TP1 — Implémentation d'une mini-blockchain en Python (2h)

Objectifs

• Implémenter les structures de données fondamentales d'une blockchain pour en comprendre le fonctionnement interne.

Exercice 1 — Structure d'un bloc

En Python, définir une classe Bloc avec les attributs : index, horodatage, transactions (liste de chaînes simples), hash_precedent, nonce, et une méthode calculer_hash() utilisant hashlib.sha256 sur la concaténation des attributs pertinents.

import hashlib
import time

class Bloc:
    def __init__(self, index, transactions, hash_precedent):
        self.index = index
        self.horodatage = time.time()
        self.transactions = transactions
        self.hash_precedent = hash_precedent
        self.nonce = 0
        self.hash = self.calculer_hash()

    def calculer_hash(self):
        contenu = f"{self.index}{self.horodatage}{self.transactions}{self.hash_precedent}{self.nonce}"
        return hashlib.sha256(contenu.encode()).hexdigest()

Exercice 2 — Chaînage des blocs

Implémenter une classe Blockchain gérant une liste de blocs, avec une méthode creer_bloc_genese() (premier bloc, hash_precedent = "0") et une méthode ajouter_bloc(transactions) créant un nouveau bloc référençant le hash du dernier bloc de la chaîne.

Exercice 3 — Vérification d'intégrité

Implémenter une méthode est_valide() qui parcourt la chaîne et vérifie, pour chaque bloc : que son hash correspond bien à calculer_hash() recalculé, et que son hash_precedent correspond bien au hash du bloc précédent. Tester en modifiant volontairement une transaction d'un bloc intermédiaire et en vérifiant que est_valide() détecte l'altération.

Exercice 4 — Arbre de Merkle simplifié

Implémenter une fonction racine_merkle(transactions) qui, à partir d'une liste de transactions (chaînes de caractères), construit récursivement l'arbre de Merkle (hachage des transactions deux par deux jusqu'à une racine unique) et renvoie la racine. Intégrer cette racine dans le calcul du hash du bloc (exercice 1) à la place de la concaténation brute des transactions.

À rendre

Le script Python complet, avec une démonstration : création d'une chaîne de 5 blocs, vérification de validité, altération d'un bloc et nouvelle vérification montrant la détection de l'altération.

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Dr. Zakaria Sawadogo — École Polytechnique de Ouagadougou