python 快速实现区块链

区块链快速开发

前言

• 最近区块链越来越火了，前几天跟几个大佬在DoraHacks x BCH Faith Hack 上拿了个冠军，也是对区块链非常感兴趣，看了一段时间以太坊，比特币源码，感觉大致框架是差不多的，在代码层面上来说，图灵完备和非图灵完备感觉就是两者最大的区别之一，下面我按照自己的理解，用python简单的实现了一个区块链，大致700多行代码，可能python真的比较吊吧，所有的加密算法都封装好了，没学过密码学的表示很爽，下面讲解下实现的过程，基本原理就不说了，可以参考这里。

实战

环境

• MacOs 10.13.2
• vim 8.0
• python 2.7

项目地址

• 先把项目clone下来:

$ git clone https://github.com/MrPaoBrother/blockchain.git

• 如果没装git的朋友直接下载也是一样的

安装

• 运行前先把相关的第三方库安装好:

$ sudo pip install pycrypto

$ sudo pip install flask

运行

• Blockchain Server:
• 进入到blockchain_server目录下找到bootstrap.py文件:

python bootstrap.py

• Blockchain Client:
• 进入到blockchain_cli目录下找到bootstrap.py文件:

python bootstrap.py

• 运行成功后，可以看到如下几张图:

server端启动

client端启动

核心代码讲解

代码结构

• app: 代表下面都是应用，应用间隔离，相关功能都抽象出来放在pyutil中
• app/blockchain_cli: 客户端，用来测试server端的也就是底层链的，其中block_data存放节点同步过来的数据，domain/dal 是数据维护层，读者可以自行添加，作用是防止客户端直接操作数据库，wallet 是存放用户钱包地址的目录，用户新建钱包时候会将记录存在该文件中。
• blockchain_server 是区块链服务端，下面的block_data 相当于存储的库，写的简单一些方便运行，客户端同步数据就从这里同步。
• log 是存放日志的地方，各个app会有自己的psm(每个app文件中的settings.py文件中可以看到)定义，每个app可以通过log查看状态
• pyutil 是通用类，也就是公共库，一些抽象出来的代码，可以放入这里面

核心函数

    def proof_of_work(self):
        """
        工作量证明Pow
        :return: 
        """
        last_block = self.chain[-1]
        last_hash = self.hash(last_block)
        nonce = 0
        while self.valid_proof(self.chain[-1].transactions, last_hash, nonce) is False:
            nonce += 1
        return nonce

    def valid_chain(self, chain):
        # 1 后一个区块的hash是否等于前一个区块的hash
        # 2 每一个区块的随机数nounce是否正确
        if not chain:
            return False
        last_block = chain[0]
        current_index = 1
        while current_index < len(chain):
            block = chain[current_index]
            if block.pre_hash != self.hash(last_block):
                return False
            transactions = block.transactions[:-1]
            transaction_elements = ['sender_address', 'recipient_address', 'value']
            transactions = [OrderedDict((k, transaction[k]) for k in transaction_elements) for transaction in
                            transactions]
            if not self.valid_proof(transactions, block['previous_hash'], block['nonce'], settings.hard):
                return False
            last_block = block
            current_index += 1
        return True

• 下图中Blockchain就是区块链的核心类，包括注册节点，创建区块，POW，解决冲突等等

总结

• 该项目只是一个初稿，项目中还有很多不完善的地方，后期会慢慢完善，也是刚入门，确实有一定难度，一直认为高并发和去中心化是很难共存的，现在去中心化是可以做到，但是效率很难提高，而效率提升上去了，去中心化问题又很难保证，所以现在很多公司都打着去中心化的名义其实只是有几个超级节点，巨大的中心，哈哈。
• 最后，读者有问题欢迎留言。

参考资料

[1] 以太坊白皮书

[2] 比特币白皮书

[3] 以太坊源码分析

[4] python 区块链实现

[5] 比特币维基百科