用Python从零开始创建区块链(从零基础用Python构建区块链教程)

原创

ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 10 #后端开发

从零基础用Python构建区块链教程

一、区块链简介

区块链是一种分布式数据库技术，其最关键的特点是去中心化、不可篡改和可靠性。区块链技术被广泛应用于数字货币、供应链管理、物联网等领域。本文将向您展示怎样使用Python从零开端创建一个明了的区块链。

二、准备工作

在开端编写代码之前，请确保您的计算机已安装Python环境。如果还没有安装，请访问Python官方网站下载并安装。

三、创建区块链的基本结构

区块链由一系列按时间顺序排列的区块组成，每个区块包含一定数量的交易记录。下面我们将创建一个明了的区块链结构。


# 导入所需库
import hashlib
import json
from time import time
# 创建区块类
class Block:
    def __init__(self, index, transactions, timestamp, previous_hash):
        self.index = index
        self.transactions = transactions
        self.timestamp = timestamp
        self.previous_hash = previous_hash
        self.hash = self.compute_hash()
    def compute_hash(self):
        block_string = json.dumps(self.__dict__, sort_keys=True)
        return hashlib.sha256(block_string.encode()).hexdigest()
# 创建区块链类
class Blockchain:
    def __init__(self):
        self.unconfirmed_transactions = []  # 存储未确认的交易
        self.chain = []
        self.create_genesis_block()
    def create_genesis_block(self):
        genesis_block = Block(0, [], time(), "0")
        genesis_block.hash = genesis_block.compute_hash()
        self.chain.append(genesis_block)
    def add_new_transaction(self, transaction):
        self.unconfirmed_transactions.append(transaction)
    def mine(self):
        if not self.unconfirmed_transactions:
            return False
        
        last_block = self.chain[-1]
        new_block = Block(index=last_block.index + 1,
                          transactions=self.unconfirmed_transactions,
                          timestamp=time(),
                          previous_hash=last_block.hash)
        
        new_block.hash = new_block.compute_hash()
        self.chain.append(new_block)
        self.unconfirmed_transactions = []
        return new_block.index
    def is_chain_valid(self):
        for i in range(1, len(self.chain)):
            current = self.chain[i]
            previous = self.chain[i - 1]
            if current.hash != current.compute_hash():
                return False
            if current.previous_hash != previous.hash:
                return False
        return True

四、实现交易功能

在区块链中，交易是核心组成部分。下面我们将实现一个明了的交易功能。


# 创建一个明了的交易类
class Transaction:
    def __init__(self, from_address, to_address, amount):
        self.from_address = from_address
        self.to_address = to_address
        self.amount = amount
# 添加一个创建交易的方法到区块链类
class Blockchain:
    # ... 其他方法保持不变 ...
    def create_transaction(self, transaction):
        self.unconfirmed_transactions.append(transaction)
# 创建一个区块链实例
blockchain = Blockchain()
# 创建一个交易
transaction1 = Transaction('address1', 'address2', 100)
# 将交易添加到区块链
blockchain.create_transaction(transaction1)

五、实现挖矿功能

在区块链中，挖矿是指通过计算找到一个新区块的哈希值的过程。下面我们将实现一个明了的挖矿功能。


# 添加一个挖矿方法到区块链类
class Blockchain:
    # ... 其他方法保持不变 ...
    def mine(self):
        if not self.unconfirmed_transactions:
            return False
        
        last_block = self.chain[-1]
        new_block = Block(index=last_block.index + 1,
                          transactions=self.unconfirmed_transactions,
                          timestamp=time(),
                          previous_hash=last_block.hash)
        
        new_block.hash = new_block.compute_hash()
        self.chain.append(new_block)
        self.unconfirmed_transactions = []
        return new_block.index
# 挖掘新区块
blockchain.mine()

六、验证区块链的有效性

为了确保区块链的可靠性和不可篡改性，我们需要验证区块链的有效性。下面我们将实现一个验证区块链有效性的方法。


# 添加一个验证区块链有效性的方法到区块链类
class Blockchain:
    # ... 其他方法保持不变 ...
    def is_chain_valid(self):
        for i in range(1, len(self.chain)):
            current = self.chain[i]
            previous = self.chain[i - 1]
            if current.hash != current.compute_hash():
                return False
            if current.previous_hash != previous.hash:
                return False
        return True
# 验证区块链有效性
blockchain.is_chain_valid()