区块链:如何用 Python 从 0 开始创建一个区块链？

点击上方“CSDN”，选择“置顶公众号”

关键时刻，第一时间送达！

在数字货币盛行的档口，比特币，这币那币到底值不值得信赖呢？也许你像很多人一样感到新奇，想接近它，但只因背后的区块链技术，阻断了向新领域尝试的步伐。不过，对于程序员来说，想真正搞懂比特币，搞懂区块链，可不是难题，因为他们能边玩边学，通过一行行Pyhton代码，就能真正理解数字货币的底层秘密。能用这么有逼格的方式来学习区块链的，也只有程序员了。

作者|DanielvanFlymen纽约区块链工程师

译者|熊丽兵牛娃软件CTO

本文经授权转自「区块链大本营」

准备工作

本文要求读者对Python有基本的理解，能读写基本的Python，并且需要对HTTP请求有基本的了解。

我们知道区块链是由区块的记录构成的不可变、有序的链结构，记录可以是交易、文件或任何你想要的数据，重要的是它们是通过哈希值链接起来的。

如果你还不是很了解哈希，可以查看这篇文章https://learncryptography.com/hash-functions/what-are-hash-functions。

环境准备

环境准备，确保已经安装Python3.6+、pip、Flask、requests。

安装方法：

pipinstallFlask==0.12.2requests==2.18.4

同时还需要一个HTTP客户端，比如Postman、cURL或其它客户端。

参考源代码。

开始创建Blockchain

新建一个文件blockchain.py，本文所有的代码都写在这一个文件中，可以随时参考源代码。

Blockchain类

首先创建一个Blockchain类，在构造函数中创建了两个列表，一个用于储存区块链，一个用于储存交易。

Peter Schiff：无论其他风险资产走向如何，比特币都会下跌:7月21日消息，黄金支持者、比特币反对人士Peter Schiff在最近的一条推文中表示，30000美元现在已经变成了比特币的阻力。周一，其他风险资产被抛售，比特币被抛售得更多；周二，随着风险资产反弹，比特币再次下跌。无论其他风险资产走向如何，比特币都会下跌。（U.today）[2021/7/21 1:07:17]

以下是Blockchain类的框架：

classBlockchain(object):def__init__(self):self.chain=self.current_transactions=defnew_block(self):Billions项目组Addsanewtransactiontothelistoftransactionspass@staticmethoddefhash(block):Billions项目组ReturnsthelastBlockinthechainpass

Blockchain类用来管理链条，它能存储交易、加入新块等，下面我们来进一步完善这些方法。

块结构

每个区块包含属性：索引、Unix时间戳、交易列表、工作量证明以及前一个区块的Hash值。

以下是一个区块的结构：

block={'index':1,'timestamp':1506057125.900785,'transactions':,'proof':324984774000,'previous_hash':"2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824"}

到这里区块链的概念就清楚了，每个新的区块都包含上一个区块的Hash，这是关键的一点，它保障了区块链不可变性。如果攻击者破坏了前面的某个区块，那么后面所有区块的Hash都会变得不正确。不理解的话，慢慢消化，可参考{%post_linkwhatbc区块链技术原理%}。

币情观察室 | 全球遇冷 比特币横盘震荡 如何布局进场:4月3日16:30，金色盘面邀请行情大V星河区块链做客金色财经《币情观察室》直播间，将分享《全球遇冷 比特币横盘震荡 如何布局进场》，敬请关注，扫描下图二维码即可观看。[2020/4/3]

加入交易

接下来我们需要添加一个交易，来完善下new_transaction方法：

classBlockchain(object):...defnew_transaction(self,sender,recipient,amount):"""生成新交易信息，信息将加入到下一个待挖的区块中:paramsender:<str>AddressoftheSender:paramrecipient:<str>AddressoftheRecipient:paramamount:<int>Amount:return:<int>TheindexoftheBlockthatwillholdthistransaction"""self.current_transactions.append({'sender':sender,'recipient':recipient,'amount':amount,})returnself.last_block+1

方法向列表中添加一个交易记录，并返回该记录将被添加到的区块(下一个待挖掘的区块)的索引，等下在用户提交交易时会有用。

创建新块

当Blockchain实例化后，我们需要构造一个创世块，并且给它加上一个工作量证明。

每个区块都需要经过工作量证明，俗称挖矿，稍后会继续讲解。

为了构造创世块，我们还需要完善new_block(),new_transaction()和hash()方法：

importhashlibimportjsonfromtimeimporttimeclassBlockchain(object):def__init__(self):self.current_transactions=self.chain=Billions项目组Resetthecurrentlistoftransactionsself.current_transactions=self.chain.append(block)returnblockdefnew_transaction(self,sender,recipient,amount):"""生成新交易信息，信息将加入到下一个待挖的区块中:paramsender:<str>AddressoftheSender:paramrecipient:<str>AddressoftheRecipient:paramamount:<int>Amount:return:<int>TheindexoftheBlockthatwillholdthistransaction"""self.current_transactions.append({'sender':sender,'recipient':recipient,'amount':amount,})returnself.last_block+1@propertydeflast_block(self):returnself.chain@staticmethoddefhash(block):"""生成块的SHA-256hash值:paramblock:<dict>Block:return:<str>"""Billions项目组y未知whilesha256(f'{x*y}'.encode()).hexdigest()!="0":y+=1print(f'Thesolutionisy={y}')

声音 | 复旦杨洁萌：Libra落地最大挑战来自于如何应对监管:9月25日晚，第83期“金融学术前沿”报告会在复旦大学智库楼106会议室举行。复旦发展研究院金融研究中心（FDFRC）主任孙立坚教授研究团队成员杨洁萌发布了题为“Libra乌托邦与中国法定数字货币的机遇”的报告。杨洁萌表示，Libra和传统支付系统比，满足不同参与方的诉求，帮助账户方做大支付、汇款，让收款方降低交易成本，也让传统机构观察、应对创新的手段。具体来说，具有三大优势：1、低操作成本：区块链取代人工对账带来效率提高，差错减少；2、低交易成本：Libra体系内交易无需向中心化机构代理机构付费；3、低保证金降低成本：账本实时同步加强机构间公信，减少保证金要求，降低保证金带来的额外成本。Libra也依然面临着四大风险：各国面临的监管要求不同；反风险；资金安全和信息安全；监管政策不确定风险。因此，Libra虽然抱有非常美好的幻想，但离真正落地还有诸多挑战，最大的挑战来自于如何应对监管，还有包括隐私问题、挤兑风险问题等诸多问题，还处于乌托邦的阶段。（复旦发展研究院微信公众号）[2019/9/30]

结果是y=21，因为：

hash(5*21)=1253e9373e...5e3600155e860

在比特币中，使用称为Hashcash的工作量证明算法，它和上面的问题很类似，矿工们为了争夺创建区块的权利而争相计算结果。通常，计算难度与目标字符串需要满足的特定字符的数量成正比，矿工算出结果后，会获得比特币奖励。

当然，在网络上非常容易验证这个结果。

实现工作量证明

让我们来实现一个相似PoW算法，规则是：寻找一个数p，使得它与前一个区块的proof拼接成的字符串的Hash值以4个零开头。

importhashlibimportjsonfromtimeimporttimefromuuidimportuuid4classBlockchain(object):...defproof_of_work(self,last_proof):"""简单的工作量证明:-查找一个p'使得hash(pp')以4个0开头-p是上一个块的证明,p'是当前的证明:paramlast_proof:<int>:return:<int>"""proof=0whileself.valid_proof(last_proof,proof)isFalse:proof+=1returnproof@staticmethoddefvalid_proof(last_proof,proof):"""验证证明:是否hash(last_proof,proof)以4个0开头?:paramlast_proof:<int>PreviousProof:paramproof:<int>CurrentProof:return:<bool>Trueifcorrect,Falseifnot."""guess=f'{last_proof}{proof}'.encode()guess_hash=hashlib.sha256(guess).hexdigest()returnguess_hash=="0000"

声音 | 北京商报：如何把区块链等与金融业务进行融合是关键:8月28日，北京商报发布了题为《持牌机构怎么变：破体制禁锢 走独立之路 》的文章，对央行《金融科技（FinTech）发展规划（2019-2021年）》进行了解读。文章称，在分析人士看来，场景化是金融科技发展的一个重要趋势，因为只有嫁接到具体场景，才能让金融科技更好地服务于实体经济，降低风险发生的可能，而如何把AI、大数据、云计算、区块链等技术与金融业务进行合理而深度的融合是关键。[2019/8/28]

衡量算法复杂度的办法是修改零开头的个数。使用4个来用于演示，你会发现多一个零都会大大增加计算出结果所需的时间。

现在Blockchain类基本已经完成了，接下来使用HTTPrequests来进行交互。

Blockchain作为API接口

我们将使用PythonFlask框架，这是一个轻量Web应用框架，它方便将网络请求映射到Python函数，现在我们来让Blockchain运行在基于Flaskweb上。

我们将创建三个接口：

/transactions/new创建一个交易并添加到区块；/mine告诉服务器去挖掘新的区块；/chain返回整个区块链。创建节点

我们的“Flask服务器”将扮演区块链网络中的一个节点，我们先添加一些框架代码：

importhashlibimportjsonfromtextwrapimportdedentfromtimeimporttimefromuuidimportuuid4fromflaskimportFlaskclassBlockchain(object):...Billions项目组Generateagloballyuniqueaddressforthisnodenode_identifier=str(uuid4()).replace('-','')Billions项目组CheckthattherequiredfieldsareinthePOST'eddatarequired=ifnotall(kinvaluesforkinrequired):return'Missingvalues',400Billions项目组Weruntheproofofworkalgorithmtogetthenextproof...last_block=blockchain.last_blocklast_proof=last_blockproof=blockchain.proof_of_work(last_proof)Billions项目组发送者为"0"表明是新挖出的币blockchain.new_transaction(sender="0",recipient=node_identifier,amount=1,)Billions项目组Checkthatthehashoftheblockiscorrectifblock!=self.hash(last_block):returnFalseBillions项目组We'reonlylookingforchainslongerthanoursmax_length=len(self.chain)Billions项目组Checkifthelengthislongerandthechainisvalidiflength>max_lengthandself.valid_chain(chain):max_length=lengthnew_chain=chain#Replaceourchainifwediscoveredanew,validchainlongerthanoursifnew_chain:self.chain=new_chainreturnTruereturnFalse

动态 | 火币中国CEO与马来西亚总理讨论区块链将如何在马来西亚落地:据雅虎财经消息，近日，火币中国CEO袁煜明与马来西亚总理马哈蒂尔（Mahathir Mohamad）就“如何在制造业和能源行业中应用区块链”以及“区块链将如何在马来西亚落地”进行了讨论。[2019/5/29]

第一个方法valid_chain()用来检查是否是有效链，遍历每个块验证hash和proof。

第二个方法resolve_conflicts()用来解决冲突，遍历所有的邻居节点，并用上一个方法检查链的有效性，如果发现有效更长链，就替换掉自己的链。

让我们添加两个路由，一个用来注册节点，一个用来解决冲突。

@app.route('/nodes/register',methods=)defregister_nodes():values=request.get_json()nodes=values.get('nodes')ifnodesisNone:return"Error:Pleasesupplyavalidlistofnodes",400fornodeinnodes:blockchain.register_node(node)response={'message':'Newnodeshavebeenadded','total_nodes':list(blockchain.nodes),}returnjsonify(response),201@app.route('/nodes/resolve',methods=)defconsensus():replaced=blockchain.resolve_conflicts()ifreplaced:response={'message':'Ourchainwasreplaced','new_chain':blockchain.chain}else:response={'message':'Ourchainisauthoritative','chain':blockchain.chain}returnjsonify(response),200

你可以在不同的机器运行节点，或在一台机机开启不同的网络端口来模拟多节点的网络，这里在同一台机器开启不同的端口演示，在不同的终端运行以下命令，就启动了两个节点：http://localhost:5000和http://localhost:5001。

pipenvrunpythonblockchain.pypipenvrunpythonblockchain.py-p5001

然后在节点2上挖两个块，确保是更长的链，然后在节点1上访问接口/nodes/resolve，这时节点1的链会通过共识算法被节点2的链取代。

好啦，你可以邀请朋友们一起来测试你的区块链。

作者简介：DanielvanFlymen，纽约区块链工程师。译者简介：熊丽兵，牛娃软件CTO，深入浅出区块链learnblockchain.cn博主，区块链大本营特邀专栏作者。擅长Java/Python/JavaScript语言，曾就职于创新工场，猎豹移动，参与开发移动应用，如安卓优化大师、清理大师等。昵称Tiny熊，区块链大本营特邀专栏作者，对底层公链，区块链技术落地有深入研究。

本文原始链接https://learnblockchain.cn/2017/10/27/build_blockchain_by_python/，转载请注明出处。

招聘新的一年已经到来，「CSDN」公众号的目标更加明确，有更多的想法需要落地，不过目前对于小姐姐来说是“现实跟不上灵魂的脚步”，因为缺人~~所以，「CSDN」公众号要壮大队伍啦，现招聘业界与技术资深编辑记者、资深新媒体运营，有意者请将简历投至：，期待你的加入！如果你暂时不能加入我们的队伍一起并肩战斗，也欢迎加入「CSDN」作者大家庭，与所有「CSDN」的朋友们分享你的精彩文章，投稿邮箱：除了以上两项，如果你热爱技术分享，想要获得更广的视角和更前沿的技术探索，你还可以加入「CSDN」的译者群，利用业余时间，在尊重版权的前提下，翻译对中国开发者极有价值的文章，有意者请将简历投至：

标签：区块链BlockchainSDN区块链工程专业学什么区块链存证怎么弄区块链技术发展现状和趋势blockchaintechnologyblockchain钱包是哪个国家的blockchain

Gate.io热门资讯