用不到 50 行的 Python 代码构建最小的区块链

引用

译者注：随着比特币的不断发展,它的底层技术区块链也逐步走进公众视野,引起大众注意。本文用不到50行的Python代码构建最小的数据区块链，简单介绍了区块链去中心化的结构与其实现原理。

尽管一些人认为区块链是一个等待问题的解决方案，但毫无疑问，这种新技术是计算机的奇迹。但是，区块链到底是什么呢?

区块链

它是比特币或其他加密货币进行交易的数字账本，账本按时间顺序记录并对外公开。

在更一般的术语中，它是一个公共数据库，新数据存储在一个名为块的容器中，并被添加到一个不可变链（后来的区块链）中添加了过去的数据。在比特币和其他加密货币的情况下，这些数据是一组交易记录。当然，数据可以是任何类型的。

区块链技术已经催生了新的、完全数字化的货币，如比特币和莱特币，这些货币并不是由**发行或管理的。因此为那些认为今天的银行系统是骗局或终将失败的人带来了新的*。区块链所包含的以太坊技术对分布式计算进行了变革创新，它引入了一些有趣的概念，比如智能合约。

在本文中，我将用不到50行的Python2代码来做一个简单的区块链。我称它为SnakeCoin。

首先将定义块将是什么样子。在区块链中，每个块都存储一个时间戳和一个索引。在SnakeCoin中，需要把两者都存储起来。为了确保整个区块链的完整性，每个块都有一个自动识别散列。与比特币一样，每个块的散列将是块索引、时间戳、数据和前块哈希的加密哈希。数据可以是你想要的任何东西。

import hashlib as hasher

class Block:
  def __init__(self, index, timestamp, data, previous_hash):
    self.index = index
    self.timestamp = timestamp
    self.data = data
    self.previous_hash = previous_hash
    self.hash = self.hash_block()

  def hash_block(self):
    sha = hasher.sha256()
    sha.update(str(self.index) +
               str(self.timestamp) +
               str(self.data) +
               str(self.previous_hash))
    return sha.hexdigest()

 

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import hashlib as hasher   class Block:   def __init__(self, index, timestamp, data, previous_hash):     self.index = index     self.timestamp = timestamp     self.data = data     self.previous_hash = previous_hash     self.hash = self.hash_block()     def hash_block(self):     sha = hasher.sha256()     sha.update(str(self.index) +                str(self.timestamp) +                str(self.data) +                str(self.previous_hash))     return sha.hexdigest()

这一步后有块结构，但现在是创建区块链，所以需要向实际的链中添加块。如前所述，每个块都需要上一个块的信息。但是按照这个说法就有一个问题，区块链的第一个区块是如何到达那里的呢？不得不说，第一个块，或者说是起源块，它是一个特殊的块。在很多情况下，它是手动添加的，或者有独特的逻辑允许添加。

下面将创建一个函数简单地返回一个起源块以便产生第一个区块。这个块是索引0，它具有任意的数据值和“前一个哈希”参数中的任意值。

import datetime as date

def create_genesis_block():
  # Manually construct a block with
  # index zero and arbitrary previous hash
  return Block(0, date.datetime.now(), "Genesis Block", "")

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import datetime as date   def create_genesis_block():   # Manually construct a block with   # index zero and arbitrary previous hash   return Block(0, date.datetime.now(), "Genesis Block", "0")

现在已经创建好了起源块，接下来需要一个函数，以便在区块链中生成后续的块。这个函数将把链中的前一个块作为参数，创建要生成的块的数据，并使用适当的数据返回新块。当新的块哈希信息来自前面的块时，区块链的完整性会随着每个新块而增加。如果不这样做，外部组织就更容易“改变过去”，用全新的方式取代已有的链条。这一系列的散列可以作为加密的证据，有助于确保一旦将块添加到区块链，它就不能被替换或删除。

 

def next_block(last_block):
this_index = last_block.index + 1
this_timestamp = date.datetime.now()
this_data = "Hey! I'm block " + str(this_index)
this_hash = last_block.hash
return Block(this_index, this_timestamp, this_data, this_has

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def next_block(last_block): this_index = last_block.index + 1 this_timestamp = date.datetime.now() this_data = "Hey! I'm block " + str(this_index) this_hash = last_block.hash return Block(this_index, this_timestamp, this_data, this_hash)

大部分的工作已经完成，现在可以创建区块链了。在这次的示例中，区块链本身是一个简单的Python列表。列表的第一个元素是起源块。当然，还需要添加后续的块，因为SnakeCoin是最小的区块链，这里只添加20个新的块。可以用for循环来生成新块。

 

# Create the blockchain and add the genesis block
blockchain = [create_genesis_block()]
previous_block = blockchain[0]

# How many blocks should we add to the chain
# after the genesis block
num_of_blocks_to_add = 20

# Add blocks to the chain
for i in range(0, num_of_blocks_to_add):
block_to_add = next_block(previous_block)
blockchain.append(block_to_add)
previous_block = block_to_add
# Tell everyone about it!
print "Block #{} has been added to the blockchain!".format(block_to_add.index)
print "Hash: {}\n".format(block_to_add.hash)

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# Create the blockchain and add the genesis block blockchain = [create_genesis_block()] previous_block = blockchain[0] # How many blocks should we add to the chain # after the genesis block num_of_blocks_to_add = 20 # Add blocks to the chain for i in range(0, num_of_blocks_to_add): block_to_add = next_block(previous_block) blockchain.append(block_to_add) previous_block = block_to_add # Tell everyone about it! print "Block #{} has been added to the blockchain!".format(block_to_add.index) print "Hash: {}\n".format(block_to_add.hash)

下面来测试一下目前产生的区块链。

看到了吧，这就是区块链。如果希望在控制台中查看更多信息，可以编辑完整的源文件并打印每个块的时间戳或数据。

这就是SnakeCoin要提供的所有东西。为了使SnakeCoin规模达到今天生产区块链的规模，必须添加更多的功能，比如服务器层，以跟踪多台机器上的链变化，以及在给定的时间段内限制添加的块数量的工作算法。

原文出处： Gerald Nash   译文出处：黑色巧克力