[Crypto] Python | 블록체인 이해하기

1. 기초 블록 만들기

블록은 각각의 데이터 값을 가진다

- timestamp : 언제 만들어 졌는지

- hash : 현재 블록의 해시 값

- previous hash :  이전 블록의 해시 값

- nonce : 논스

- transaction : 실제 데이터 정보인 트랜젝션

class Block:
	def __init__(self, transactions, previous_hash, nonce = 0):
    	self.timestamp = datetime.now()		#datetime.now()를 사용해서 현재 값을 timestamp
        self.transactions = transactions
        self.previous_hash = previous_hash
        self.nonce = nonce
        self.hash = self.generate_hash()	#generate_hash() 함수를 만들어서 해시를 생성

해시를 만드는 generate_hash()함수 만들기

해시처리하고싶은 정보를 sha256안에 넣고 (string이라면 encode()를 해주어야 함)

이를 hexdigest 함수를 사용하여 프린트 가능

from hashlib import sha256

test_content = 'test string for making hash'
test_hash = sha256(test_content.encode())
print(test_hash.hexdigest())

실제 Block클래스의 generate_hash() 함수

from datetime import datetime
from hashlib import sha256

class Block:
    def __init__(self, transactions, previous_hash, nonce =0):
        self.timestamp = datatime.now()
        self.transactions = transactions
        self.previous_hash = previous_hash
        self.nonce = nonce
        self.hash = self.generate_hash()
        
    def print_block(self):
        print("timestamp : ", self.timestamp)
        print("transactions : ", self.transactions)
        print("current hash : ", self.generate_hash())
        
    def generate_hash(self):
        block_contents = str(self.timestamp) + str(self.transactions) + str(self.previous_hash) + str(self.nonce)
        block_hash = sha256(block_contents.encode())
        return block_hash.hexdigest()

---

2. 블록체인 클래스 만들기

이전에 만든 블록을 가지고 실제로 이전 블록과 다음 블록을 연결한 BlockChain을 만든다.

블록 체인의 클래스들이 가져야 할 값과 메소드는 ?

- 모든 블록들의 list

- 모든 transaction들

- genesis_block을 만드는 메소드

- 블록을 추가하는 메소드

- chain validation ( 블록 체인 검증 )

init

블록체인 클래스에서 처음에 필요한 항목들을 __init__으로 초기화 해준다.

모든 블록을 저장할 chain list와 모든 transaction 데이터를 저장할 all_transactions를 추가해준다.

from block import Block

class Blockchain:
	def __init__(self):
    	self.chain = []
        self.all_transactions = []

genesis block

블록 체인의 첫 블록으로 이전 블록을 갖지 않는 유일한 블록

transactions(거래내역)과 이전 해시 값을 가질 필요가 없으므로 Block({},0)으로 생성이 가능

클래스가 사용될 때 바로 genesis block이 생성되도록 __init__안에 genesis_block()을 실행

from block import Block

class Blockchain:
	def __init__(self):
    	self.chain = []
        self.all_transactions = []
    
    def genesis_block(self):
    	transactions = {}
        block = Block(transactions, 0)
        self.chain.append(block)
        return self.chain

POW(proof of work)

새로운 블록을 추가하기 위해 블록체인의 작업증명 함수

새로운 블록이 추가될 때 block의 difficulty에 따라 nonce 값을 증가 시키며 해당 범위에 있는 hash 값을 찾는 작업이 필요

이를 내부함수로 만들어 자동으로 pow가 진행되도록 작성

pow는 difficulty(기본으로 2의 값)에 따라서 해당 해쉬를 찾기 위해 계속 nonce값을 더하면서 맞는 값을 찾아낸다.

ex) difficulty가 2인경우 (proof_of_work(block, difficulty=2)) 해쉬의 처음 두자리가 00으로 시작되는 해쉬값을 찾기 위해 계속 nonce를 더해간다.

from block import Block

class Blockchain:
	def __init__(self):
    	self.chain = []
        self.all_transactions = []
    
    def genesis_block(self):
    	transactions = {}
        block = Block(transactions, 0)
        self.chain.append(block)
        return self.chain
        
  ##########################
    def proof_of_work(self, block, difficulty=2):
    	proof = block.generate_hash()
        
        while proof[:2]!='0'*difficulty:
        	block.none +=1
            proof = block.generate_hash()
        return proof
  ##########################

block 추가하기

새로운 블록이 추가되는 add_block 메소드 추가

genesis block과는 다르게 이후 블록들은 transactions, 이전 hash값을 가진다.

from block import Block

class Blockchain:
	def __init__(self):
    	self.chain = []
        self.all_transactions = []
    
    def genesis_block(self):
    	transactions = {}
        block = Block(transactions, 0)
        self.chain.append(block)
        return self.chain
        
  ##########################
    def add_block(self, transactions):
    	previous_block_hash = self.chain[len(self.chain)-1].hash
        new_block = Block(transactions, previous_block_hash)
        proof = self.proof_of_work(new_block)
        self.chain.append(new_block)
        return proof, new_block
  ##########################
        
    def proof_of_work(self, block, difficulty=2):
    	proof = block.generate_hash()
        
        while proof[:2]!='0'*difficulty:
        	block.none +=1
            proof = block.generate_hash()
        return proof

Validate

validate가 현재는 안되는 상태기에 블록의 정보를 변경하더라도 해당 블록체인이 validate한지 알 수 없다.

간단한 validate_chain 메소드로 해당 블록체인의 위변조가 없었는지(hash값이 변경되지 않았는지) 확인 가능

from block import Block

class Blockchain:
	def __init__(self):
    	self.chain = []
        self.all_transactions = []
    
    def genesis_block(self):
    	transactions = {}
        block = Block(transactions, 0)
        self.chain.append(block)
        return self.chain
        
    def add_block(self, transactions):
    	previous_block_hash = self.chain[len(self.chain)-1].hash
        new_block = Block(transactions, previous_block_hash)
        proof = self.proof_of_work(new_block)
        self.chain.append(new_block)
        return proof, new_block
     
  ##########################
    def validate_chain(self):
    	for i in range(1, len(self.chain)):
        	current = self.chain[i]
            previous = self.chain[i-1]
            if current.hash != current.generate_hash():
            	print("블록의 현재 해시가 생성된 블록 해시와 동일하지 않습니다.")
                return False
            if privious.hash != previous.generate_hash():
            	print("이전 블록의 해시가 현재 블록에 저장된 이전 해시 값과 동일하지 않습니다.")
                return False
            if current.previous_hash != previous.hash:
            	return False
         return True
  ##########################
        
    def proof_of_work(self, block, difficulty=2):
    	proof = block.generate_hash()
        
        while proof[:2]!='0'*difficulty:
        	block.none +=1
            proof = block.generate_hash()
        return proof