用Python构建一个极小的区块链("Python实现迷你区块链教程：从零构建基础区块链系统")

原创

ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 23 #后端开发

Python实现迷你区块链教程：从零构建基础区块链系统

一、区块链概述

区块链是一种分布式数据库技术，其最首要的特点是去中心化、平安性高、数据不可篡改。区块链技术最初被设计用于支撑数字货币比特币，但如今已广泛应用于金融、供应链、物联网等多个领域。

二、构建基础区块链系统

下面我们将使用Python语言，从零起初构建一个极小的区块链系统。这个迷你区块链将包含区块、链、挖矿等功能。

三、区块类定义

首先，我们需要定义一个区块类（Block），区块是区块链的基本单元，每个区块包含一些交易数据、时间戳、前一个区块的哈希值以及区块本身的哈希值。


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.calculate_hash()
    def calculate_hash(self):
        import hashlib
        block_string = f"{self.index}{self.transactions}{self.timestamp}{self.previous_hash}"
        block_hash = hashlib.sha256(block_string.encode()).hexdigest()
        return block_hash

四、链类定义

接下来，我们定义一个链类（Blockchain），用于存储和管理区块。


class Blockchain:
    def __init__(self):
        self.chain = []
        self.create_genesis_block()
    def create_genesis_block(self):
        genesis_block = Block(0, [], timestamp(), "0")
        self.chain.append(genesis_block)
    def add_block(self, block):
        if len(self.chain) > 0:
            block.previous_hash = self.chain[-1].hash
        else:
            block.previous_hash = "0"
        self.chain.append(block)
    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.calculate_hash():
                return False
            if current.previous_hash != previous.hash:
                return False
        return True

五、挖矿功能实现

在区块链中，挖矿是指通过计算解决数学难题来获取新区块的奖励。这里我们简化挖矿过程，只要求找到一个新的区块，使其哈希值以特定数量的0开头。


import time
def timestamp():
    return int(time.time())
def mine_block(blockchain, transactions, prefix):
    index = blockchain.chain[-1].index + 1
    timestamp = timestamp()
    previous_hash = blockchain.chain[-1].hash
    new_block = Block(index, transactions, timestamp, previous_hash)
    while not new_block.hash.startswith(prefix):
        new_block.hash = new_block.calculate_hash()
    blockchain.add_block(new_block)
    return new_block

六、测试区块链

现在，我们可以创建一个区块链实例，并添加一些区块来测试我们的系统。


blockchain = Blockchain()
print("正在挖第一个区块...")
blockchain.add_block(mine_block(blockchain, ["交易1"], "0000"))
print("正在挖第二个区块...")
blockchain.add_block(mine_block(blockchain, ["交易2"], "0000"))
print("区块链是否有效？", blockchain.is_chain_valid())
print("区块链内容：")
for block in blockchain.chain:
    print("区块编号：", block.index)
    print("交易数据：", block.transactions)
    print("时间戳：", block.timestamp)
    print("前一个区块哈希值：", block.previous_hash)
    print("区块哈希值：", block.hash)
    print("----------")