用 Python 构建一个极小的区块链

虽然有些人认为区块链是一个早晚会出现问题的解决方案,但是毫无疑问,这个创新技术是一个计算机技术上的奇迹。那么,究竟什么是区块链呢?

区块链

以比特币(Bitcoin)或其它加密货币按时间顺序公开地记录交易的数字账本。

更通俗的说,它是一个公开的数据库,新的数据存储在被称之为区块(block)的容器中,并被添加到一个不可变的链(chain)中(因此被称为区块链(blockchain)),之前添加的数据也在该链中。对于比特币或其它加密货币来说,这些数据就是一组组交易,不过,也可以是其它任何类型的数据。

区块链技术带来了全新的、完全数字化的货币,如比特币和莱特币(Litecoin),它们并不由任何中心机构管理。这给那些认为当今的银行系统是骗局并将最终走向失败的人带来了自由。区块链也革命性地改变了分布式计算的技术形式,如以太坊(Ethereum)就引入了一种有趣的概念:智能合约(smart contract)。

在这篇文章中,我将用不到 50 行的 Python 2.x 代码实现一个简单的区块链,我把它叫做 SnakeCoin。

加vx;tanzhouyiwan 免费领取Python学习资料一套

不到 50 行代码的区块链

我们首先将从定义我们的区块是什么开始。在区块链中,每个区块随同时间戳及可选的索引一同存储。在 SnakeCoin 中,我们会存储这两者。为了确保整个区块链的完整性,每个区块都会有一个自识别的哈希值。如在比特币中,每个区块的哈希是该块的索引、时间戳、数据和前一个区块的哈希值等数据的加密哈希值。这里提及的“数据”可以是任何你想要的数据。

真棒,现在我们有了区块的结构了,不过我们需要创建的是一个区块链。我们需要把区块添加到一个实际的链中。如我们之前提到过的,每个区块都需要前一个区块的信息。但问题是,该区块链中的第一个区块在哪里?好吧,这个第一个区块,也称之为创世区块,是一个特别的区块。在很多情况下,它是手工添加的,或通过独特的逻辑添加的。

我们将创建一个函数来简单地返回一个创世区块解决这个问题。这个区块的索引为 0 ,其包含一些任意的数据值,其“前一哈希值”参数也是任意值。

现在我们可以创建创世区块了,我们需要一个函数来生成该区块链中的后继区块。该函数将获取链中的前一个区块作为参数,为要生成的区块创建数据,并用相应的数据返回新的区块。新的区块的哈希值来自于之前的区块,这样每个新的区块都提升了该区块链的完整性。如果我们不这样做,外部参与者就很容易“改变过去”,把我们的链替换为他们的新链了。这个哈希链起到了加密的证明作用,并有助于确保一旦一个区块被添加到链中,就不能被替换或移除。

这就是主要的部分。

现在我们能创建自己的区块链了!在这里,这个区块链是一个简单的 Python 列表。其第一个的元素是我们的创世区块,我们会添加后继区块。因为 SnakeCoin 是一个极小的区块链,我们仅仅添加了 20 个区块。我们通过循环来完成它。

让我们看看我们的成果:

别担心,它将一直添加到 20 个区块

很好,我们的区块链可以工作了。如果你想要在主控台查看更多的信息,你可以编辑其完整的源代码并输出每个区块的时间戳或数据。

这就是 SnakeCoin 所具有的功能。要使 SnakeCoin 达到现今的产品级的区块链的高度,我们需要添加更多的功能,如服务器层,以在多台机器上跟踪链的改变,并通过工作量证明算法(POW)来限制给定时间周期内可以添加的区块数量。

如果你想了解更多技术细节,你可以在这里查看最初的比特币白皮书。

让这个极小区块链稍微变大些

这个极小的区块链及其简单,自然也相对容易完成。但是因其简单也带来了一些缺陷。首先,SnakeCoin 仅能运行在单一的一台机器上,所以它相距分布式甚远,更别提去中心化了。其次,区块添加到区块链中的速度同在主机上创建一个 Python 对象并添加到列表中一样快。在我们的这个简单的区块链中,这不是问题,但是如果我们想让 SnakeCoin 成为一个实际的加密货币,我们就需要控制在给定时间内能创建的区块(和币)的数量。

从现在开始,SnakeCoin 中的“数据”将是交易数据,每个区块的“数据”字段都将是一些交易信息的列表。接着我们来定义“交易”。每个“交易”是一个 JSON 对象,其记录了币的发送者、接收者和转移的 SnakeCoin 数量。注:交易信息是 JSON 格式,原因我很快就会说明。

现在我们知道了交易信息看起来的样子了,我们需要一个办法来将其加到我们的区块链网络中的一台计算机(称之为节点)中。要做这个事情,我们会创建一个简单的 HTTP 服务器,以便每个用户都可以让我们的节点知道发生了新的交易。节点可以接受 POST 请求,请求数据为如上的交易信息。这就是为什么交易信息是 JSON 格式的:我们需要它们可以放在请求信息中传递给服务器。

真棒!现在我们有了一种保存用户彼此发送 SnakeCoin 的记录的方式。这就是为什么人们将区块链称之为公共的、分布式账本:所有的交易信息存储给所有人看,并被存储在该网络的每个节点上。

但是,有个问题:人们从哪里得到 SnakeCoin 呢?现在还没有办法得到,还没有一个称之为 SnakeCoin 这样的东西,因为我们还没有创建和分发任何一个币。要创建新的币,人们需要“挖”一个新的 SnakeCoin 区块。当他们成功地挖到了新区块,就会创建出一个新的 SnakeCoin ,并奖励给挖出该区块的人(矿工)。一旦挖矿的矿工将 SnakeCoin 发送给别人,这个币就流通起来了。

我们不想让挖新的 SnakeCoin 区块太容易,因为这将导致 SnakeCoin 太多了,其价值就变低了;同样,我们也不想让它变得太难,因为如果没有足够的币供每个人使用,它们对于我们来说就太昂贵了。为了控制挖新的 SnakeCoin 区块的难度,我们会实现一个工作量证明(Proof-of-Work)(PoW)算法。工作量证明基本上就是一个生成某个项目比较难,但是容易验证(其正确性)的算法。这个项目被称之为“证明”,听起来就像是它证明了计算机执行了特定的工作量。

在 SnakeCoin 中,我们创建了一个简单的 PoW 算法。要创建一个新区块,矿工的计算机需要递增一个数字,当该数字能被 9 (“SnakeCoin” 这个单词的字母数)整除时,这就是最后这个区块的证明数字,就会挖出一个新的 SnakeCoin 区块,而该矿工就会得到一个新的 SnakeCoin。

现在,我们能控制特定的时间段内挖到的区块数量,并且我们给了网络中的人新的币,让他们彼此发送。但是如我们说的,我们只是在一台计算机上做的。如果区块链是去中心化的,我们怎样才能确保每个节点都有相同的链呢?要做到这一点,我们会使每个节点都广播其(保存的)链的版本,并允许它们接受其它节点的链。然后,每个节点会校验其它节点的链,以便网络中每个节点都能够达成最终的链的共识。这称之为共识算法(consensus algorithm)。

我们的共识算法很简单:如果一个节点的链与其它的节点的不同(例如有冲突),那么最长的链保留,更短的链会被删除。如果我们网络上的链没有了冲突,那么就可以继续了。

我们差不多就要完成了。在运行了完整的 SnakeCoin 服务器代码之后,在你的终端可以运行如下代码。(假设你已经安装了 cCUL)。

1、创建交易

2、挖一个新区块

3、 查看结果。从客户端窗口,我们可以看到。

对代码做下美化处理,我们看到挖矿后我们得到的新区块的信息:

大功告成!现在 SnakeCoin 可以运行在多个机器上,从而创建了一个网络,而且真实的 SnakeCoin 也能被挖到了。

你可以根据你的喜好去修改 SnakeCoin 服务器代码,并问各种问题了。

加vx;tanzhouyiwan 免费领取Python学习资料一套

原文地址:https://www.cnblogs.com/zxcv1234/p/9690895.html

时间: 2024-11-05 21:41:38

用 Python 构建一个极小的区块链的相关文章

只用200行Go代码写一个自己的区块链!

Coral Health · 大约23小时之前 · 220 次点击 · 预计阅读时间 7 分钟 · 不到1分钟之前 开始浏览 区块链是目前最热门的话题,广大读者都听说过比特币,或许还有智能合约,相信大家都非常想了解这一切是如何工作的.这篇文章就是帮助你使用 Go 语言来实现一个简单的区块链,用不到 200 行代码来揭示区块链的原理!高可用架构也会持续推出更多区块链方面文章,欢迎点击上方蓝色『高可用架构』关注. “用不到200行 Go 代码就能实现一个自己的区块链!” 听起来有意思吗?有什么能比开

只用120行Java代码写一个自己的区块链

区块链是目前最热门的话题,广大读者都听说过比特币,或许还有智能合约,相信大家都非常想了解这一切是如何工作的.这篇文章就是帮助你使用 Java 语言来实现一个简单的区块链,用不到 120 行代码来揭示区块链的原理! “用不到120行 Java 代码就能实现一个自己的区块链!” 听起来不可思议吧?有什么能比开发一个自己的区块链更好的学习实践方法呢?那我们就一起来实践下! 因为我们是一家从事互联网金融的科技公司,所以我们采用虚拟资产金额作为这篇文章中的示例数据.大家可以先为自己想一个数字,后面我们会用

初识区块链——用JS构建你自己的区块链

前言 区块链太复杂,那我们就讲点简单的.用JS来构建你自己的区块链系统,寥寥几行代码就可以说明区块链的底层数据结构.POW挖矿思想和交易过程等.当然了,真实的场景远远远比这复杂.本文的目的仅限于让大家初步了解.初步认识区块链. 文章内容主要参考视频:Building a blockchain with Javascript (https://www.youtube.com/playlist?list=PLzvRQMJ9HDiTqZmbtFisdXFxul5k0F-Q4) 感谢原作者,本文在原视频

如何基于Python构建一个可扩展的运维自动化平台

嘉宾简介 刘天斯 从事互联网运维工作已13年,目前就职于腾讯-互动娱乐部,负责游戏大数据的运营,曾就职于天涯社区,担任首席架构师/系统管理员. 热衷开源技术的研究,包括系统架构.运维开发.负载均衡.缓存技术.数据库.NOSQL.分布式存储.消息中间件.大数据及云计算.Mesos.Docker.DevOps等领域.擅长大规模集群的运维工作,尤其在自动化运维方面有着非常丰富的经验.同时热衷于互联网前沿技术的研究,活跃在国内社区.业界技术大会,充当一名开源技术的传播与分享者. 导言 受 Reboot

如何建立一个运行在区块链上的世界?

如何建立一个运行在区块链上的世界? 区块链如今还是一个襁褓中的婴儿,在其得到广泛应用.充分发挥潜力之前,有许多事情需要先行解决.比如,我们需要获得政府的认可(这在美国意味着需要逐个州解决政策和监管问题). 对于银行业务.身份识别.记录保存或任何其他需要留存官方记录但如今依然利用老旧政府系统甚至依然靠纸质操作的事项,只有在各种法律和监管障碍扫除后,区块链才能发挥效用. 另外,我们需要统一的区块链行业公开标准.目前在此方面努力的最杰出联盟是Hyperledger项目. Hyperledger是一个致

通过python 构建一个简单的聊天服务器

构建一个 Python 聊天服务器 一个简单的聊天服务器 现在您已经了解了 Python 中基本的网络 API:接下来可以在一个简单的应用程序中应用这些知识了.在本节中,将构建一个简单的聊天服务器.使用 Telnet,客户机可以连接到 Python 聊天服务器上,并在全球范围内相互进行通信.提交到聊天服务器的消息可以由其他人进行查看(以及一些管理信息,例如客户机加入或离开聊天服务器).这个模型如图 1 所示. 图 1. 聊天服务器使用 select 方法来支持任意多个客户机 聊天服务器的一个重要

python构建一个简单的备份脚本

编写思路: 1.建立一个空的列表,把需要备份的数据写入到列表,方便后面调用. 2.建立备份存放的目录. 3.调用os模块从列表里面读取数据,然后调用tar 命令进行备份. #!/usr/bin/python#luohuiimport timeimport sysimport ossource =[]backup_dir='/backup'import ossource =[]backup_dir='/backup'today = backup_dir + os.sep + time.strfti

python构建一个项目

二.实验步骤 2.1 实验准备 我们的实验项目名为 factorial. $ mkdir factorial $ cd factorial/ 2.2 主代码 我们给将要创建的 Python 模块取名为 myfact,因此我们下一步创建 myfact 目录. $ mkdir myfact $ cd myfact/ 主代码将在 fact.py 文件里面. "myfact module" def factorial(num): """ 返回给定数字的阶乘值 :a

使用python构建一个简单的发布系统

一.流程 通过前端上传要发布的压缩包,逻辑端获取后将压缩包分发到远程服务器上,并执行远程服务器上使用shell编写的发布脚本,实现代码发布. 二.前端文件上传代码 <form id="codeForm" method='post' action='/code/' class="form-horizontal nice-validator n-yellow" novalidate="novalidate" enctype='multipart