前言

本文將給大家簡(jiǎn)單介紹關(guān)于區(qū)塊鏈(BlockChain)的相關(guān)知識(shí)，并用Python做一簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。下面話不多說，來一起看看詳細(xì)的介紹：

什么是區(qū)塊鏈

簡(jiǎn)單來說，區(qū)塊鏈就是把加密數(shù)據(jù)（區(qū)塊）按照時(shí)間順序進(jìn)行疊加（鏈）生成的永久、不可逆向修改的記錄。具體來說，它區(qū)塊鏈?zhǔn)怯梢淮褂妹艽a學(xué)方法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊組成的，每一個(gè)區(qū)塊都包含了上一個(gè)區(qū)塊的哈希值（hash），從創(chuàng)始區(qū)塊（genesis block）開始連接到當(dāng)前區(qū)塊，形成塊鏈。每一個(gè)區(qū)塊都確保按照時(shí)間順序在上一個(gè)區(qū)塊之后產(chǎn)生，否則前一個(gè)區(qū)塊的哈希值是未知的。它是比特幣的一個(gè)重要概念。

特點(diǎn)

區(qū)塊鏈有如下特點(diǎn)：

以上特點(diǎn)使得區(qū)塊鏈在銀行、證券市場(chǎng)和金融等諸多領(lǐng)域有著越來越多的應(yīng)用。

區(qū)塊鏈工作原理

區(qū)塊鏈?zhǔn)揭幌盗屑用艿臄?shù)據(jù)塊。這些區(qū)塊由一個(gè)包含元數(shù)據(jù)的區(qū)塊頭和緊跟其后的構(gòu)成區(qū)塊主體的一長(zhǎng)串交易組成。比特幣中的區(qū)塊結(jié)構(gòu)如下：

區(qū)塊頭

區(qū)塊頭中包含了與區(qū)塊鏈中其它區(qū)塊中的連接信息、時(shí)間戳和nonce等信息，具體如下：

區(qū)塊標(biāo)識(shí)符

區(qū)塊有兩個(gè)標(biāo)示符,一是區(qū)塊頭的哈希值，二是區(qū)塊高度。區(qū)塊頭的哈希值是通過SHA256算法對(duì)區(qū)塊頭進(jìn)行二次哈希計(jì)算而得到的數(shù)字。區(qū)塊哈希值可以唯一、明確地標(biāo)識(shí)一個(gè)區(qū)塊，并且任何節(jié)點(diǎn)通過簡(jiǎn)單地對(duì)區(qū)塊頭進(jìn)行哈希計(jì)算都可以獨(dú)立地獲取該區(qū)塊哈希值。區(qū)塊高度是指該區(qū)塊在區(qū)塊鏈中的位置。區(qū)塊高度并不是唯一的標(biāo)識(shí)符。雖然一個(gè)單一的區(qū)塊總是會(huì)有一個(gè)明確的、固定的區(qū)塊高度，但反過來卻并不成立，一個(gè)區(qū)塊高度并不總是識(shí)別一個(gè)單一的區(qū)塊。兩個(gè)或兩個(gè)以上的區(qū)塊可能有相同的區(qū)塊高度，在區(qū)塊鏈里爭(zhēng)奪同一位置。

了解了以上基礎(chǔ)后下面開始用Python實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的區(qū)塊鏈。

區(qū)塊鏈的Python實(shí)現(xiàn)

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(biāo)示
 self.nonce = None # nonce值
 self.data = data # 區(qū)塊內(nèi)容
 self.previous_hash = previous_hash # 父節(jié)點(diǎn)哈希值
 
 def hash(self, nonce=None):
 '''
 計(jì)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(yàn)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)

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