基于Web3.0的区块链图片上传

开始前，我们先简单了解一下基本的概念，我大致归纳为以下几个点
什么是Web3.0，和区块链又有什么关系？（上回的文章不就派上用场了）

需求：开发一个基于Python的Web 3.0图片上传系统。这个系统将允许用户上传图片，并将图片存储在去中心化的网络上，同时记录交易信息在区块链上。
本就是写着玩的，想过要写成用户认证文件操作集成全套管理的，让他‘终将成为图片上传服务的最终解决方案’
实际下来却发现不是很实际，就作罢了，奈何我一直以来对图片这么执着

步骤概述

1. 环境设置：使用Python开发，安装必要的Python库。
2. IPFS集成：将图片上传到IPFS，获取图片的CID（Content Identifier）。
3. 区块链集成：将IPFS CID记录在区块链上。
4. Web接口：使用Flask创建一个Web接口，允许用户上传图片。

详细步骤

1. 环境设置

安装所需的Python库：

pip install flask web3 ipfshttpclient

2. IPFS集成

IPFS（InterPlanetary File System）是一种点对点的文件存储协议。我们可以使用ipfshttpclient库来与IPFS网络交互。

首先，确保你已经安装并运行了IPFS节点。如果还没有安装IPFS，可以在IPFS官网找到安装指南。

以下是上传图片到IPFS的代码示例：

import ipfshttpclient

def upload_to_ipfs(file_path):
    client = ipfshttpclient.connect('/ip4/127.0.0.1/tcp/5001')
    res = client.add(file_path)
    return res['Hash']

3. 区块链集成

使用web3.py库将IPFS CID记录到区块链上。我们将以太坊（Ethereum）作为示例区块链。

以下是一个简单的智能合约示例，用于存储IPFS CID：

pragma solidity ^0.8.0;

contract IPFSStorage {
    mapping(address => string[]) public userCIDs;

    function storeCID(string memory cid) public {
        userCIDs[msg.sender].push(cid);
    }

    function getCIDs() public view returns (string[] memory) {
        return userCIDs[msg.sender];
    }
}

编译并部署该合约后，使用以下Python代码与智能合约交互：

from web3 import Web3

# 连接到以太坊节点
w3 = Web3(Web3.HTTPProvider('http://localhost:8545'))

# 合约地址和ABI（在部署合约后获取）
contract_address = 'YOUR_CONTRACT_ADDRESS'
contract_abi = 'YOUR_CONTRACT_ABI'

contract = w3.eth.contract(address=contract_address, abi=contract_abi)

def store_cid_on_blockchain(cid, account, private_key):
    txn = contract.functions.storeCID(cid).buildTransaction({
        'from': account,
        'nonce': w3.eth.getTransactionCount(account),
        'gas': 2000000,
        'gasPrice': w3.toWei('50', 'gwei')
    })

    signed_txn = w3.eth.account.sign_transaction(txn, private_key=private_key)
    txn_hash = w3.eth.sendRawTransaction(signed_txn.rawTransaction)
    return txn_hash.hex()

4. Web接口

使用Flask创建一个Web接口来上传图片。

from flask import Flask, request, jsonify
import os

app = Flask(__name__)

@app.route('/upload', methods=['POST'])
def upload_file():
    if 'file' not in request.files:
        return jsonify({'error': 'No file part'})
    file = request.files['file']
    if file.filename == '':
        return jsonify({'error': 'No selected file'})

    if file:
        file_path = os.path.join('/path/to/save/uploads', file.filename)
        file.save(file_path)

        # 上传到IPFS
        cid = upload_to_ipfs(file_path)

        # 存储到区块链
        account = 'YOUR_ETHEREUM_ACCOUNT'
        private_key = 'YOUR_PRIVATE_KEY'
        txn_hash = store_cid_on_blockchain(cid, account, private_key)

        return jsonify({'cid': cid, 'transaction_hash': txn_hash})

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

上传成功后会返回一个HASH的值，这个就是图片在ipfs上的ID。
本地网关访问：ipfs://QmVJGX3FJPZsAgGMtJZoTt14XBj8QKhPwaaP4UfCcvYaN2 、ipfs://QmRF9mejyfq89vAJ5yfsBbmVY3RUcLqfSsVTAmAbS8U2xD
外网网关：https://ipfs.crossbell.io/ipfs/QmVJGX3FJPZsAgGMtJZoTt14XBj8QKhPwaaP4UfCcvYaN2 、https://ipfs.crossbell.io/ipfs/QmRF9mejyfq89vAJ5yfsBbmVY3RUcLqfSsVTAmAbS8U2xD

智能合约

我们将使用Solidity编写智能合约，用solc编译器编译合约，并使用web3.py库部署合约到以太坊网络。

1. 编写智能合约代码

首先，创建一个Solidity文件（如IPFSStorage.sol），并编写你的智能合约代码：

// IPFSStorage.sol
pragma solidity ^0.8.0;

contract IPFSStorage {
    mapping(address => string[]) public userCIDs;

    function storeCID(string memory cid) public {
        userCIDs[msg.sender].push(cid);
    }

    function getCIDs() public view returns (string[] memory) {
        return userCIDs[msg.sender];
    }
}

2. 编译智能合约

要编译Solidity智能合约，我们可以使用solc编译器。你可以通过以下命令安装Solidity编译器：

npm install -g solc

然后，使用以下命令编译智能合约：

solc --abi --bin IPFSStorage.sol -o build/

这将生成两个文件：IPFSStorage.abi（合约的ABI）和IPFSStorage.bin（合约的字节码）。

3. 部署智能合约

使用web3.py库部署合约。确保你已经运行了一个以太坊节点（如使用Ganache本地开发环境）。

首先，安装web3.py：

pip install web3

然后，编写并运行以下Python脚本来部署合约：

from web3 import Web3

# 连接到以太坊节点（使用Ganache本地节点为例）
w3 = Web3(Web3.HTTPProvider('http://127.0.0.1:7545'))

# 读取合约的ABI和字节码
with open('build/IPFSStorage.abi', 'r') as abi_file:
    contract_abi = abi_file.read()

with open('build/IPFSStorage.bin', 'r') as bin_file:
    contract_bytecode = bin_file.read()

# 设置部署账号和私钥（使用Ganache提供的账号）
deployer_account = '0xYourAccountAddress'
private_key = 'YourPrivateKey'

# 创建合约对象
IPFSStorage = w3.eth.contract(abi=contract_abi, bytecode=contract_bytecode)

# 构建交易
transaction = IPFSStorage.constructor().buildTransaction({
    'from': deployer_account,
    'nonce': w3.eth.getTransactionCount(deployer_account),
    'gas': 2000000,
    'gasPrice': w3.toWei('50', 'gwei')
})

# 签署交易
signed_txn = w3.eth.account.sign_transaction(transaction, private_key=private_key)

# 发送交易并获取交易哈希
txn_hash = w3.eth.sendRawTransaction(signed_txn.rawTransaction)
print(f'Transaction hash: {txn_hash.hex()}')

# 等待交易确认
txn_receipt = w3.eth.waitForTransactionReceipt(txn_hash)
print(f'Contract deployed at address: {txn_receipt.contractAddress}')

总结

编译智能合约生成的ABI和字节码用于与合约交互，部署合约则涉及到创建交易、签署交易并将交易发送到以太坊网络。部署成功后，可以通过交易回执获取合约地址，并使用这个地址与合约进行交互。