2019-02-28 14:16:07 1828瀏覽
上篇文章小編已經(jīng)給大家分享了區(qū)塊鏈介紹以及區(qū)塊鏈的工作原理等情況，本篇文章扣丁學堂區(qū)塊鏈培訓小編再給大家分享一下關(guān)于區(qū)塊鏈(BlockChain)的相關(guān)知識，并用Python做一簡單實現(xiàn)，下面話不多說，來一起看看詳細的介紹：
一、定義區(qū)塊結(jié)構(gòu)
In [16]:
# block.py
import hashlib
import uuid
class Block(object):
def __init__(self, data=None, previous_hash=None):
self.identifier = uuid.uuid4().hex # 產(chǎn)生唯一標示
self.nonce = None # nonce值
self.data = data # 區(qū)塊內(nèi)容
self.previous_hash = previous_hash # 父節(jié)點哈希值
def hash(self, nonce=None):
'''
計算區(qū)塊的哈希值
'''
message = hashlib.sha256()
message.update(self.identifier.encode('utf-8'))
message.update(str(nonce).encode('utf-8'))
message.update(str(self.data).encode('utf-8'))
message.update(str(self.previous_hash).encode('utf-8'))
return message.hexdigest()
def hash_is_valid(self, the_hash):
'''
校驗區(qū)塊哈希值有否有效
'''
return the_hash.startswith('0000')
def __repr__(self):
return 'Block<Hash: {}, Nonce: {}>'.format(self.hash(), self.nonce)
以上就是一個區(qū)塊結(jié)構(gòu)，這里實現(xiàn)的是一個簡化版，沒有完全對應比特幣中的區(qū)塊。這里的區(qū)塊包含一個唯一標識符、父節(jié)點的哈希值、nonce值和該區(qū)塊的內(nèi)容字段。可以看到一個區(qū)塊的哈希值必須滿足一定的條件才是有效的，比如以0000開始。下面對這個區(qū)塊結(jié)構(gòu)進行初始化。
In [37]:
# 創(chuàng)建一個內(nèi)容為hello world的內(nèi)容塊
block = Block('Hello World')
block
Out[37]:
Block<Hash: 238a65a101c8829d7fc406eb78a71cfc19ad702b437e2c1be8d9061ddb81e900, Nonce: None>
以上一個區(qū)塊雖然創(chuàng)建完成，但其哈希值不是有效的。
In [38]:
block.hash_is_valid(block.hash())
Out[38]:
False
改變nonce的值就可以得到一個新的哈希值。
In [39]:
block.hash(1)
Out[39]:
'a6431938ba10270dfcfdf7a2371312446914fedadf79632c2c0adb3b463f4838'
哈希值更新了，但還不是有效的哈希值。為了得到有效哈希值，是一個不斷更新nonce值的過程，或者說一個挖礦（mine）過程。下面添加一個mine函數(shù)用來得到一個合適的nonce值。
In [78]:
# block.py
import hashlib
import uuid
class Block(object):
def __init__(self, data=None, previous_hash=None):
self.identifier = uuid.uuid4().hex # 產(chǎn)生唯一標示
self.nonce = None # nonce值
self.data = data # 區(qū)塊內(nèi)容
self.previous_hash = previous_hash # 父節(jié)點哈希值
def hash(self, nonce=None):
'''
計算區(qū)塊的哈希值
'''
message = hashlib.sha256()
message.update(self.identifier.encode('utf-8'))
message.update(str(nonce).encode('utf-8'))
message.update(str(self.data).encode('utf-8'))
message.update(str(self.previous_hash).encode('utf-8'))
return message.hexdigest()
def hash_is_valid(self, the_hash):
'''
校驗區(qū)塊哈希值有否有效
'''
return the_hash.startswith('0000')
def __repr__(self):
return 'Block<Hash: {}, Nonce: {}>'.format(self.hash(self.nonce), self.nonce)
'''
新增挖礦函數(shù)
'''
def mine(self):
# 初始化nonce為0
cur_nonce = self.nonce or 0
# 循環(huán)直到生成一個有效的哈希值
while True:
the_hash = self.hash(nonce=cur_nonce)
if self.hash_is_valid(the_hash): # 如果生成的哈希值有效
self.nonce = cur_nonce # 保持當前nonce值
break # 并退出
else:
cur_nonce += 1 # 若當前哈希值無效，更新nonce值，進行加1操作
In [75]:
block = Block('Hello World')
# 挖礦，循環(huán)直至找到合適的nonce
block.mine()
# 打印
block
Out[75]:
Block<Hash: 000087359d5264153d624556f0a0c6f25cba06e453975c1c02587862e823911b, Nonce: 64751>
至此，第一個有效的區(qū)塊生成完成，下面開始定義區(qū)塊鏈。
二、定義區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)
In [81]:
class BlockChain(object):
def __init__(self):
self.head = None # 指向最新的一個區(qū)塊
self.blocks = {} # 包含所有區(qū)塊的一個字典
'''
添加區(qū)塊函數(shù)
'''
def add_block(self, new_block):
previous_hash = self.head.hash() if self.head else None
new_block.previous_hash = previous_hash
self.blocks[new_block.identifier] = {
'block': new_block,
'previous_hash': previous_hash,
'previous': self.head,
}
self.head = new_block
def __repr__(self):
num_existing_blocks = len(self.blocks)
return 'Blockchain<{} Blocks, Head: {}>'.format(
num_existing_blocks,
self.head.identifier if self.head else None
)
定義好區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)后，下面就開始初始化一條區(qū)塊鏈。
In [82]:
# 初始化 chain = BlockChain() # 打印 chain
Out[82]:
Blockchain<0 Blocks, Head: None>
In [83]:
# 添加區(qū)塊 chain.add_block(block) # 打印 chain
Out[83]:
Blockchain<1 Blocks, Head: 364c0cf963384ca28a2763499a140405>
In [84]:
# 添加更多的區(qū)塊 for i in range(6): new_block = Block(i) new_block.mine() chain.add_block(new_block) # 打印 chain
Out[84]:
Blockchain<7 Blocks, Head: e7cb24ec7acd42a4aaebe7faee9e0713>
以上就是一個簡單區(qū)塊鏈，后面還會涉及到區(qū)塊鏈的有效性。當區(qū)塊鏈中一個區(qū)塊被改變后，這個區(qū)塊的哈希就會改變，從而影響到這塊區(qū)塊之后的區(qū)塊，致使這個區(qū)塊鏈不再有效。這些將在后續(xù)繼續(xù)深入。
以上就是一個區(qū)塊結(jié)構(gòu)，這里實現(xiàn)的是一個簡化版，沒有完全對應比特幣中的區(qū)塊。這里的區(qū)塊包含一個唯一標識符、父節(jié)點的哈希值、nonce值和該區(qū)塊的內(nèi)容字段?？梢钥吹揭粋€區(qū)塊的哈希值必須滿足一定的條件才是有效的，比如以0000開始。下面對這個區(qū)塊結(jié)構(gòu)進行初始化。
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