Transacciones: creación de una criptomoneda (4º Parte)

Hasta ahora esta serie se ha centrado en la creación de la cadena de bloques, la prueba de esfuerzo y la dificultad de minando. En este momento, la cadena de bloques que se ha construido simplemente es un registro que no puede ser alterado. En esta entrada se va a introducir el concepto de transacción gracias al cual se podrá crear una criptomoneda.

Las criptomonedas basadas en cadena de bloques son realmente transacciones entre cuentas. En la cadena de bloques se almacenan todas transacciones que han tenido lugar. Así se puede identificar aquellas que aún no han sido gastadas por su propietario. De modo que, el saldo en una cuenta, es la suma de las transacciones realizadas hacia la misma no gastadas.

Creación de una cuenta

Al igual que cuando se quiere trabajar con un banco tradicional para trabajar con una criptomoneda se ha de crear primero una cuenta. En el caso de las criptomonedas la cuenta no es más que la clave pública de un par de claves publica-privadas. En Python, estas pares de claves se pueden crear con la librería ecdsa:

from ecdsa import SigningKey

sk = SigningKey.generate()

private = sk.to_string().hex()
public = sk.get_verifying_key().to_string().hex()

La clave privada se ha de guardar en secreto ya que es la llave para poder gastar las transacciones. Por otro lado, la calve publica es la que se ha de comunicar a los usuarios para que nos puedan transferir saldo. Tanto la clave privada como la pública se han almacenado en formato hexadecimal. La clave privada es de la forma:

69b9c98919020b72fcb72c9497f9621148e016a73a12afc6

Por otro lado, la pública es:

c8b214f935445e44b3e716f3f501fe24d60f832d055221a30b0acaeb6a4ce4c34e22f805eee93216ec86b0439ac1503f

En este caso se ha utilizado el algoritmo SHA-1 de la familia Secure Hash Algorithm (SHA). Para una descripción de este algoritmo se puede consultar https://es.wikipedia.org/wiki/Secure_Hash_Algorithm.

Transacciones

Una transacción es un objeto que ha de contener las transacciones de entrada, las transacciones de salida, hash para identificar la transacción y la firma del propietario. Un objeto básico se puede definir utilizando el siguiente código

class Transaction:
    def __init__(self, inputs, outputs, key):
        self.inputs = inputs
        self.outputs = outputs
        self.hash_id = self.generate_transaction_id()

        self.sign(key)

def generate_transaction_id(self):
    transaction = []

    for outputs in self.outputs:
        transaction.append(outputs.address)
        transaction.append(outputs.amount)

    if self.inputs is not None:
        if isinstance(self.inputs, datetime):
            transaction.append('%s' % self.inputs)
        else:
            for inputs in self.inputs:
                if isinstance(inputs, InputTransaction):
                    transaction.append(inputs.hash_id)
                else:
                    transaction.append(inputs)

    return sha256(repr(transaction).encode('utf-8')).hexdigest()

def sign(self, key):
    signature_key = SigningKey.from_string(bytes.fromhex(key))
    self.signature = signature_key.sign(self.hash_id.encode('utf-8')).hex()

Antes de explicar el código anterior se ha de definir los objetos para las transacciones de entrada (InputTransaction) y las de salida (OutputTransaction). Las transacciones de entrada han de contener el hash de esta y el su índice, es decir:

class InputTransaction:
    def __init__(self, hash_id, index):
        self.hash_id = hash_id
        self.index = index

Por otro lado, la transacción de salir ha de contener la dirección a la que se realiza la trasferencia y la cantidad. Básicamente un objeto para este tipo de transacción seria:

class OutputTransaction:
    def __init__(self, address, amount):
        self.address = address
        self.amount = amount

En las transacciones de entrada no es necesario indicar la cuenta ni la cantidad, ya que estos datos se encuentran en la cadena de bloques.

Las operaciones transacciones de entrada no han estar previamente gastadas. Es decir, en un bloque anterior de la cadena de bloques no puede aparecer estas como entrada de una transacción. Por otro lado, la cantidad total de las transacciones de entrada ha de ser igual a las de salida. Es decir, no puede quedar dinero sin gastar, ya que la transacción se va a marcar como gastada. En el caso de que el ordénate no posea una transacción o conjunto de transacciones sin gastar que igualen el valor total de las transacciones de salida puede solucionar este problema creando una nueva transacción su propia cuenta. Estos procesos de validación se explicarán en una futura entrada.

Generación del hash para la transacción

A cada una de las transacciones se le ha de calcular su hash. Este valor es el que la identifica de forma única. En el código anterior este proceso se realiza en el método generate_transaction_id. Básicamente en el proceso se adjuntan las direcciones y cantidades de salida junto el hash de las transacciones de entrada. A este conjunto de datos se le calcula su hash utilizando en este caso el algoritmo SHA-256.

Firmado de hash

Finalmente, el hash es firmado por el propietario de las operaciones entrantes. Solamente es necesario firmar el hash, ya que en el caso de que alguien modifique alguno de los datos (como las cuentas a las que se realiza la transacción) el hash no seria valido. La firma se realiza con la clave privada que ha de mantenerse en secreto.

A la hora de validar las transacciones simplemente se ha de comprobar que la firma es valida y pertenece al propietario legitimo de la cuenta ordenante.

Conclusiones

En esta entrada se ha explicado el concepto de transacción, imprescindible para la creación de una criptomoneda. También se ha implementado en Python los objetos necesarios para utilización en la cadena de bloques que se esta construyendo. Queda pendiente para una futura entrada la explicación del proceso de validación de estas transacciones.

Imágenes: Pixabay (mmi9)