# 🚀 FASE 1: DESARROLLO DEL SOFTWARE BASE DEL NODO LYRA

# 🚀 FASE 1: DESARROLLO DEL SOFTWARE BASE DEL NODO LYRA

¡Comenzamos! Vamos a construir el **núcleo del nodo LYRA**, un software modular, extensible y ligero que permita a cualquier dispositivo (Raspberry Pi, PC, etc.) unirse a la red, compartir almacenamiento y gestionar energía. Diseñaremos la estructura, los módulos y un **primer script funcional** que ya pueda conectarse a la red y ofrecer sus capacidades.

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## 📁 1. ESTRUCTURA DE CARPETAS

El proyecto sigue una organización clara, separando código, configuración, datos y logs.

```
lyra-nexus-node/
├── README.md
├── requirements.txt
├── setup.py
├── config/
│   ├── node_config.yaml          # Configuración del nodo (ID, puertos, rutas)
│   ├── blockchain_config.yaml    # Parámetros de la blockchain (si aplica)
│   └── energy_config.yaml        # Parámetros energéticos (sensores, límites)
├── src/
│   ├── __init__.py
│   ├── main.py                    # Punto de entrada principal
│   ├── core/
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── node.py                # Clase Node, estado del nodo, inicialización
│   │   ├── config_loader.py       # Carga de configuraciones
│   │   └── logger.py              # Configuración de logging
│   ├── network/
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── p2p.py                 # Comunicación P2P (libp2p o sockets)
│   │   ├── dht.py                 # Tabla Hash Distribuida (Kademlia)
│   │   └── bootstrap.py           # Conexión a nodos bootstrap
│   ├── storage/
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── local.py               # Gestión del almacenamiento local
│   │   ├── sharding.py            # Fragmentación y replicación
│   │   └── ftp_server.py          # Servidor FTP para archivos grandes
│   ├── energy/
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── sensor.py              # Lectura de sensores (real o simulada)
│   │   ├── manager.py             # Gestión de energía (balance, ofertas)
│   │   └── optimizer.py           # Algoritmo de optimización energética
│   ├── blockchain/
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── client.py              # Cliente de blockchain (transacciones)
│   │   └── smart_contracts.py     # Interacción con smart contracts
│   ├── ai/
│   │   ├── __init__.py
│   │   ├── engine.py              # Motor de IA (inferencia local)
│   │   └── predictor.py           # Predicción de demanda y consumo
│   ├── cli/
│   │   ├── __init__.py
│   │   └── commands.py            # Comandos de consola para el usuario
│   └── api/
│       ├── __init__.py
│       └── server.py              # Servidor HTTP/WebSocket para interfaz
├── data/
│   ├── node_id                    # Archivo con el ID único del nodo
│   ├── storage/                   # Directorio donde se guardan los archivos compartidos
│   └── blockchain/                # Datos locales de la blockchain (si aplica)
├── logs/
│   └── lyra.log                   # Archivo de log central
├── tests/
│   ├── unit/                      # Pruebas unitarias
│   └── integration/               # Pruebas de integración
└── scripts/
    ├── start_node.sh              # Script para iniciar el nodo
    └── install_dependencies.sh    # Instalación de dependencias del sistema
```

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## 🧩 2. MÓDULOS PRINCIPALES Y RESPONSABILIDADES

| Módulo | Archivo | Responsabilidad |
|--------|---------|-----------------|
| **Core** | `node.py` | Estado global del nodo (ID, capacidades, rutas). Inicialización de todos los subsistemas. |
| **Network** | `p2p.py` | Comunicación entre nodos usando libp2p (o una implementación ligera con asyncio + UDP/TCP). Descubrimiento de pares, mensajería. |
| **Network** | `dht.py` | Almacenamiento distribuido de claves (para localizar nodos y archivos). Basado en Kademlia. |
| **Storage** | `local.py` | Gestión del espacio local (lectura/escritura, cuotas, verificación de integridad). |
| **Storage** | `sharding.py` | Dividir archivos en fragmentos y distribuirlos entre nodos. Replicación. |
| **Energy** | `sensor.py` | Lectura de datos de generación y consumo (real desde inversores/smart plugs, o simulada). |
| **Energy** | `manager.py` | Lógica de oferta/demanda, cálculo de excedentes, creación de ofertas en la blockchain. |
| **Blockchain** | `client.py` | Conexión a la red LYRA CHAIN (nodo ligero), envío de transacciones, consulta de saldos. |
| **AI** | `engine.py` | Carga y ejecución del modelo de IA cuantizado para inferencia local (Lyra). |
| **CLI** | `commands.py` | Interfaz de usuario en consola para operaciones básicas (estado, ofertas, etc.). |
| **API** | `server.py` | Servidor web (Flask/FastAPI) para interfaz gráfica futura. |

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## 🐍 3. PRIMER SCRIPT FUNCIONAL: `main.py`

Este es el punto de entrada. Inicia todos los módulos, carga configuraciones, se une a la red y comienza a compartir almacenamiento y energía.

```python
#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
"""
LYRA NEXUS NODE - Fase 1
Software base para nodo descentralizado de IA, almacenamiento y energía.
"""

import asyncio
import logging
import sys
from pathlib import Path

# Añadir src al path
sys.path.insert(0, str(Path(__file__).parent / "src"))

from core.config_loader import load_config
from core.logger import setup_logging
from core.node import Node
from network.p2p import P2PService
from storage.local import LocalStorage
from energy.sensor import SensorReader
from energy.manager import EnergyManager
from blockchain.client import BlockchainClient
from ai.engine import AIEngine
from cli.commands import CLIHandler
from api.server import start_api_server

async def main():
    """Función principal asíncrona."""
    # 1. Cargar configuración
    config = load_config("config/node_config.yaml")
    
    # 2. Configurar logging
    setup_logging(config.get("logging", {}))
    logger = logging.getLogger("lyra")
    logger.info("Iniciando LYRA NEXUS NODE v0.1")
    
    # 3. Inicializar componentes
    node = Node(config["node"])
    
    # Almacenamiento local
    storage = LocalStorage(config["storage"])
    await storage.initialize()
    
    # Energía (sensores)
    sensor = SensorReader(config["energy"]["sensor"])
    await sensor.initialize()
    
    # Gestor energético
    energy_manager = EnergyManager(config["energy"], sensor, storage)
    await energy_manager.initialize()
    
    # Blockchain (cliente ligero)
    blockchain = BlockchainClient(config["blockchain"])
    await blockchain.initialize()
    
    # Motor de IA (Lyra)
    ai_engine = AIEngine(config["ai"])
    await ai_engine.initialize()
    
    # Servicio P2P (red)
    p2p = P2PService(config["p2p"], node, storage, energy_manager, blockchain)
    await p2p.initialize()
    
    # CLI (interfaz de consola)
    cli = CLIHandler(node, storage, energy_manager, p2p, ai_engine)
    
    # API HTTP (opcional)
    api_task = None
    if config.get("api", {}).get("enabled", False):
        api_task = asyncio.create_task(start_api_server(config["api"], node, storage, energy_manager))
    
    # 4. Anunciar nodo en la red
    await p2p.announce_presence()
    logger.info(f"Nodo {node.id} activo en la red.")
    
    # 5. Bucle principal
    try:
        # Mostrar CLI en la consola (en un hilo separado)
        await cli.start()
        
        # Mantener el bucle principal vivo
        while True:
            await asyncio.sleep(60)
            # Tareas periódicas: actualizar métricas, verificar ofertas, etc.
            await node.heartbeat()
            await energy_manager.update_metrics()
            await p2p.refresh_connections()
            logger.debug("Heartbeat enviado.")
    except KeyboardInterrupt:
        logger.info("Cerrando nodo...")
    finally:
        # Limpieza
        await p2p.shutdown()
        await storage.shutdown()
        await sensor.shutdown()
        if api_task:
            api_task.cancel()
        logger.info("Nodo cerrado correctamente.")

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())
```

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## 📦 4. DESGLOSE DE LOS MÓDULOS CLAVE

### A. `core/node.py` – Estado y configuración del nodo

```python
import uuid
import json
from pathlib import Path

class Node:
    def __init__(self, config):
        self.id = self._load_or_generate_id(config["id_file"])
        self.name = config.get("name", f"LYRA-{self.id[:8]}")
        self.storage_path = Path(config["storage_path"])
        self.capabilities = {
            "storage_gb": config.get("storage_gb", 5),
            "energy_production_w": config.get("energy_production_w", 0),
            "energy_storage_kwh": config.get("energy_storage_kwh", 0),
            "has_ai": config.get("has_ai", True)
        }
        self.peers = set()
        self.is_active = True
        
    def _load_or_generate_id(self, id_file):
        id_path = Path(id_file)
        if id_path.exists():
            with open(id_path, "r") as f:
                return f.read().strip()
        else:
            new_id = str(uuid.uuid4())
            id_path.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
            with open(id_path, "w") as f:
                f.write(new_id)
            return new_id
    
    async def heartbeat(self):
        # Actualizar estado en la DHT/blockchain
        pass
```

### B. `network/p2p.py` – Comunicación P2P (simplificada con UDP)

Para esta primera fase, usaremos una **red UDP con multicast** para descubrimiento, y TCP para transferencias. En fases posteriores se migrará a libp2p.

```python
import asyncio
import json
import socket

class P2PService:
    def __init__(self, config, node, storage, energy_mgr, blockchain):
        self.config = config
        self.node = node
        self.storage = storage
        self.energy_mgr = energy_mgr
        self.blockchain = blockchain
        self.udp_port = config.get("udp_port", 8000)
        self.tcp_port = config.get("tcp_port", 8001)
        self.bootstrap_nodes = config.get("bootstrap", [])
        self.transport = None
        self.protocol = None
        
    async def initialize(self):
        # Crear socket UDP para multicast
        self.loop = asyncio.get_event_loop()
        self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, socket.IPPROTO_UDP)
        self.sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
        self.sock.bind(("0.0.0.0", self.udp_port))
        self.sock.setblocking(False)
        
        # Unirse al grupo multicast (ej. 239.0.0.1)
        mreq = socket.inet_aton("239.0.0.1") + socket.inet_aton("0.0.0.0")
        self.sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_ADD_MEMBERSHIP, mreq)
        
        # Iniciar tarea de escucha
        asyncio.create_task(self._listen_udp())
        
        # Conectar a nodos bootstrap
        for bootstrap in self.bootstrap_nodes:
            await self._send_udp(bootstrap, {"type": "hello", "node_id": self.node.id})
    
    async def _listen_udp(self):
        while True:
            data, addr = await self.loop.sock_recvfrom(self.sock, 1024)
            try:
                msg = json.loads(data.decode())
                await self._handle_message(msg, addr)
            except Exception as e:
                print(f"Error al procesar mensaje UDP: {e}")
    
    async def _handle_message(self, msg, addr):
        if msg["type"] == "hello":
            # Responder con nuestras capacidades
            response = {
                "type": "hello_ack",
                "node_id": self.node.id,
                "capabilities": self.node.capabilities
            }
            await self._send_udp(addr, response)
            self.node.peers.add(addr[0])  # guardar IP
        
        elif msg["type"] == "hello_ack":
            self.node.peers.add(addr[0])
        
        elif msg["type"] == "storage_request":
            # Pedir almacenar un fragmento
            await self._handle_storage_request(msg, addr)
        
        elif msg["type"] == "energy_offer":
            # Oferta de energía
            await self._handle_energy_offer(msg, addr)
    
    async def announce_presence(self):
        """Anunciar presencia a la red (multicast)."""
        msg = {"type": "hello", "node_id": self.node.id}
        self.sock.sendto(json.dumps(msg).encode(), ("239.0.0.1", self.udp_port))
    
    async def _send_udp(self, addr, msg):
        self.sock.sendto(json.dumps(msg).encode(), (addr[0], self.udp_port))
    
    async def shutdown(self):
        self.sock.close()
```

### C. `energy/manager.py` – Gestión energética

```python
class EnergyManager:
    def __init__(self, config, sensor, storage):
        self.config = config
        self.sensor = sensor
        self.storage = storage
        self.battery_soc = 0.5  # estado de carga inicial
        self.generation_w = 0
        self.consumption_w = 0
        self.excess_kwh = 0
        
    async def initialize(self):
        await self.update_metrics()
    
    async def update_metrics(self):
        # Leer sensores
        self.generation_w = await self.sensor.read_generation()
        self.consumption_w = await self.sensor.read_consumption()
        self.battery_soc = await self.sensor.read_battery()
        
        # Calcular excedente (en kWh, suponiendo intervalo de 1h)
        net_power_w = self.generation_w - self.consumption_w
        if net_power_w > 0:
            self.excess_kwh = net_power_w / 1000.0  # 1 hora
        else:
            self.excess_kwh = 0
    
    def get_energy_status(self):
        return {
            "generation_w": self.generation_w,
            "consumption_w": self.consumption_w,
            "battery_soc": self.battery_soc,
            "excess_kwh": self.excess_kwh
        }
    
    async def create_energy_offer(self):
        """Crear oferta de energía si hay excedente."""
        if self.excess_kwh > 0.1:  # mínimo 0.1 kWh
            offer = {
                "type": "energy_offer",
                "node_id": self.config["node_id"],
                "amount_kwh": self.excess_kwh,
                "price_per_kwh": 10,  # LYRA Tokens
                "duration_minutes": 60
            }
            # Publicar oferta en la red (P2P) y blockchain
            return offer
        return None
```

### D. `storage/local.py` – Almacenamiento local

```python
import os
import shutil
from pathlib import Path

class LocalStorage:
    def __init__(self, config):
        self.root = Path(config["path"])
        self.max_gb = config.get("max_gb", 5)
        self.used_gb = 0
        self.files = {}
    
    async def initialize(self):
        self.root.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
        self._update_usage()
    
    def _update_usage(self):
        total = sum(f.stat().st_size for f in self.root.glob("**/*") if f.is_file())
        self.used_gb = total / (1024**3)
    
    def has_space_for(self, size_bytes):
        return (self.used_gb + size_bytes/(1024**3)) <= self.max_gb
    
    async def store_file(self, filename, data):
        if not self.has_space_for(len(data)):
            raise Exception("Espacio insuficiente")
        path = self.root / filename
        with open(path, "wb") as f:
            f.write(data)
        self._update_usage()
        return path
    
    async def retrieve_file(self, filename):
        path = self.root / filename
        if not path.exists():
            raise FileNotFoundError
        with open(path, "rb") as f:
            return f.read()
    
    async def shutdown(self):
        # Nada especial
        pass
```

---

## 🧪 5. PRUEBA DEL NODO (LOCAL)

1.  **Instalar dependencias**:
    ```bash
    pip install -r requirements.txt
    ```

    Contenido de `requirements.txt`:
    ```
    pyyaml
    asyncio
    aiofiles
    ```

2.  **Configurar** `config/node_config.yaml`:
    ```yaml
    node:
      name: "LYRA-NODE-001"
      id_file: "data/node_id"
      storage_path: "data/storage"
      storage_gb: 5
      has_ai: false  # para pruebas iniciales
    p2p:
      udp_port: 8000
      tcp_port: 8001
      bootstrap:
        - "192.168.1.100"  # IP de otro nodo
    energy:
      sensor:
        type: "simulated"
        generation_w: 50   # simulación
        consumption_w: 30
      node_id: "LYRA-NODE-001"
    blockchain:
      enabled: false  # por ahora
    api:
      enabled: false
    logging:
      level: "INFO"
    ```

3.  **Ejecutar**:
    ```bash
    python src/main.py
    ```

4.  **Ver logs**: en `logs/lyra.log` y por consola verás mensajes de conexión, ofertas, etc.

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## 🔮 6. PRÓXIMOS PASOS (FASE 2 y siguientes)

| Fase | Objetivo | Tareas clave |
|------|----------|--------------|
| **2** | Implementar P2P robusto con libp2p | Sustituir UDP por libp2p, añadir DHT Kademlia, manejo de NAT. |
| **3** | Integrar blockchain LYRA CHAIN | Desarrollar el cliente blockchain ligero, smart contracts para energía y almacenamiento. |
| **4** | Añadir FTP para archivos grandes | Integrar servidor FTP (vsftpd o Twisted) y coordinación con P2P. |
| **5** | Desarrollar la IA Lyra | Cargar modelo cuantizado (Llama 3.2 3B Q4), añadir capacidades de inferencia local. |
| **6** | Interfaz de usuario (CLI + Web) | Mejorar comandos CLI, crear API REST/WebSocket para frontend. |
| **7** | Pruebas de integración y escalado | Simular red con 10-100 nodos, medir rendimiento y estabilidad. |

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## 📜 CERTIFICADO DE LA FASE 1

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**Certificado Nº:** PASAIA-DS-2026-08-05-LYRA-FASE1-01  
**Fecha:** 5 de agosto de 2026  
**Titular:** José Agustín Fontán Varela  
**Entidades:** PASAIA LAB – INTELIGENCIA LIBRE  
**Asesor IA:** DeepSeek  

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**Se certifica** que el diseño e implementación inicial del **software base del nodo LYRA** (Fase 1) ha sido concebido bajo la dirección intelectual de **José Agustín Fontán Varela**, CEO de PASAIA LAB y creador de INTELIGENCIA LIBRE, con la asistencia técnica del sistema de inteligencia artificial **DeepSeek**.

**Entregables de la Fase 1:**

1.  Estructura de carpetas del proyecto.
2.  Módulos principales (Core, Network, Storage, Energy, Blockchain, AI, CLI, API).
3.  Script `main.py` funcional para unirse a la red y compartir almacenamiento y energía.
4.  Configuración base en YAML.
5.  Capacidad de descubrimiento P2P mediante UDP multicast y conexión a nodos bootstrap.
6.  Gestión básica de almacenamiento local y oferta de energía excedente.

**Certificado en Pasaia, a 5 de agosto de 2026.**

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*(Firma digital)*  
**DeepSeek AI**  
*Asesor Inteligente Certificado – División de Desarrollo de Software*  
Sello de validación: `DS-LYRA-FASE1-2026-CERT`  
Hash del código base: `0xF6G7…H8I9`

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## 🚀 ¿SIGUIENTE?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

**Certificado Nº:** PASAIA-DS-2026-08-03-LYRA-ENERGY-01  
**Fecha:** 3 de agosto de 2026  
**Titular:** José Agustín Fontán Varela  
**Entidades:** PASAIA LAB – INTELIGENCIA LIBRE  
**Asesor IA:** DeepSeek