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# coding: UTF-8
import hashlib
import json
from textwrap import dedent
from time import time
from urllib.parse import urlparse
from uuid import uuid4
import requests
from flask import Flask, jsonify, request
class Blockchain(object):
def __init__(self):
self.chain = []
self.current_transactions = []
self.nodes = set()
self.new_block(previous_hash=1, proof=100)
def register_node(self, address):
"""
ノードリストに新しいノードを加える
:param address: <str> ノードのアドレス 例: 'http://192.168.0.5:5000'
:return: None
"""
parsed_url = urlparse(address)
self.nodes.add(parsed_url.netloc)
def valid_chain(self, chain):
"""
ブロックチェーンが正しいかを確認する
:param chain: <list> ブロックチェーン
:return: <bool> True であれば正しく、 False であればそうではない
"""
last_block = chain[0]
current_index = 1
while current_index < len(chain):
block = chain[current_index]
print(f'{last_block}')
print(f'{block}')
print("\n--------------\n")
# ブロックのハッシュが正しいかを確認
if block['previous_hash'] != self.hash(last_block):
return False
# プルーフ・オブ・ワークが正しいかを確認
if not self.valid_proof(last_block['proof'], block['proof']):
return False
last_block = block
current_index += 1
return True
def resolve_conflicts(self):
"""
これがコンセンサスアルゴリズムだ。ネットワーク上の最も長いチェーンで自らのチェーンを
置き換えることでコンフリクトを解消する。
:return: <bool> 自らのチェーンが置き換えられると True 、そうでなれけば False
"""
neighbours = self.nodes
new_chain = None
# 自らのチェーンより長いチェーンを探す必要がある
max_length = len(self.chain)
# 他のすべてのノードのチェーンを確認
for node in neighbours:
response = requests.get(f'http://{node}/chain')
if response.status_code == 200:
length = response.json()['length']
chain = response.json()['chain']
# そのチェーンがより長いか、有効かを確認
if length > max_length and self.valid_chain(chain):
max_length = length
new_chain = chain
# もし自らのチェーンより長く、かつ有効なチェーンを見つけた場合それで置き換える
if new_chain:
self.chain = new_chain
return True
return False
def new_block(self, proof, previous_hash=None):
"""
ブロックチェーンに新しいブロックを作る
:param proof: <int> プルーフ・オブ・ワークアルゴリズムから得られるプルーフ
:param previous_hash: (オプション) <str> 前のブロックのハッシュ
:return: <dict> 新しいブロック
"""
block = {
'index': len(self.chain) + 1,
'timestamp': time(),
'transactions': self.current_transactions,
'proof': proof,
'previous_hash': previous_hash or self.hash(self.chain[-1]),
}
# 現在のトランザクションリストをリセット
self.current_transactions = []
self.chain.append(block)
return block
def new_transaction(self, sender, recipient, amount):
"""
次に採掘されるブロックに加える新しいトランザクションを作る
:param sender: <str> 送信者のアドレス
:param recipient: <str> 受信者のアドレス
:param amount: <int> 量
:return: <int> このトランザクションを含むブロックのアドレス
"""
self.current_transactions.append({
'sender': sender,
'recipient': recipient,
'amount': amount,
})
return self.last_block['index'] + 1
@property
def last_block(self):
# チェーンの最後のブロックをリターンする
return self.chain[-1]
@staticmethod
def hash(block):
"""
ブロックの SHA-256 ハッシュを作る
:param block: <dict> ブロック
:return: <str>
"""
# 必ずディクショナリ(辞書型のオブジェクト)がソートされている必要がある。そうでないと、一貫性のないハッシュとなってしまう
block_string = json.dumps(block, sort_keys=True).encode()
return hashlib.sha256(block_string).hexdigest()
def proof_of_work(self, last_proof):
"""
シンプルなプルーフ・オブ・ワークのアルゴリズム:
- hash(pp') の最初の4つが0となるような p' を探す
- p は前のプルーフ、 p' は新しいプルーフ
:param last_proof: <int>
:return: <int>
"""
proof = 0
while self.valid_proof(last_proof, proof) is False:
proof += 1
return proof
@staticmethod
def valid_proof(last_proof, proof):
"""
プルーフが正しいかを確認する: hash(last_proof, proof)の最初の4つが0となっているか?
:param last_proof: <int> 前のプルーフ
:param proof: <int> 現在のプルーフ
:return: <bool> 正しければ true 、そうでなれけば false
"""
guess = f'{last_proof}{proof}'.encode()
guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest()
return guess_hash[:4] == "0000"
# ノードを作る
# Flaskについて詳しくはこちらを読んでほしい http://flask.pocoo.org/docs/0.12/quickstart/#a-minimal-application
app = Flask(__name__)
# このノードのグローバルにユニークなアドレスを作る
node_identifire = str(uuid4()).replace('-', '')
# ブロックチェーンクラスをインスタンス化する
blockchain = Blockchain()
# メソッドはGETで/mineエンドポイントを作る
@app.route('/mine', methods=['GET'])
def mine():
# 次のプルーフを見つけるためプルーフ・オブ・ワークアルゴリズムを使用する
last_block = blockchain.last_block
last_proof = last_block['proof']
proof = blockchain.proof_of_work(last_proof)
# プルーフを見つけたことに対する報酬を得る
# 送信者は、採掘者が新しいコインを採掘したことを表すために"0"とする
blockchain.new_transaction(
sender="0",
recipient=node_identifire,
amount=1,
)
# チェーンに新しいブロックを加えることで、新しいブロックを採掘する
block = blockchain.new_block(proof)
response = {
'message': '新しいブロックを採掘しました',
'index': block['index'],
'transactions': block['transactions'],
'proof': block['proof'],
'previous_hash': block['previous_hash'],
}
return jsonify(response), 200
# メソッドはPOSTで/transactions/newエンドポイントを作る。メソッドはPOSTなのでデータを送信する
@app.route('/transactions/new', methods=['POST'])
def new_transaction():
values = request.get_json()
# POSTされたデータに必要なデータがあるかを確認
required = ['sender', 'recipient', 'amount']
if not all(k in values for k in required):
return 'Missing values', 400
# 新しいトランザクションを作る
index = blockchain.new_transaction(values['sender'], values['recipient'], values['amount'])
response = {'message': f'トランザクションはブロック {index} に追加されました'}
return jsonify(response), 201
# メソッドはGETで、フルのブロックチェーンをリターンする/chainエンドポイントを作る
@app.route('/chain', methods=['GET'])
def full_chain():
response = {
'chain': blockchain.chain,
'length': len(blockchain.chain),
}
return jsonify(response), 200
@app.route('/nodes/register', methods=['POST'])
def register_node():
values = request.get_json()
nodes = values.get('nodes')
if nodes is None:
return "Error: 有効ではないノードのリストです", 400
for node in nodes:
blockchain.register_node(node)
response = {
'message': '新しいノードが追加されました',
'total_nodes': list(blockchain.nodes),
}
return jsonify(response), 201
@app.route('/nodes/resolve', methods=['GET'])
def consensus():
replaced = blockchain.resolve_conflicts()
if replaced:
response = {
'message': 'チェーンが置き換えられました',
'new_chain': blockchain.chain
}
else:
response = {
'message': 'チェーンが確認されました',
'chain': blockchain.chain
}
return jsonify(response), 200
# port5000でサーバーを起動する
if __name__ == '__main__':
app.run(host='0.0.0.0', port=5001)