python区块链简单模拟【05】
新增内容：构建去中心化网络
import socket #套接字，利用三元组【ip地址，协议，端口】可以进行网络间通信
import threading #线程
import pickle
# 定义一个全局列表保存所有节点
NODE_LIST = []
class Node(threading.Thread): #继承与线程
def __init__(self, name, port, host="localhost"):
threading.Thread.__init__(self, name=name)
self.host = host # 服务器地址，本地电脑都设为localhost
self.port = port # 每个节点对应一个唯一的端口号
self.name = name # 唯一的节点名称
self.wallet = Wallet()
self.blockchain = None # 用来存储一个区块链副本 账本
def run(self):
"""
节点运行
"""
self.init_blockchain() # 初始化区块链
# 在指定端口进行监听
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #获取TCP/ip 套接字sock
sock.bind((self.host, self.port)) #绑定主机，端口号到套接字sock
NODE_LIST.append({
"name": self.name,
"host": self.host,
"port": self.port
})
sock.listen(10) #开始TCP监听
print(self.name, "运行中...")
while True: # 不断处理其他节点发送的请求
connection,address = sock.accept() #被动接受TCP客户的连接，(阻塞式)等待连接的到来
try:
print(self.name, "处理请求内容...")
self.handle_request(connection)
except socket.timeout:
print('超时!')
except Exception as e:
print(e, )
connection.close()
def handle_request(self, connection):
data = []
while True: # 不断读取请求数据直至读取完成
buf = connection.recv(1024)
if not buf: # 若读取不到新的数据则退出
break
data.append(buf)
if len(buf) < 1024: # 若读取到的数据长度小于规定长度，说明数据读取完成，退出
break
t = pickle.loads(b''.join(data)) #从pickle格式的文件中读取数据并转换为Python的类型。
print("数据接受完成,判断数据的 类 ：交易，区块，初始化" )
if isinstance(t, Transaction): # 如果t是新交易类 消息
print("处理交易请求...")
if verify_sign(t.pubkey, str(t), t.signature): #验证交易，公钥验证签名
# 验证交易签名没问题，生成一个新的区块
print(self.name, "验证交易成功")
new_block = Block(transactions=[t], prev_hash="")
print(self.name, "生成新的区块...")
w = ProofOfWork(new_block, self.wallet)
block = w.mine() #挖矿，挖到正确的区块哈希值，此处block就是新的区块，主要是找到了符合要求的nonce值
print(self.name, "将新区块添加到区块链中")
self.blockchain.add_block(block)
print(self.name, "将新区块广播到网络中...")
self.broadcast_new_block(block)
else:
print(self.name, "交易验证失败！") #签名不对
elif isinstance(t, Block): #如果t是新区块类 消息
print("处理新区块请求...")
if self.verify_block(t):
print(self.name, "区块验证成功")
self.blockchain.add_block(t)
print(self.name, "添加新区块成功")
else:
print(self.name, "区块验证失败!")
else: # 如果不是新区块消息，默认为初始化消息类型，返回本地区块链内容
print("是我是我，我是初始化，我要返回我的区块链信息")
connection.send(pickle.dumps(self.blockchain))
def verify_block(self, block):
"""
验证区块有效性 是否是符合难度的区块哈希值，找到了正确的nonce值
"""
message = hashlib.sha256()
message.update(str(block.prev_hash).encode('utf-8'))
# 更新区块中的交易数据
# message.update(str(self.block.data).encode('utf-8'))
message.update(str(block.transactions).encode('utf-8'))
message.update(str(block.timestamp).encode('utf-8'))
message.update(str(block.nonce).encode('utf-8'))
digest = message.hexdigest()
prefix = '0' * DIFFICULTY
return digest.startswith(prefix)
def broadcast_new_block(self, block):
"""
将新生成的区块广播到网络中其他节点
"""
for node in NODE_LIST: #遍历节点中的每一个节点，把新的区块广播给除了自己的所有节点
host =node['host']
port = node['port']
if host == self.host and port == self.port:
print(self.name, "忽略自身节点")
else:
print(self.name, "广播新区块至 %s" % (node['name']))
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect((host, port)) # 连接到网络中的节点
sock.send(pickle.dumps(block)) # 发送新区块
sock.close() # 发送完成后关闭连接
def init_blockchain(self):
"""
初始化当前节点的区块链
"""
#PER_BYTE = 1024
if NODE_LIST: # 若当前网络中已存在其他节点，则从第一个节点从获取区块链信息
host = NODE_LIST[0]['host']
port = NODE_LIST[0]['port']
name = NODE_LIST[0]["name"]
print(self.name, "发送初始化请求 %s" % (name))
print("开始让节点1发送请求")
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #获取TCP/ip套接字
sock.connect((host, port)) # 连接到网络中的第一个节点
sock.send(pickle.dumps('INIT')) # 发送初始化请求 pickle.dumps将Python数据转换为pickle格式的bytes字串
print("请求成功")
data = []
print("开始接受节点1的connect返回的信息")
while True: # 读取区块链信息，直至完全获取后退出
buf = sock.recv(1024)
print("接收中")
if not buf:
print("接收完毕，接空")
break
data.append(buf)
if len(buf) < 1024:
print("太短了，完毕")
break
sock.close() # 获取完成后关闭连接
# 将获取的区块链信息赋值到当前节点
self.blockchain = pickle.loads(b''.join(data))
print(self.name, "初始化完成.")
else:
# 如果是网络中的第一个节点，初始化一个创世区块
block = Block(transactions=[], prev_hash="")
w = ProofOfWork(block, self.wallet)
genesis_block = w.mine()
self.blockchain = BlockChain()
self.blockchain.add_block(genesis_block)
print("生成创世区块")
def submit_transaction(self, transaction): #遍历节点中的每一个节点，把新的交易广播给除了自己的所有节点
for node in NODE_LIST:
host =node['host']
port = node['port']
if host == self.host and port == self.port:
print(self.name, "忽略自身节点")
else:
print(self.name, "广播新区块至 %s:%s" % (self.host, self.port))
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect((node["host"], node["port"]))
sock.send(pickle.dumps(transaction))
sock.close()
def get_balance(self):
balance = 0
for block in self.blockchain.blocks:
for t in block.transactions:
if t.sender == self.wallet.address.decode():
balance -= t.amount
elif t.recipient == self.wallet.address.decode():
balance += t.amount
print("当前拥有%.1f个加密货币" % (balance))
def print_blockchain(self):
print("区块链包含区块个数: %d\n" % len(self.blockchain.blocks))
for block in self.blockchain.blocks:
print("上个区块哈希：%s" % block.prev_hash)
print("区块内容：%s" % block.transactions)
print("区块哈希：%s" % block.hash)
print("\n")
# 初始化节点1
node1 = Node("节点1", 8000)
node1.start() #启动线程 调用 start() 方法是用来启动线程的，轮到该线程执行时，会自动调用 run()；直接调用 run() 方法
node1.print_blockchain() #输出区块信息
node2 = Node("节点2", 8001)
node2.start()
node2.print_blockchain()
node1.get_balance()
node2.get_balance()
#创建交易
new_transaction = Transaction(
sender=node1.wallet.address,
recipient=node2.wallet.address,
amount=0.3
)
sig = node1.wallet.sign(str(new_transaction)) #私钥签名
new_transaction.set_sign(sig, node1.wallet.pubkey)#发送公钥，和签名，给验证者验证
node1.submit_transaction(new_transaction) #广播交易
node1.print_blockchain()
node2.print_blockchain()
node1.get_balance()
node2.get_balance()
