看完此文再不懂区块链算我输，用Python从零开始创建区块链("轻松掌握区块链：Python零基础构建实战教程，包你一看就懂！")

原创

ithorizon 7个月前 (10-21) 阅读数 15 #后端开发

轻松掌握区块链：Python零基础构建实战教程，包你一看就懂！

一、区块链简介

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、透明性强。区块链技术被广泛应用于数字货币、供应链管理、智能合约等领域。本文将带您从零起始，用Python构建一个单纯的区块链原型。

二、环境准备

在起始之前，请确保您的计算机已安装Python环境。本文以Python 3为例，若您使用的是Python 2，部分代码大概需要调整。

三、构建区块链的基本组成

一个单纯的区块链首要由以下几个部分组成：

区块（Block）

链（Chain）

工作量证明（Proof of Work，PoW）

四、创建区块

区块是区块链的基本单元，每个区块包含一些交易记录以及前一个区块的哈希值。下面我们使用Python创建一个单纯的区块类：


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()

五、创建区块链

接下来，我们创建一个区块链类，该类包含一个区块列表，并提供一些方法来添加区块和验证区块链的有效性：


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

六、工作量证明（Proof of Work，PoW）

为了增多区块链的平安性，我们引入工作量证明机制。这里我们使用一个单纯的PoW算法，即找到一个数，促使区块哈希值的前四个字符为"0000"：


class ProofOfWork:
    def __init__(self, block):
        self.block = block
        self.target = 1000000
    def run(self):
        nonce = 0
        while True:
            hash = self.block.compute_hash()
            if hash[:4] == "0000":
                return nonce
            nonce += 1

七、测试区块链

现在，我们可以创建一个区块链实例，并添加一些交易，然后挖矿生成新的区块：


blockchain = Blockchain()
blockchain.add_new_transaction({"from": "Alice", "to": "Bob", "amount": 10})
blockchain.add_new_transaction({"from": "Bob", "to": "Charlie", "amount": 5})
proof_of_work = ProofOfWork(blockchain.chain[-1])
nonce = proof_of_work.run()
blockchain.mine()
print("区块链是否有效：", blockchain.is_chain_valid())
print("最新区块：", blockchain.chain[-1].__dict__)