden geben den ursprünglichen Blockchain-Status an und werden danach nie mehr aktualisiert.

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

Der versehentliche Verlust von Kundendaten ist heutzutage ein Standard-Samstag in der Unternehmenswelt. Blockchain behebt dieses Problem, indem der Datenspeicher dezentralisiert wird. Der Trick, den Andrej in das Programm eingebrannt hat, indem er die Kontostandsüberprüfung für als Belohnungen markierte TXs überspringt. Bitcoin und Ethereum funktionieren auf die gleiche Weise. Der Saldo des Kontos, das einen Block abgebaut hat, steigt aus heiterem Himmel, da die gesamte Inflation des Token-Angebots die gesamte Kette betrifft. Das Gesamtangebot an Bitcoins ist auf 21 Mio. BTC begrenzt. Weitere Informationen zu "Mining" und "Blöcken" finden Sie in den Kapiteln 7 und 10. Die Komponenten State und Mempoolsind nicht nur für dieses Programm. Andrej wählte die Namen und Designs passend zu einem vereinfachten go-Ethereum-Modell aus, damit Sie einen Blick in den Kern-Quellcode von Ethereum werfen können.

? Zusammenfassung

Blockchain ist eine Datenbank.

Die Tokenversorgung, die anfänglichen Benutzerguthaben und die globalen Blockchain-Einstellungen werden in einer Genesis-Datei definiert.

Die Genesis-Salden geben an, wie der ursprüngliche Blockchain-Status war, und werden danach nie mehr aktualisiert.

Die Änderungen des Datenbankstatus werden als Transaktionen (TX) bezeichnet.

Transaktionen sind altmodische Ereignisse, die Aktionen innerhalb des Systems darstellen.

⚒ Studiencode

Festschreiben: 5d4b0b

Reden wir über Gier.

04 | Menschen sind gierig

git checkout c4_caesar_transfer

Typische Geschäftsgier

Mittwoch, 27. März.

BabaYaga hat etwas zu viel investiert. Sie vergaß, dass ihre Wohnungsmiete gleich um die Ecke war und sie hat das Geld nicht. BabaYaga ruft ihren Wohnungseigentümer Caesar an.

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

Der Blockchain-Anwendungsfall Nummer eins ist das Bankwesen. Viele Blockchain-Projekte zielen darauf ab, den nationalen und internationalen Geldaustausch über verschiedene Währungskorridore (XRP) zu optimieren. Andere Projekte konzentrieren sich auf Freiheit und selbstsouveräne Identität (SSI) - eine digitale Bewegung, die erkennt, dass eine Person ihre Identität und ihr Geld besitzen und kontrollieren sollte ohne die dazwischenliegenden Verwaltungsbehörden oder andere zentralisierte Vermittler. Mit SSI können Menschen in der digitalen Welt mit der gleichen Freiheit und Vertrauensfähigkeit interagieren wie in der Offline-Welt. (Bitcoin / Ethereum) Hier sind einige interessante Fakten, warum Blockchain perfekt zum Ersetzen der aktuellen Bankinfrastruktur Ihrer Bank geeignet ist. Das Gute an virtuellen Token ist ihre Fungibilität - dh ihre Fähigkeit, gehandelt zu werden, wobei jede Einheit so nutzbar ist wie die Nächster.Eine Übertragung von Konto zu Konto kann durch einfaches Ändern des Datenbankstatus erfolgen. Kryptowährungen sind rund um die Uhr handelbar. Sie können nicht direkt mit Aktien handeln. Sie müssen sich an einen Broker wenden, der einen Prozentsatz der gesamten Transaktion als Gebühr abdeckt (1-3% bis 7% durchschnittlicher Jahresgewinn). Eine internationale Überweisung dauert zwischen 3-10 Werktagen und kann bis zu 5% kosten des übertragenen Wertes! Wenn Sie 10.000 US-Dollar senden, müssen Sie möglicherweise bis zu 500 US-Dollar bezahlen. Die Technologie hinter den letzten 40 Jahren? FTP + CSV-Dateien. Halten Sie die Börse für fair? Banken, Indizes und Aktien sind stark zentralisiert und werden von Regierungen und privaten Wall Street-Gruppen kontrolliert. Freier Markt? Die Wall Street kontrolliert, um wie viel die Preise an einem einzigen Tag springen / fallen können. Beispielsweise hat die Wall Street den Handel mit dem "S & P 500 Index" gestoppt.nach einem Rückgang von 7%, um ihre Anleger und Hedgefonds davor zu schützen, Geld von Leuten zu verlieren, die ihre Aktien im März 2020 nach COVID-Nachrichten verkaufen. Danach druckte die FED Billionen Dollar für sich, um den Aktienkurs zu stützen. Wenn Sie ein Entwickler sind, der gerne Geld spart und Schulden vermeidet, haben Ihre Ersparnisse über Nacht um einen noch unbekannten Prozentsatz an Wert verloren. Viele Länder erzielen negative Renditen, ein unerforschtes Gebiet mit unbekannten Konsequenzen. Was bedeutet das? Bald müssen Sie die Bank bezahlen, um Ihre Ersparnisse zu behalten. Inflation von ihrer besten Seite. Sie müssen Ihr Geld ausgeben, um ein System zu unterstützen, das Sie nicht kontrollieren.Die FED druckte Billionen Dollar für sich, um den Aktienkurs zu stützen. Wenn Sie ein Entwickler sind, der gerne Geld spart und Schulden vermeidet, haben Ihre Ersparnisse über Nacht um einen noch unbekannten Prozentsatz an Wert verloren. Viele Länder erzielen negative Renditen, ein unerforschtes Gebiet mit unbekannten Konsequenzen. Was bedeutet das? Bald müssen Sie die Bank bezahlen, um Ihre Ersparnisse zu behalten. Inflation von ihrer besten Seite. Sie müssen Ihr Geld ausgeben, um ein System zu unterstützen, das Sie nicht kontrollieren.Die FED druckte Billionen Dollar für sich, um den Aktienkurs zu stützen. Wenn Sie ein Entwickler sind, der gerne Geld spart und Schulden vermeidet, haben Ihre Ersparnisse über Nacht um einen noch unbekannten Prozentsatz an Wert verloren. Viele Länder erzielen negative Renditen, ein unerforschtes Gebiet mit unbekannten Konsequenzen. Was bedeutet das? Bald müssen Sie die Bank bezahlen, um Ihre Ersparnisse zu behalten. Inflation von ihrer besten Seite. Sie müssen Ihr Geld ausgeben, um ein System zu unterstützen, das Sie nicht kontrollieren.Sie müssen Ihr Geld ausgeben, um ein System zu unterstützen, das Sie nicht kontrollieren.Sie müssen Ihr Geld ausgeben, um ein System zu unterstützen, das Sie nicht kontrollieren.

⚒ 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: Ich habe keine Ahnung, was du gerade gesagt hast, aber mach dein geekiges Ding, Andrej!

Wissenswertes

Bitcoin- und Ethereum-Miner erhalten außerdem alle ~ 15 Minuten Belohnungen für das Ausführen der Blockchain-Server (Knoten) und das Überprüfen von Transaktionen. Alle 15 Minuten erhält ein Bitcoin-Miner 12,5 BTC (100.000 USD zum Zeitpunkt des Schreibens dieser Seite), um die Serverkosten + zu decken Das Bitcoin-Netzwerk verbraucht so viel Strom wie das gesamte Land Österreich. Es macht 0,29% des weltweiten jährlichen Stromverbrauchs aus. Jährlich verbraucht es 76,84 TWh und erzeugt einen CO2-Fußabdruck von 36,50 Mio. t (Neuseeland). Quelle. Warum? Sie werden später (in Kapitel 11) mehr darüber erfahren, wo Sie einen Bitcoin-Mining-Algorithmus von Grund auf neu programmieren! PS: Unser Algorithmus verbraucht etwas weniger Strom :)

? Zusammenfassung

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.

Was ist die letzte DB-Änderung? Letzte Spalte geändert? Letzte eingefügte Zeile? Wenn ja, wie kann Andrej wissen, welche Zeile kürzlich gelöscht wurde? Wenn die Zeilen und der Tabellenstatus eng miteinander verbunden wären, würde eine abhängige Aktualisierung von Zeile 1 eine völlig neue, andere Tabelle erzeugen, und Andrej würde seine Unveränderlichkeit erreichen.

Wie können Sie feststellen, ob sich ein Byte in einer Datenbank geändert hat?

Unveränderlichkeit über Hash-Funktionen

Beim Hashing wird eine Zeichenfolge mit beliebiger Länge eingegeben und eine Hash-Zeichenfolge mit fester Länge erstellt. Jede Änderung der Eingabe führt zu einem neuen, anderen Hash.

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

Probieren Sie es aus: //play.golang.org/p/FTPUa7IhOCE

Andrej benötigt auch ein gewisses Maß an Sicherheit für seine Datenbank, sodass er sich für eine kryptografische Hash-Funktion mit den folgenden Eigenschaften entscheidet:

  • es ist deterministisch - dieselbe Nachricht führt immer zu demselben 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!