Diseño y Prototipado de un Simulador Modular Blockchain de Código Abierto y Uso Libre Para Investigación está inspirado por la academia y el auge que ha tenido la tecnología Blockchain en diferentes ámbitos. Blockchain representa una revolución tecnología que viene con gran variedad de aplicaciones y usos casi ilimitados. Por este motivo analizar su comportamiento con diferentes configuraciones y situaciones significa un gran beneficio para optimizar su proceso en el área aplicada. 	
El problema a resolver está basado en el campo de la programación donde no existen muchas herramientas que permitan ver en funcionamiento las variaciones posibles de configuración y composición en un sistema Blockchain.
Nuestro objetivo realizando este proyecto es Diseñar y prototipar un sistema Blockchain Modular que pueda simular el comportamiento de intercambio de moneda como Bitcoin, incluyendo una estructura lógica que le permita evolucionar y poder implementar un sistema más complejo como Ethereum con el uso de contratos inteligentes.
La solución propuesta en este proyecto consiste en 3 pilares: Estructura, Comunicación y Despliegue con la herramienta de contenedores virtuales llamada Docker. El primer pilar del proyecto hacer referencia al diseño y prototipado de un Simulador Blockchain el cual su estructura sea orientada a la modularidad y de código abierto para la investigación bajo el lenguaje de programación JAVA y el paradigma de desarrollo orientado objetos.En el segundo pilar nos referimos a la comunicación Peer2Peer. Este proceso será desarrollado mediante la aplicación llamada SCRIBE bajo la librería FreePastry de Java. Toda información es transmitida mediante una estructura JSON usando la librería JACKSON de JAVA. Por último, tenemos el pilar de la virtualización de Docker, este consiste en que cada nodo va a ser un contenedorel cual se podrá comunicar con los otros contenedores (nodos) que sean definidos en el archivo de configuración de Docker

Cadenas Mantilla, William Ricardo

Cuentas Martínez, David Andrés

Herrera Ariza, Yennifer Paola

Spanish

“Diseño y Prototipado de un Simulador Modular Blockchain de Código Abierto y Uso Libre Para Investigación” está inspirado por parte de la academia y el gran auge que ha tenido la tecnología Blockchain. Blockchain representa una revolución tecnología que viene con gran variedad de aplicaciones y usos casi ilimitados. Por este motivo analizar su comportamiento con diferentes configuraciones y situaciones significa un gran beneficio para optimizar su proceso cual haya sido el área aplicada. 	
En el ámbito de la programación de sistemas Blockchain existen muchas combinaciones posibles, pero no existen muchas herramientas que permitan ver en funcionamiento las variaciones posibles en su configuración y composición en un sistema que no haya sido desplegado.
Nuestro objetivo realizando este proyecto es Diseñar y prototipar un sistema Blockchain Modular que pueda simular el comportamiento de intercambio de moneda como Bitcoin, incluyendo una estructura lógica que le permita evolucionar y poder implementar un sistema más complejo como Ethereum con el uso de contratos inteligentes e intercambiar otros bienes digitales, sin excluir el registro de información en la cadena de bloques. 
La solución propuesta en este proyecto consiste en 3 pilares. El primer pilar del proyecto hace referencia al diseño y prototipado de un Simulador Blockchain el cual su estructura sea orientada a la modularidad y de código abierto para la investigación bajo el lenguaje de programación JAVA y el paradigma de desarrollo orientado objetos. En el segundo pilar nos referimos a la comunicación Peer2Peer. Este proceso será desarrollado mediante la aplicación llamada SCRIBE bajo la librería FreePastry de Java. Toda información es transmitidas mediante una estructura JSON usando la librería JACKSON de JAVA. Por último, tenemos el pilar de la virtualización de Docker, este consiste en que cada nodo va a ser un contenedor el cual se podrá comunicar con los otros contenedores mediante la docker network

Cuentas Martinez, David Andres

Repositorio Digital de la Universidad del Norte

William Ricardo Cadenas Mantilla wcadenas@uninorte.edu.coYennifer Paola Herrera Ariza yenniferh@uninorte.edu.coDavid Andrés  Cuentas Martinez dacuentas@uninorte.edu.coAsesor  Pedro M. Wightman, Ph. D. pwightman@uninorte.edu.coAsesor Ricardo Villanueva Polanco, Ph. D. rpolanco@uninorte.edu.coEl uso de la Blockchain como tecnología para preservar datos de forma inmutable y descentralizada ha tenido un auge en los últimos años, puesto que las tecnologías o implementaciones más famosas como Bitcoin y Ethereum han demostrado su valor con el incremento de los bienes que se intercambian en dichas plataformas [1]. Se propone un proyecto de código abierto disponible en Github que cumple y sienta las bases para conformar un simulador robusto que pueda servir para investigación y simulaciones en el ámbito académico.1. INTRODUCCIÓNEn el desarrollo y análisis de Blockchain existen muchas combinaciones posibles.  Sin embargo, la cantidad de herramientas que permiten  ver el funcionamiento y que faciliten el estudio de estas combinaciones es muy baja [2]. El problema principal es la falta de un simulador Blockchain modular que permita al desarrollador poder combinar, agregar e incluso editar las configuraciones del sistema para ver su comportamiento ante 2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMADiseñar y prototipar un sistema Blockchain modular que en primera instancia pueda simular el comportamiento de intercambio de moneda como Bitcoin, pero su estructura lógica le permita evolucionar y poder implementar un sistema más complejo como Ethereum con contratos inteligentes e intercambiar otros bienes digitales o registrar información en la cadena de bloques, dejando el código desarrollador como código abierto. 4. OBJETIVO GENERAL1. Identificar las variables y componentes claves para el diseño del simulador de Blockchain a través de la revisión sistemática de la literatura. 2. Diseñar la arquitectura del sistema modular que permita la integración de los diferentes componentes para simular un intercambio de monedas tipo Blockchain. 3. Desarrollar una comunicación Peer To Peer para la conexión de los nodos a la red de Blockchain. 4. Desarrollar el prototipo del simulador Blockchain con una estructura basada en contenedores. 5. Publicar la implementación del prototipo de código abierto, para que siga siendo mejorada y sirva de ejemplo para futuras investigaciones. 5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS6. MODELADO DE DATOSDurante el desarrollo del proyecto se utilizó Scrum como metodología ágil            La implementación de esta metodología ayudó para realizar los objetivos de forma ordenada y secuencial, además promovió una buena comunicación entre los  involucrados  para alcanzar el éxito de este proyecto.3. METODOLOGÍALa cadena Blockchain es una lista de bloques donde por lo menos siempre habrá un bloque (Génesis Block).   Los bloques son conformados por transacciones a guardar en la Blockchain y  estas son generadas por medio de una Wallet  y almacenadas en la TransactionPool  que tienen los mineros que forman la red.  Los SmartContracts son ejecutados por los mineros. Estos contratos  por motivos de modularidad son extendidos de una clase padre la cual tiene funciones que pueden ser editadas para ingresar lógica personalizada.1) Modularidad para desarrollar e implementar SmartContracts en la Blockchain desarrollada. 2) Archivo configurable para la variación de parámetros y cambiar el comportamiento de la Blockchain desarrollada. 3) Transferencia de información por medio de conexión Peer To Peer implementado la librería FreePastry con Scribe. 4) Despliegue de nodos a la red Blockchain por medio de Docker.8. RESULTADOSEl código desarrollado durante la elaboración de este proyecto es de carácter publico y abierto. Se puede encontrar en el siguiente enlace: https://github.com/DavidCuentasMar/ModularJavaBlockchain 9. REPOSITORIOInicialmente, debemos decir que desde la revisión sistemática de la literatura, se pudo obtener información muy importante y actual de cual es el uso más popular de las Blockchain hoy en día y su potencial a futuro, por tal motivo la idea del proyecto y su objetivo principal de aportar una implementación que se pueda progresar a través del tiempo  se logró satisfactoriamente.  Dicho lo anterior, los objetivos específicos se llevaron a cabo y dejaron como precedente un repositorio de código abierto en la plataforma Github, el cual, si es progresado y mejorado a partir de las bases sentadas en este proyecto, tiene la capacidad de convertirse en una herramienta poderosa para probar e implementar nuevas funcionalidades y algoritmos que nos aporten datos y resultados para determinar parámetros óptimos de construcción para futuros sistemas basados en la tecnología de Blockchain. 10. CONCLUSIONES[1] R. Zhang, R. Xue, y L. Liu, «Security and Privacy on Blockchain», ACM Comput. Surv., vol. 52, n.o 3, pp. 1-34, jul. 2019, doi: 10.1145/3316481. [2] B.-J. Butijn, D. A. Tamburri, y W.-J. Van Den Heuvel, «Blockchains: A Systematic Multivocal Literature Review», ACM Comput. Surv., vol. 53, n.o 3, pp. 1-37, jul. 2020, doi: 10.1145/3369052. REFERENCIASCuando una transacción es generada se procede inmediatamente a ser  transmitida a toda la red y es almacenada en la TransactionPool que tiene cada minero.    Una vez que cierta cantidad de transacciones  sean almacenadas el minero, este empieza a generar el bloque candidato iterando sobre cada una de ellas y ejecutando el Smart Contract asociado.  El minero añade su bloque a la cadena local y comparte a la red el bloque que ha generado. Además siempre estará escuchando los bloques propagados para validarlos y si son exitosos se añaden a la cadena de bloques.La red es iniciada por un primer nodo el cual si es el primero crear un canal de comunicación usando la librería FreePastry por medio de Scribe con el objetivo de usar este medio para la transferencia de datos entre todos los nodos de la red. Una vez que este nodo es iniciado procede a crear la cadena y el bloque génesis. Además, estará atento a identificar peticiones para distribuir dicha cadena que este tiene.  Cuando un nodo es añadido a la red hace una petición para sincronizar la cadena y una vez que la cadena haya sido sincronizada completa y exitosamente el nodo estará disponible para recibir las transacciones de la red. 7. PROCEDIMIENTODiseño y Prototipado de un Simulador Modular Blockchain de Código Abierto y Uso Libre para Investigación

Diseño y Prototipado de un Simulador Modular Blockchain de Código Abierto y Uso Libre para Investigación

William Ricardo Cadenas Mantila wcadenas@uninorte.edu.coYennifer Paola Herera Ariza yenniferh@uninorte.edu.coDavid Andres  Cuentas Martinez dacuentas@uninorte.edu.coAsesor  Pedro M. Wightman, Ph. D. pwightman@uninorte.edu.coAsesor Ricardo Villanueva Polanco rpolanco@uninorte.edu.coEl uso de la Blockchain como tecnología para preservar datos de forma inmutable y descentralizada ha tenido un auge en los últimos años, puesto que las tecnologías o implementaciones más famosas como Bitcoin y Etherum han demostrado su valor con el incremento de los bienes que se intercambian en dichas plataformas [1]. Se propone un proyecto de código abierto disponible en Github que cumple y sienta las bases para conformar un simulador robusto que pueda servir para investigación y simulaciones en el ámbito académico.1. INTRODUCCIÓNEn el desarrollo y análisis de Blockchain existen muchas combinaciones posibles.  Sin embargo, la cantidad de herramientas que permiten  ver el funcionamiento y que faciliten el estudio de estas combinaciones es muy baja [2]. El problema principal es la falta de un simulador Blockchain modular que permita al desarrollador poder combinar, agregar e incluso editar las configuraciones del sistema para ver su comportamiento ante 2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMADiseñar y prototipar un sistema Blockchain modular que en primera instancia pueda simular el comportamiento de intercambio de moneda como Bitcoin, pero su estructura lógica le permita evolucionar y poder implementar un sistema más complejo como Etherum con contratos inteligentes e intercambiar otros bienes digitales o registrar información en la cadena de bloques, dejando el código desarrollador como código abierto. 4. OBJETIVO GENERAL1. Identificar las variables y componentes claves para el diseño del simulador de Blockchain a través de la revisión sistemática de la literatura. 2. Diseñar la arquitectura del sistema modular que permita la integración de los diferentes componentes para simular un intercambio de monedas tipo blockchain. 3. Desarrollar una comunicación Peer To Peer para la conexión de los nodos a la red de Blockchain. 4. Desarrollar el prototipo del simulador Blockchain con una estructura basada en contenedores. 5. Publicar la implementación del prototipo de código abierto, para que siga siendo mejorada y sirva de ejemplo para futuras investigaciones. 5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS6. MODELADO DE DATOSDurante el desarrollo del proyecto se utilizó Scrum como metodología ágil            La implementación de esta metodología ayudó para realizar los objetivos de forma ordenada y secuencial, además promovió una buena comunicación entre los  involucrados  para alcanzar el éxito de este proyecto.3. METODOLOGÍALa cadena Blockchain es una lista de bloques donde por lo menos siempre habrá un bloque (Génesis Block).   Los bloques son conformados por transacciones a guardar en la Blockchain y  estas son generadas por medio de una Wallet  y almacenadas en la TransactionPool  que tienen los mineros que forman la red.  Los SmartContracts son ejecutados por los mineros. Estos contratos  por motivos de modularidad son extendidos de una clase padre la cual tiene funciones que pueden ser editadas para ingresar lógica personalizada.1) Modularidad para desarrollar e implementar SmartContracts en la Blockchain desarrollada. 2) Archivo configurable para la variación de parámetros y cambiar el comportamiento de la Blockchain desarrollada. 3) Transferencia de información por medio de conexión Peer To Peer implementado la librería FreePastry con Scribe. 4) Despliegue de nodos a la red Blockchain por medio de Docker.8. RESULTADOSEl código desarrollado durante la elaboración de este proyecto es de carácter publico y abierto. Se puede encontrar en el siguiente enlace: https://github.com/DavidCuentasMar/ModularJavaBlockchain 9. REPOSITORIOInicialmente, debemos decir que desde la revisión sistemática de la literatura, se pudo obtener información muy importante y actual de cual es el uso más popular de las Blockchain hoy en día y su potencial a futuro, por tal motivo la idea del proyecto y su objetivo principal de aportar una implementación que se pueda progresar a través del tiempo  se logró satisfactoriamente.  Dicho lo anterior, los objetivos específicos se llevaron a cabo y dejaron como precedente un repositorio de código abierto en la plataforma Github, el cual, si es progresado y mejorado a partir de las bases sentadas en este proyecto, tiene la capacidad de convertirse en una herramienta poderosa para probar e implementar nuevas funcionalidades y algoritmos que nos aporten datos y resultados para determinar parámetros óptimos de construcción para futuros sistemas basados en la tecnología de Blockchain. 10. CONCLUSIONES[1] R. Zhang, R. Xue, y L. Liu, «Security and Privacy on Blockchain», ACM Comput. Surv., vol. 52, n.o 3, pp. 1-34, jul. 2019, doi: 10.1145/3316481. [2] B.-J. Butijn, D. A. Tamburri, y W.-J. Van Den Heuvel, «Blockchains: A Systematic Multivocal Literature Review», ACM Comput. Surv., vol. 53, n.o 3, pp. 1-37, jul. 2020, doi: 10.1145/3369052. REFERENCIASCuando una transacción es generada se procede inmediatamente a ser  transmitida a toda la red y es almacenada en la TransactionPool que tiene cada minero.    Una vez que cierta cantidad de transacciones  sean almacenadas el minero, este empieza a generar el bloque candidato iterando sobre cada una de ellas y ejecutando el Smart Contract asociado.  El minero añade su bloque a la cadena local y comparte a la red el bloque que ha generado. Además siempre estará escuchando los bloques propagados para validarlos y si son exitosos se añaden a la cadena de bloques.La red es iniciada por un primer nodo el cual si es el primero crear un canal de comunicación usando la librería FreePastry por medio de Scribe con el objetivo de usar este medio para la transferencia de datos entre todos los nodos de la red. Una vez que este nodo es iniciado procede a crear la cadena y el bloque génesis. Además, estará atento a identificar peticiones para distribuir dicha cadena que este tiene.  Cuando un nodo es añadido a la red hace una petición para sincronizar la cadena y una vez que la cadena haya sido sincronizada completa y exitosamente el nodo estará disponible para recibir las transacciones de la red. 7. PROCEDIMIENTODiseño y Prototipado de un Simulador Modular Blockchain de Código Abierto y Uso Libre para Investigación

Yennifer PaolaHerera Arizayenniferh@uninorte.edu.coDavid Andres Cuentas Martinezdacuentas@uninorte.edu.coAsesorWilson Nietownieto@uninorte.edu.coWiliam RicardoCadenas Mantilawcadenas@uninorte.edu.coEl uso de la Blockchain como tecnología para preservar datos de forma inmutable y descentralizada ha tenido un huge al alza en los últimos años, puesto que las tecnologías o implementaciones más famosas como Bitcoin y Etherum han demostrado su valor con el incremento de los bienes que se intercambian en dichas plataformas[1]. Se propone un proyecto de código abierto dispo-nible en Github que cumple y sienta las bases para conformar un simulador robusto que pueda servir para investigación y simulaciones en el ámbito académico.1. INTRODUCCIÓNEn el desarrolo y análisis de Blockchain existen muchascombinaciones posibles.  Sin embargo, la cantidad deherramientas que permiten ver el funcionamiento y que faciliten el estudio de estas combinaciones es muy baja [2]. El problemaprincipal es la falta de un simulador blockchain modular quepermita al desarrolador poder combinar, agregar e incluso editar las configuraciones del sistema para ver su comportamiento ante estos nuevos cambios.2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMADiseñar y prototipar un sistema Blockchain modular que enprimera instancia pueda simular el comportamiento deintercambio de moneda como Bitcoin, pero su estructura lógica le permita evolucionar y poder implementar un sistema máscomplejo como Etherum con contratos inteligentes eintercambiar otros bienes digitales o registrar información en la cadena de bloques, dejando el codigo desarrolador como código abierto. 4. OBJETIVO GENERAL1. Identificar las variables y componentes claves para el diseño del simulador de blockchain a través de la revisión sistemática de la literatura.2. Diseñar la arquitectura del sistema modular que permita la in-tegración de los diferentes componentes para simular un inter-cambio de monedas tipo blockchain.3. Desarrolar una comunicación Peer to Peer para la conexión de los nodos a la red de blockchain.4. Desarrolar el prototipo del simulador blockchain con una es-tructura basada en contenedores.5. Publicar la implementación del prototipo de código abierto, para que siga siendo mejorada y sirva de ejemplo para futuras investigaciones.5. OBJETIVOS ESPECIFICOS6. MODELADO DE DATOSDurante el desarrolo del proyecto se utilizó Scrum comometodología ágil La implementación de esta metodología ayudó para realizar los objetivos de forma ordenada y secuencial, además promovió una buena comunicación entre los  involucrados  para alcanzar el éxito de este proyecto3. METODOLIGÍALa cadena Blockchain es una lista de bloques donde por lo menos siempre habrá un bloque (Génesis Block). Los bloques son conformados por transacciones a guardar en la blockchain y  estas songeneradas por medio de una Walet  y almacenadas en la TransactionPool  que tienen los mineros que forman la red.Los SmartContracts son ejecutados por los mineros. Estos contratos  por motivos de modularidad son extendidos de una clase padre la cual tiene funciones que pueden ser editadas para ingresar  logica personalizadaDiseño y Prototipado de un Simulador Modular Blockchainde Código Abierto y Uso Libre para Investigación1) Modularidad para desarrolar e implementar SmartContracts en la blockchain desarrolada2) Archivo configurable para la variación de parámetros y cam-biar el comportamiento de la blockchain desarolada3) Transferencia de información por medio de conexión PeerTo-Peer implementado la librería FreePastry con Scribe4) Despliegue de nodos a la red Blockchain por medio de Docker8. RESULTADOSEl codigo desarrolado durate la elaboración de este proyecto es de carácter publico y abierto. Se puede encontrar en el siguiente enlace:https://github.com/DavidCuentasMar/ModularJavaBlockchain9. REPOSITORIOInicialmente, debemos decir que desde la revisión sistemática de la literatura, se pudo obtener información muy importante y actual de cual es el uso más popular de las blockchain hoy en día y su potencial a futuro, por tal motivo la idea del proyecto y su ob-jetivo principal de aportar una implementación que se pueda pro-gresar a través del tiempo  se logró satisfactoriamente. Dicho lo anterior y para concluir, los objetivos específicos se le-varon a cabo y dejaron como precedente un repositorio de código abierto en la plataforma Github, el cual, si es progresado y mejo-rado a partir de las bases sentadas en este proyecto, tiene la ca-pacidad de convertirse en una herramienta poderosa para probar e implementar nuevas funcionalidades y algoritmos que nos aporten datos y resultados para determinar parámetros óptimos de construcción para futuros sistemas basados en la tecnología de Blockchain.10. CONCLUSIONES[1] R. Zhang, R. Xue, y L. Liu, «Security and Privacy on Blockchain», ACM Comput. Surv., vol. 52, n.o 3, pp. 1-34, jul. 2019, doi: 10.1145/3316481.[2] B.-J. Butijn, D. A. Tamburri, y W.-J. Van Den Heuvel, «Blockchains: A Syste-matic Multivocal Literature Review», ACM Comput. Surv., vol. 53, n.o 3, pp. 1-37, jul. 2020, doi: 10.1145/3369052. REFERENCIASCuando una transacción es generada se procede inmedianta-mente a ser transmitida a toda la red y es almacenada en la TransactionPool que tiene cada minero. Una vez que cierta cantidad de transacciones sean almacena-das el minero empieza a generar el bloque candidato interando sobre cada una de elas y ejecutando el smart contract asodia-do.El minero añade su bloque a la cadena local y comparte a la red el bloque que ha generado. Además siempre estará escuchando los bloques propagados para validarlos y si son exitosos se añaden a la cadena de bloques.La red es iniciada por un primer nodo el cual si es el primero crear un canal de comunicación usando la libería FreePastry por medio de Scribe con el objetivo de usar este medio para la trans-ferencia de datos entre todos los nodos de la red. Una vez que este nodo es iniciado procede a crear la cadena y el bloque géne-sis. Además, estará atento a identificar peticiones para distribuir dicha cadena que este tiene.Cuando un nodo es añadido a la red hace una petición para sin-cronizar la cadena y una vez que la cadena haya sido sincroniza-da completa y exitosamente el nodo estará disponible para reci-bir las transaciones de la red.7. PROCEDIMIENTO

Diseño y prototipado de un simulador modular Blockchain de código abierto y uso libre para investigación

https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/9310/1/Simulador-Blockchain.pdf

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