零基础如何实现Python来实现一个区块链？我来告诉你就是这么简单("零基础轻松上手：Python实现区块链全攻略，简单易懂！")

原创

ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 21 #后端开发

零基础轻松上手：Python实现区块链全攻略，简洁易懂！

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、可靠性高、数据不可篡改。区块链技术已经广泛应用于数字货币、供应链管理、物联网等多个领域。本文将为您详细介绍怎样使用Python实现一个简洁的区块链。

二、环境准备

在开端之前，请确保您的计算机已经安装了Python环境。推荐使用Python 3.x版本。接下来，我们将使用Python的基本库来实现区块链。

三、区块链基本结构

一个简洁的区块链关键由以下几个部分组成：

区块（Block）

链（Chain）

工作量证明（Proof of Work）

区块链网络（Blockchain Network）

四、实现区块链的步骤

下面我们将按照以下步骤实现一个简洁的区块链：

创建区块

生成工作量证明

构建区块链

添加区块到区块链

五、创建区块

首先，我们需要创建一个区块类。每个区块包含以下信息：

索引（index）

时间戳（timestamp）

交易数据（transactions）

前一个区块的哈希值（previous_hash）

区块哈希值（hash）


import hashlib
import json
from time import time
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()

六、生成工作量证明

工作量证明（Proof of Work，PoW）是一种算法，用于确保区块链的可靠性。在比特币中，PoW是通过计算一个哈希值来实现的，这个哈希值必须满足一定的条件（例如，以一定数量的0开头）。下面我们实现一个简洁的PoW算法。


import hashlib
def proof_of_work(block):
    proof = 0
    while valid_proof(block, proof) is False:
        proof += 1
    return proof
def valid_proof(block, proof):
    block_string = json.dumps(block.__dict__, sort_keys=True)
    block_string += str(proof)
    hash = hashlib.sha256(block_string.encode()).hexdigest()
    return hash[:4] == '0000'

七、构建区块链

接下来，我们需要构建一个区块链类，用于存储和管理区块。


class Blockchain:
    def __init__(self):
        self.unconfirmed_transactions = []  # 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 len(self.unconfirmed_transactions) == 0:
            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)
        proof = proof_of_work(new_block)
        if valid_proof(new_block, proof):
            new_block.hash = new_block.compute_hash()
            self.chain.append(new_block)
            self.unconfirmed_transactions = []
            return True
        return False
    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

八、添加区块到区块链

最后，我们需要一个方法来添加新的区块到区块链中。


blockchain = Blockchain()
# 添加交易
blockchain.add_new_transaction({"from": "Alice", "to": "Bob", "amount": 10})
blockchain.add_new_transaction({"from": "Bob", "to": "Charlie", "amount": 5})
# 挖矿
blockchain.mine()
# 打印区块链
for block in blockchain.chain:
    print("Index: {}, Timestamp: {}, Transactions: {}, Previous Hash: {}, Hash: {}".format(
        block.index,
        block.timestamp,
        block.transactions,
        block.previous_hash,
        block.hash
    ))