python构建区块链_区块链研究实验室|通过使用Python构建区块链学习区块链原理...

在开始构建之前，您需要了解区块链的基础知识。 区块链是可以用来记录数据的系统。例如这意味着可以在正规银行进行转账，但也可以包含所有权合约、协议、个人信息或其他数据。 区块链的特殊之处在于，无需中央授权就可以实现。 无法通过破坏一个中心点来伪造记录数据。区块链最著名的实现是比特币。 本教程是供具有一点Python知识的绝对初学者使用的，让我们开始吧！ 要求 确保您已安装最新版本的Python。 另外，您需要安装两个称为Flask和Requests的Python库：

pip install Flask request

对于这些请求，我建议下载Postman。 入门 创建一个新的Python文件。我称它为app.py。首先我们应该创建一个Blockchain类：

class Blockchain(object):

创建构造函数时，我们添加一个空列表来存储链：

def __init__(self):self.chain = []

现在，我们需要创建一个列表来存储我们的交易，因此我们的Blockchain类现在看起来像这样：

class Blockchain(object):def __init__(self):self.chain = []self.current_transactions = []

为了用数据填充这些列表，我们创建了两个方法(addBlock()和addTransaction())：

def addBlock(self):passdef addTransaction(self):pass

这些函数目前无法执行任何操作，但是我们在后面将进行数据填充。 为了以安全的方式存储数据，我们对数据进行哈希处理。 创建一个hash()方法。 这是一种静态方法，因此不要忘记添加@staticmethod：

@staticmethoddef hash(block):pass

最后，创建一个lastBlock()方法：

@propertydef lastBlock(self):pass

创建一个区块 现在我们需要考虑如何显示块。 首先它需要一个index和timestamp。 我敢打赌，您会明白的，但是证明呢？ 那是什么？ 最好的解释方法是稍后再做。 我们的区块还需要一个transactions和一个previous_hash，它是前一个块的哈希。 创建新事务 为了创建一个新的事务，我们创建了addTransaction()方法。 现在让我们用代码填充它。 首先，我们应该传入一些参数(self、sender、receiver、amount)：

def new_transaction(self, sender, recipient, amount):

现在，我们将新交易添加到我们的交易列表中：

self.current_transactions.append({'sender': sender,'recipient': recipient,'amount': amount,
        })

最后，此方法需要返回事务的索引：

return self.last_block['index'] + 1

这使得方法如下所示：

def addTransaction(self, sender, recipient, amount):self.current_transactions.append({'sender': sender,'recipient': recipient,'amount': amount,
        })return self.last_block['index'] + 1

创建一个新区块 在开始创建新区块之前，需要在构造函数中创建一个核心去块：

self.new_block(previous_hash=1, proof=100)

然后我们可以填写addBlock()方法：

def addBlock(self, proof, previous_hash=None):
        block = {'index': len(self.chain) + 1,'timestamp': time(),'transactions': self.current_transactions,'proof': proof,'previous_hash': previous_hash or self.hash(self.chain[-1]),
        }self.current_transactions = []self.chain.append(block)return block

如您所见，我们需要创建hash()方法以使其工作：

@staticmethoddef hash(block):
        block_string = json.dumps(block, sort_keys=True).encode()return hashlib.sha256(block_string).hexdigest()

哈希很简单。 基本上它是编码一个字符串。 然后，我们需要另一个方法，那就是lastBlock()方法：

@propertydef last_block(self):return self.chain[-1]

什么是证明？ 工作量证明是一种旨在抵抗网络攻击(例如DDoS攻击)的协议。 工作量证明是Cynthia Dwork和Moni Naor最初于1993年发布的想法。 该协议是密集计算形式(也称为挖掘)的要求，必须执行密集计算形式才能在区块链上创建新的一组不信任交易。 为了验证这些交易，矿工们必须解决一个数学难题。第一个解决这个问题的矿工将获得奖励(以新的加密货币)。已验证的交易存储在公共区块链中。这个谜题对每一个新的方块都有点困难。这就是为什么矿工们必须提高工作效率。 如何实施PoW 现在，让我们通过以下难题将其实现到我们的blockChain中： 找出一个数字x。 当使用上一个区块的解决方案进行哈希处理时，会生成带有两个前导0的哈希值。 为此，我们首先添加以下模块：

import hashlibimport jsonfrom time import timefrom uuid import uuid4

并创建两个新方法：

def proof_of_work(self, last_proof): 

和：

@staticmethoddef valid_proof(last_proof, proof):

填写如下：

def proof_of_work(self, last_proof):
        proof = 0
        while self.valid_proof(last_proof, proof) is False:
            proof += 1

        return proof

    @staticmethod
    def valid_proof(last_proof, proof):

        guess = f'{last_proof}{proof}'.encode()
        guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest()
        return guess_hash[:4] == "0000"

使用Flask服务我们的API 创建一个区块链很有趣，但是现在我们要使用它，Python有一个完美的模块来创建API：Flask。 让我们添加一些基本的Flask代码：

from flask import Flask
app = Flask(__name__)
node_identifier = str(uuid4()).replace('-', '')
blockchain = Blockchain()
@app.route('/mine', methods=['GET'])def mine():return "Mining a new Block"
@app.route('/transactions/new', methods=['POST'])def new_transaction():return "Adding a new Transaction"
@app.route('/chain', methods=['GET'])def full_chain():
    response = {'chain': blockchain.chain,'length': len(blockchain.chain),
    }return jsonify(response), 200if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

新交易 API的新交易端点将如下所示，并且由于我们已经创建了类似的方法，因此非常简单：

@app.route('/transactions/new', methods=['POST'])
def newTransaction():values = request.get_json()
required = ['sender', 'recipient', 'amount']if not all(k in values for k in required):return 'Missing values', 400index = blockchain.new_transaction(values['sender'], values['recipient'], values['amount'])
response = {'message': f'Transaction will be added to Block {index}'}return jsonify(response), 201

挖矿 挖矿是我们需要在其工作之前添加一点代码的地方。需要做几件事：

• 证明

• 矿工奖励

• 新区块+将其添加到链中

@app.route('/mine', methods=['GET'])def mine():
        last_block = blockchain.last_block
        last_proof = last_block['proof']
        proof = blockchain.proof_of_work(last_proof)
        blockchain.new_transaction(
            sender="0",
            recipient=node_identifier,
            amount=1,
        )
        previous_hash = blockchain.hash(last_block)
        block = blockchain.new_block(proof, previous_hash)
response = {'message': "New Block Created",'index': block['index'],'transactions': block['transactions'],'proof': block['proof'],'previous_hash': block['previous_hash'],
        }return jsonify(response), 200

运行我们的BlockChain API 让我们尝试通过打开Python程序来运行API：

$ python app.py
$ Running on http://127.0.0.1:5000/ (Press CTRL+C to quit)

您可以使用Postman或Curl挖掘块：

$ curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"sender": "d4ee26eee15148ee92c6cd394edd974e","recipient": "address2","amount": 5
}' "http://localhost:5000/transactions/new"

要检查挖掘了多少区块，请转到http://localhost5000/chain，将显示一个JSON格式的链：

{"chain": [
    {"index": 1,"previous_hash": 1,"proof": 100,"timestamp": 1606910340,"transactions": []
    },
}

以下是完整代码：

import requests
from time import time
import hashlib
import json
from flask import Flask
from time import time
from uuid import uuid4class Blockchain(object):
    app = Flask(__name__)
    node_identifier = str(uuid4()).replace('-', '')
    blockchain = Blockchain()
    @app.route('/mine', methods=['GET'])def mine():
        last_block = blockchain.last_block
        last_proof = last_block['proof']
        proof = blockchain.proof_of_work(last_proof)
        blockchain.new_transaction(
            sender="0",
            recipient=node_identifier,
            amount=1,
        )
        previous_hash = blockchain.hash(last_block)
        block = blockchain.new_block(proof, previous_hash)
        response = {'message': "New Block Forged",'index': block['index'],'transactions': block['transactions'],'proof': block['proof'],'previous_hash': block['previous_hash'],
        }return jsonify(response), 200
    @app.route('/transactions/new', methods=['POST'])def newTransaction():
        values = request.get_json()
        required = ['sender', 'recipient', 'amount']if not all(k in values for k in required):return 'Missing values', 400
        index = blockchain.new_transaction(
            values['sender'], values['recipient'], values['amount'])
        response = {'message': f'Transaction will be added to Block {index}'}return jsonify(response), 201
    @app.route('/chain', methods=['GET'])def full_chain():
        response = {'chain': blockchain.chain,'length': len(blockchain.chain),
        }return jsonify(response), 200if __name__ == '__main__':
        app.run(host='0.0.0.0', port=5000)def __init__(self):self.chain = []self.current_transactions = []def proof_of_work(self, last_proof):
        proof = 0while self.valid_proof(last_proof, proof) is False:
            proof += 1return proof
    @staticmethoddef valid_proof(last_proof, proof):
        guess = f'{last_proof}{proof}'.encode()
        guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest()return guess_hash[:4] == "0000"def addBlock(self, proof, previous_hash=None):
        block = {'index': len(self.chain) + 1,'timestamp': time(),'transactions': self.current_transactions,'proof': proof,'previous_hash': previous_hash or self.hash(self.chain[-1]),
        }self.current_transactions = []self.chain.append(block)return blockdef addTransaction(self, sender, recipient, amount):self.current_transactions.append({'sender': sender,'recipient': recipient,'amount': amount,
        })return self.last_block['index'] + 1
    @staticmethoddef hash(block):
        block_string = json.dumps(block, sort_keys=True).encode()return hashlib.sha256(block_string).hexdigest()
    @propertydef last_block(self):return self.chain[-1]