區塊鏈
比特幣從誕生到現在已經10年了,最近接觸到了區塊鏈相關的技術,為了揭開其背后的神秘面紗,我就從頭開始構建一個簡單的區塊鏈。
從技術上來看：區塊是一種記錄交易的數據結構，反映了一筆交易的資金流向。系統中已經達成的交易的區塊連接在一起形成了一條主鏈，所有參與計算的節點都記錄了主鏈或主鏈的一部分。
一、比特幣內部結構
比特幣內部結構有四部分：
- previous hash: 上一個區塊的hash
- data:交易數據
- time stamp:區塊生成的時間戳
- nonce:挖礦計算次數
二、實現的比特幣結構
- index ：當前區塊索引
- timestamp ：該區塊創建時的時間戳
- data ：交易信息
- previous hash： 前一個區塊的hash
- hash: 當前區塊的hash
- nonce : 挖礦計算次數
注意：當前實現了一個簡單的區塊鏈結構，并不完整。
三、代碼實現
1.定義區塊的結構
代碼如下：
"""
區塊設計
"""
import time
import hashlib
class Block:
# 初始化一個區塊
def __init__(self,previous_hash,data):
self.index = 0
self.nonce = ''
self.previous_hash = previous_hash
self.time_stamp = time.time()
self.data = data
self.hash = self.get_hash()
# 獲取區塊的hash
def get_hash(self):
msg = hashlib.sha256()
msg.update(str(self.previous_hash).encode('utf-8'))
msg.update(str(self.data).encode('utf-8'))
msg.update(str(self.time_stamp).encode('utf-8'))
msg.update(str(self.index).encode('utf-8'))
return msg.hexdigest()
# 修改區塊的hash值
def set_hash(self,hash):
self.hash = hash
2.創世區塊構造
創世區塊：沒有前一個區塊，這里的previous_hash和data是自己寫死的。
# 生成創世區塊，這是第一個區塊，沒有前一個區塊
def creat_genesis_block():
block = Block(previous_hash= '0000',data='Genesis block')
nonce,digest = mime(block=block)
block.nonce = nonce
block.set_hash(digest)
return block
這里的mime()函數是后面的挖礦函數.
3.挖礦函數定義
代碼如下：
def mime(block):
"""
挖礦函數——更新區塊結構，加入nonce值
block:挖礦區塊
"""
i = 0
prefix = '0000'
while True:
nonce = str(i)
msg = hashlib.sha256()
msg.update(str(block.previous_hash).encode('utf-8'))
msg.update(str(block.data).encode('utf-8'))
msg.update(str(block.time_stamp).encode('utf-8'))
msg.update(str(block.index).encode('utf-8'))
msg.update(nonce.encode('utf-8'))
digest = msg.hexdigest()
if digest.startswith(prefix):
return nonce,digest
i+=1
4.定義區塊鏈結構
代碼如下：
"""
區塊鏈設計
"""
from Block import *
# 區塊鏈
class BlockChain:
def __init__(self):
self.blocks = [creat_genesis_block()]
# 添加區塊到區塊鏈上
def add_block(self,data):
pre_block = self.blocks[len(self.blocks)-1]
new_block = Block(pre_block.hash,data)
new_block.index = len(self.blocks)
nonce,digest = mime(block=new_block)
new_block.nonce = nonce
new_block.set_hash(digest)
self.blocks.append(new_block)
return new_block
在添加新區塊到區塊鏈時，先挖礦在將新區塊加入區塊鏈。
四、代碼運行
測試代碼：
from BlockChain import *
# 創建一個區塊鏈
bc = BlockChain()
# 添加區塊
bc.add_block(data='second block')
bc.add_block(data='third block')
bc.add_block(data='fourth block')
for bl in bc.blocks:
print("Index:{}".format(bl.index))
print("Nonce:{}".format(bl.nonce))
print("Hash:{}".format(bl.hash))
print("Pre_Hash:{}".format(bl.previous_hash))
print("Time:{}".format(bl.time_stamp))
print("Data:{}".format(bl.data))
print('\n')
運行結果：
這里添加了4個區塊（包括創世區塊）,處了創世區塊，每個區塊的pre_hash都與前一個區塊的hash值相等，這代表區塊沒有被篡改，數據有效。
到此這篇關于python實現簡單區塊鏈結構的文章就介紹到這了,更多相關python區塊鏈結構內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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