ブロックチェーン基盤

1. Bitcoin Core (Bitcoin Foundation)
https://bitcoin.org/ja/download
ビットコインリファレンス実装
Proof of Work

2. Ethereum (Ethereum Foundation)
https://www.ethereum.org/
分散型アプリケーションDapps構築
Proof of Stake

3. Hyperledger Fabric (Hyperledger Project)
https://www.hyperledger.org/projects/fabric
P2P分散レッジャー技術基盤
Practical Byzantine Fault Tolerance

4. Corda (R3 CEV)
https://www.corda.net/
金融向け分散型台帳基盤

5. Chain Open Standard 1 (Chain.inc)
https://www.openchainproject.org/get-started
ブロックチェーン暗号化など

6. mijin (テックビューロ)
https://mijin.io/
プライベート型ブロックチェーン

7. Orb1 (Orb)
https://imagine-orb.com/
定期的に取引を確定させることで、決済完了性を確保

8. Eris (Eris Industries)
https://erisindustries.com/
パーミッション型ブロックチェーン

——–
スマートコントラクト、電子署名・ハッシュ関数、コンセンサスアルゴリズム、P2Pネットワーク

——–
誰でも参加型(パブリック型)、信頼する参加者のみに絞り込むか(コンソーシアム型、プライベート型)
->参加者形態により、マイニング、ブロックチェーン閲覧、ブロック生成、マイニング報酬 などが異なる

——–
ブロックチェーンブロック
-> 前ブロックヘッダのハッシュ値、ナンス、トランザクション群のハッシュ
-> トランザクションの内容

分散型台帳 – Decentralized ledger

– データベースデータが、ブロックチェーン技術によってネットワークを介して共有される
– 分散型台帳では、書き込み要求があった場合、全システムで共有
– 複数のユーザから同じデータに対して書き込み要求があった場合は予めルールを決める。ただし合意形成に時間がかかる
– コンセンサスアルゴリズムは様々
– 結果的に、一つのシステムにアクセスしているように見える

e.x. 貿易業務(ステークホルダーが多い)

– ブロックチェーンは分散型台帳以外にも、海外送金、IoT連携などでも期待されている
– ビットコインは取引記録の承認を行った参加者に手数料が与えられる
— 新しいブロックは、直前のブロックのハッシュ値、プルーフオブワーク、n個の取引記録
– 国際送金には、送金・決済時に一時的に法定通貨から仮想通貨に変換する(1.9%程度でできるところがある)

ビットコインの仕組み

– ビットコインが生み出す「報酬」によってシステムコストを補う
– ブロックチェーンのブロック生成で報酬を得る
– 1ブロックあたり25BTC
– ビットコインでは10分間に1ブロックだけ生成される仕組み
– 報酬は全てのマイニング業者で分けている
– ビットコインの処理性能が決まっている(1秒間に最大7取引?)
– BTCはシステム維持費用をマイニングとういうBTCのエコシステムに取り込んでいる

大手マイニング業者 BitFury
https://bitfury.com/

Blockchain その2

– blockchainでは、ジェネシスブロックを含め、一つ前のハッシュを保持して、新しいトランザクションを作る
– 一つのブロックのハッシュ計算に時間がかかるようにすれば、新しく作られるまでに、それまでのハッシュ計算を書き換えられるリスクが減る、
– ブロックを改良する(適当な数字を加えるなど)

import hashlib
import json
import datetime

class Block:
	def __init__(self, index, timestamp, transaction, previous_hash):
		self.index = index 
		self.timestamp = timestamp 
		self.transaction = transaction 
		self.previous_hash = previous_hash 
		self.difficulty = 4
		self.property_dict = {str(i): j for i, j in self.__dict__.items()}
		self.now_hash = self.calc_hash()
		self.proof = None 
		self.proof_hash = None 

	def check_proof(self, nonce):
		proof_string = self.now_hash + str(nonce)
		calced = hashlib.sha256(proof_string.encode("ascii")).hexdigest()
		if calced[:self.difficulty:].count('0') == self.difficulty:
			self.proof_hash = calced 
			return True
		else:
			return False

	def mining(self):
		proof = 0
		while True:
			if self.check_proof(proof):
				break
			else:
				proof += 1
		return proof  


	def calc_hash(self):
		block_string = json.dumps(self.property_dict, sort_keys=True).encode('ascii')
		return hashlib.sha256(block_string).hexdigest()

# def new_transaction(sender, recipient, amount):
# 	transaction = {
# 		"差出人": sender,
# 		"宛先": recipient,
# 		"金額": amount,
# 	}
# 	return transaction

block_chain = []
block = Block(0, 0, [], "-")
block.proof = block.mining()
block_chain.append(block)

for i in range(5):
 
    block = Block(i+1, str(datetime.datetime.now()), ["適当なトランザクション"], block_chain[i].now_hash)
    block.proof = block.mining()
    block_chain.append(block)
 
for block in block_chain:
    for key, value in block.__dict__.items():
        print(key, ':', value)
    print("")

[vagrant@localhost python]$ python app.py
previous_hash : –
timestamp : 0
index : 0
proof_hash : 0000a63ece63ab6bc14791cf8bb4930b57f3e102c97040c1ac94c01c7a7bcb4c
property_dict : {‘previous_hash’: ‘-‘, ‘timestamp’: 0, ‘index’: 0, ‘difficulty’: 4, ‘transaction’: []}
difficulty : 4
transaction : []
now_hash : d1f0dc2f2526d9873c958cac696cd4f64b230ebcfcc8537a0bf94645cc2760de
proof : 30621

previous_hash : d1f0dc2f2526d9873c958cac696cd4f64b230ebcfcc8537a0bf94645cc2760de
timestamp : 2019-10-19 14:58:19.290332
index : 1
proof_hash : 0000f827f0eb3f6445cfcdad5ad49f70ad1a3a5821664a003dbcc79b89312acf
property_dict : {‘previous_hash’: ‘d1f0dc2f2526d9873c958cac696cd4f64b230ebcfcc8537a0bf94645cc2760de’, ‘timestamp’: ‘2019-10-19 14:58:19.290332’, ‘index’: 1, ‘difficulty’: 4, ‘transaction’: [‘適当なトランザクション’]}
difficulty : 4
transaction : [‘適当なトランザクション’]
now_hash : a325c83c16377f143b2c18f5658dc3e4963e9c48cfc823641160ff02fe2e285a
proof : 59756

previous_hash : a325c83c16377f143b2c18f5658dc3e4963e9c48cfc823641160ff02fe2e285a
timestamp : 2019-10-19 14:58:19.677796
index : 2
proof_hash : 0000e93839e2be3b31a26ede35f120605d32923f870aab38a7a2593d43e76377
property_dict : {‘previous_hash’: ‘a325c83c16377f143b2c18f5658dc3e4963e9c48cfc823641160ff02fe2e285a’, ‘timestamp’: ‘2019-10-19 14:58:19.677796’, ‘index’: 2, ‘difficulty’: 4, ‘transaction’: [‘適当なトランザクション’]}
difficulty : 4
transaction : [‘適当なトランザクション’]
now_hash : 003c134be0ba4b6118ad86e9914c266980546bd6379a7a2bf94c6cbd3acf1285
proof : 54445

previous_hash : 003c134be0ba4b6118ad86e9914c266980546bd6379a7a2bf94c6cbd3acf1285
timestamp : 2019-10-19 14:58:20.040778
index : 3
proof_hash : 0000f10e20ef472e1c37ed8cd666f25f5483f0f5e5b97a7cc93823f4a82b3a56
property_dict : {‘previous_hash’: ‘003c134be0ba4b6118ad86e9914c266980546bd6379a7a2bf94c6cbd3acf1285’, ‘timestamp’: ‘2019-10-19 14:58:20.040778’, ‘index’: 3, ‘difficulty’: 4, ‘transaction’: [‘適当なトランザクション’]}
difficulty : 4
transaction : [‘適当なトランザクション’]
now_hash : 07ed3179113ea8b90f71189df0a5fe14d86640899b50c2682b7cd0a6259e5d1c
proof : 9815

previous_hash : 07ed3179113ea8b90f71189df0a5fe14d86640899b50c2682b7cd0a6259e5d1c
timestamp : 2019-10-19 14:58:20.096824
index : 4
proof_hash : 0000e2f39590f8aca4422e913d174dbb4ffe3ce94ecb75648e6681627d317a4b
property_dict : {‘previous_hash’: ’07ed3179113ea8b90f71189df0a5fe14d86640899b50c2682b7cd0a6259e5d1c’, ‘timestamp’: ‘2019-10-19 14:58:20.096824’, ‘index’: 4, ‘difficulty’: 4, ‘transaction’: [‘適当なトランザクション’]}
difficulty : 4
transaction : [‘適当なトランザクション’]
now_hash : 85bf9eab363c3f0c0e6fec320e19699a64d760a7fd8bea992e07b3bb62348d64
proof : 72875

previous_hash : 85bf9eab363c3f0c0e6fec320e19699a64d760a7fd8bea992e07b3bb62348d64
timestamp : 2019-10-19 14:58:20.540764
index : 5
proof_hash : 0000da7db9dc07627d53e6c4f9eba2e76f3c7f3bb7cdd1bdb32c4f3242918397
property_dict : {‘previous_hash’: ’85bf9eab363c3f0c0e6fec320e19699a64d760a7fd8bea992e07b3bb62348d64′, ‘timestamp’: ‘2019-10-19 14:58:20.540764’, ‘index’: 5, ‘difficulty’: 4, ‘transaction’: [‘適当なトランザクション’]}
difficulty : 4
transaction : [‘適当なトランザクション’]
now_hash : 131259e11a3679e3f06612e06ea80d13f8bc2b82478a9408a0ad142692ab6fe4
proof : 14094

class.__dict__[‘attribute’]

class Test(object):
	def __init__(self):
		self.test = 1

t = Test()
print(t.__dict__['test'])

[vagrant@localhost python]$ python app.py
1

クラスのattributeには、class.__dict__[‘attribute’]というアクセス方法がある
呼び出しの方法で便利なのね。

pythonのclassととコンストラクタ

基本型

class Tea:
	def test(self):
		print("this is mugicha")

tea = Tea()
tea.test()

[vagrant@localhost python]$ python app.py
this is mugicha

メソッドの中で、インスタンスが生成されるときに自動的に呼び出されるメソッドのことをコンストラクタと言う。
コンストラクタを定義する際には、initというメソッドを作成する

class Tea:
	def __init__(self, num):
		self.num = num; 

	def test(self):
		print("this is mugicha v{}".format(self.num))

tea = Tea(2)
tea.test()

[vagrant@localhost python]$ python app.py
this is mugicha v2

selfはインスタンス自身を表す

python datetime

datetimeのオブジェクト
datetime(year, month, day, hour=0, minute=0, second=0, microsecond=0, tzinfo=None)

import datetime 

dt_now = datetime.datetime.now()
print(dt_now)

print(type(dt_now))

print(dt_now.year)
print(dt_now.minute)
print(dt_now.microsecond)

[vagrant@localhost python]$ python app.py
2019-10-18 13:18:20.323816

2019
18
323816

datetimeあたりだと、言語ごとの違いも然程ないでしょうね。

python json

jsonモジュールを使用すると、Json形式のファイルや文字列をパースして、dictなどのオブジェクトとして読み込める。

import json
from collections import OrderedDict 
import pprint 

s = r'{"C": "\u3042", "A": {"i":1, "j":2}, "B":[{"X":1, "Y":10}, {"X":2, "Y": 20}]}'

print(s)

d = json.loads(s)

pprint.pprint(d, width=40)

print(type(d))

[vagrant@localhost python]$ python main.py
{“C”: “\u3042”, “A”: {“i”:1, “j”:2}, “B”:[{“X”:1, “Y”:10}, {“X”:2, “Y”: 20}]}
{‘A’: {‘i’: 1, ‘j’: 2},
‘B’: [{‘X’: 1, ‘Y’: 10},
{‘X’: 2, ‘Y’: 20}],
‘C’: ‘あ’}

Python hashlib

hashlib: セキュアハッシュやメッセージダイジェスト用の様々なアルゴリズムを実装。sha256は有名ですよね。
e.x. sha1, sha224, sha256, sha384, sha512, RSA md5

コンストラクタがあり、ハッシュオブジェクトを返す

import hashlib 
m = hashlib.sha256()
m.update(b"National Security Agency")
print(m.digest())

print(m.digest_size)
print(m.block_size)

[vagrant@localhost python]$ python main.py
b’t\xc6!\xc4\xd2\xd3W&r4\xa2\xe2\xa9\x1f\x15k\xb9\xf1\x08\xa9\x10\xb6\xd2\xb5\xe6\x05|\xe2d\x81\xc8\xe6′
32
64

sha224で実行すると
b’\xe9\xf0\xee\xd4F\xd0;-MM\xa1\xc9\x8cY\x05\x1c\x81H\xde8\x95\x94\x0f\xcb\x13he\x89′

hash.update()でオブジェクトを更新
“b”でエンコード
よく使われるのは、md5とsha256

Blockchain その1

こちらのコードを分解していきます。

import hashlib
import json
import datetime

class Block:
	def __init__(self, index, timestamp, transaction, previous_hash):
		self.index = index 
		self.timestamp = timestamp 
		self.transaction = transaction 
		self.previous_hash = previous_hash 
		self.property_dict = {str(i): j for i, j in self.__dict__.items()}
		self.now_hash = self.calc_hash()

	def calc_hash(self):
		block_string = json.dumps(self.property_dict, sort_keys=True).encode('ascii')
		return hashlib.sha256(block_string).hexdigest()

def new_transaction(sender, recipient, amount):
	transaction = {
		"差出人": sender,
		"宛先": recipient,
		"金額": amount,
	}
	return transaction

block_chain = []
genesis_block = Block(0, 0, 0, "-")
block_chain.append(genesis_block)

transaction = new_transaction("タロウ", "花子", 100)
new_block = Block(1, str(datetime.datetime.now()), transaction, block_chain[0].now_hash)
block_chain.append(new_block)

for key, value in genesis_block.__dict__.items():
	print(key, ':', value)

print("")

for key, value in new_block.__dict__.items():
	print(key, ':', value)

[vagrant@localhost python]$ python app.py
property_dict : {‘transaction’: 0, ‘index’: 0, ‘previous_hash’: ‘-‘, ‘timestamp’: 0}
now_hash : 49f3a23af19229c5a1a12611bdb590f742154a5d11b5018f3f01b740800a5c20
transaction : 0
index : 0
previous_hash : –
timestamp : 0

property_dict : {‘transaction’: {‘宛先’: ‘花子’, ‘差出人’: ‘タロウ’, ‘金額’: 100}, ‘index’: 1, ‘previous_hash’: ’49f3a23af19229c5a1a12611bdb590f742154a5d11b5018f3f01b740800a5c20′, ‘timestamp’: ‘2019-10-18 10:55:22.499513’}
now_hash : b9b57282d7387add7e66d6209f06e4c132ec01cfece9615067bdffeb7b8f4c30
transaction : {‘宛先’: ‘花子’, ‘差出人’: ‘タロウ’, ‘金額’: 100}
index : 1
previous_hash : 49f3a23af19229c5a1a12611bdb590f742154a5d11b5018f3f01b740800a5c20
timestamp : 2019-10-18 10:55:22.499513