這項技術之所以吸引了如此多的關注，主要是因為它具有保證安全，強制分權和加快多個行業(尤其是金融行業)流程的能力。
本質上，區塊鏈是一個公共數據庫，它不可逆地記錄和認證數字資產的擁有和傳輸。像比特幣和以太坊這樣的數字貨幣就是基于這個概念。
區塊鏈是一項令人興奮的技術，可用于轉換應用程序的功能。
最近，我們看到政府，組織和個人使用區塊鏈技術來創建自己的加密貨幣。值得注意的是，當Facebook提出自己的加密貨幣Libra時，這一公告激起了全世界的許多熱潮。
如果您也可以效仿并創建自己的加密貨幣版本，你應該如何著手?
我考慮了這一點，決定開發一種可以創建加密貨幣的算法。
我決定將加密貨幣稱為fccCoin。
在本教程中，我將逐步說明構建數字貨幣的過程(我使用了Python編程語言的面向對象概念)。
這是用于創建fccCoin的區塊鏈算法的基本藍圖：
class Block:
def __init__():
#first block class
pass
def calculate_hash():
#calculates the cryptographic hash of every block
class BlockChain:
def __init__(self):
# constructor method
pass
def construct_genesis(self):
# constructs the initial block
pass
def construct_block(self, proof_no, prev_hash):
# constructs a new block and adds it to the chain
pass
@staticmethod
def check_validity():
# checks whether the blockchain is valid
pass
def new_data(self, sender, recipient, quantity):
# adds a new transaction to the data of the transactions
pass
@staticmethod
def construct_proof_of_work(prev_proof):
# protects the blockchain from attack
pass
@property
def last_block(self):
# returns the last block in the chain
return self.chain[-1]
現在，讓我解釋一下接下來應該怎么做……
1.建立第一個Block類
區塊鏈由幾個相互連接的塊組成，因此，如果一個塊被篡改，則鏈將變為無效。
在應用上述概念時，我創建了以下初始塊類：
import hashlib
import time
class Block:
def __init__(self, index, proof_no, prev_hash, data, timestamp=None):
self.index = index
self.proof_no = proof_no
self.prev_hash = prev_hash
self.data = data
self.timestamp = timestamp or time.time()
@property
def calculate_hash(self):
block_of_string = "{}{}{}{}{}".format(self.index, self.proof_no,
self.prev_hash, self.data,
self.timestamp)
return hashlib.sha256(block_of_string.encode()).hexdigest()
def __repr__(self):
return "{} - {} - {} - {} - {}".format(self.index, self.proof_no,
self.prev_hash, self.data,
self.timestamp)
從上面的代碼中可以看到，我定義了__init __()函數，該函數將在啟動Block類時執行，就像在其他任何Python類中一樣。
我為啟動函數提供了以下參數：
- self-引用Block類的實例，從而可以訪問與該類關聯的方法和屬性;
- 索引—跟蹤區塊鏈在區塊鏈中的位置;
- proof_no-這是在創建新塊(稱為挖礦)期間產生的數量;
- prev_hash —這是指鏈中上一個塊的哈希值;
- 數據-提供所有已完成交易的記錄，例如購買數量;
- 時間戳記-為事務放置時間戳記。
類中的第二個方法calculate_hash將使用上述值生成塊的哈希。SHA-256模塊被導入到項目中，以幫助獲得塊的哈希值。
將值輸入到密碼哈希算法后，該函數將返回一個256位字符串，表示該塊的內容。
這就是在區塊鏈中實現安全性的方式-每個塊都將具有哈希，并且該哈希將依賴于前一個塊的哈希。
因此，如果有人試圖破壞鏈中的任何區塊，其他區塊將具有無效的哈希值，從而導致整個區塊鏈網絡的破壞。
最終，一個塊將如下所示：
{
"index": 2,
"proof": 21,
"prev_hash": "6e27587e8a27d6fe376d4fd9b4edc96c8890346579e5cbf558252b24a8257823",
"transactions": [
{'sender': '0', 'recipient': 'Quincy Larson', 'quantity': 1}
],
"timestamp": 1521646442.4096143
}
2.建立區塊鏈類
顧名思義，區塊鏈的主要思想涉及將多個區塊相互“鏈接”。
因此，我將構建一個對管理整個鏈的工作很有用的Blockchain類。這是大多數動作將要發生的地方。
該Blockchain類將在blockchain完成各種任務的各種輔助方法。
讓我解釋一下每個方法在類中的作用。
A.構造方法
此方法確保實例化區塊鏈。
class BlockChain:
def __init__(self):
self.chain = []
self.current_data = []
self.nodes = set()
self.construct_genesis()
以下是其屬性的作用：
- self.chain-此變量保留所有塊;
- self.current_data-此變量將所有已完成的事務保留在該塊中;
- self.construct_genesis() -此方法將負責構造初始塊。
B.構建創世塊
區塊鏈需要一個construct_genesis方法來構建鏈中的初始塊。在區塊鏈慣例中，此塊是特殊的，因為它象征著區塊鏈的開始。
在這種情況下，讓我們通過簡單地將一些默認值傳遞給Construct_block方法來構造它。
盡管您可以提供所需的任何值，但我都給了proof_no和prev_hash一個零值。
def construct_genesis(self):
self.construct_block(proof_no=0, prev_hash=0)
def construct_block(self, proof_no, prev_hash):
block = Block(
index=len(self.chain),
proof_no=proof_no,
prev_hash=prev_hash,
data=self.current_data)
self.current_data = []
self.chain.append(block)
return block
C.建造新的街區
該construct_block 方法用于在blockchain創造新的塊。
這是此方法的各種屬性所發生的情況：
- 索引-代表區塊鏈的長度;
- proof_nor&prev_hash —調用者方法傳遞它們;
- 數據-包含節點上任何塊中未包含的所有事務的記錄;
- self.current_data-用于重置節點上的事務列表。如果已經構造了一個塊并將事務分配給該塊，則會重置該列表以確保將來的事務被添加到該列表中。并且，該過程將連續進行;
- self.chain.append()-此方法將新構建的塊連接到鏈;
- return-最后，返回一個構造的塊對象。
D.檢查有效性
該check_validity方法是評估blockchain的完整性，確保異常是絕對重要。
如上所述，散列對于區塊鏈的安全至關重要，因為即使對象發生任何細微變化也將導致生成全新的哈希。
因此，此check_validity 方法使用if語句檢查每個塊的哈希是否正確。
它還通過比較其哈希值來驗證每個塊是否指向正確的上一個塊。如果一切正確，則返回true;否則，返回true。否則，它返回false。
@staticmethod
def check_validity(block, prev_block):
if prev_block.index + 1 != block.index:
return False
elif prev_block.calculate_hash != block.prev_hash:
return False
elif not BlockChain.verifying_proof(block.proof_no, prev_block.proof_no):
return False
elif block.timestamp <= prev_block.timestamp:
return False
return True
E.添加交易數據
該NEW_DATA方法用于添加事務的數據的塊。這是一種非常簡單的方法：它接受三個參數(發送者的詳細信息，接收者的詳細信息和數量)，并將交易數據附加到self.current_data列表中。
每當創建新塊時，都會將該列表分配給該塊，并再次按Construct_block方法中的說明進行重置。
將交易數據添加到列表后，將返回要創建的下一個塊的索引。
該索引是通過將當前塊的索引(即區塊鏈中的最后一個)的索引加1來計算的。數據將幫助用戶將來提交交易。
def new_data(self, sender, recipient, quantity):
self.current_data.append({
'sender': sender,
'recipient': recipient,
'quantity': quantity
})
return True
F.添加工作證明
工作量證明是防止區塊鏈濫用的概念。簡而言之，其目的是在完成一定數量的計算工作后，確定一個可以解決問題的編號。
如果識別數字的難度很高，則不鼓勵發送垃圾郵件和篡改區塊鏈。
在這種情況下，我們將使用一種簡單的算法來阻止人們挖掘區塊或輕松創建區塊。
@staticmethod
def proof_of_work(last_proof):
'''this simple algorithm identifies a number f' such that hash(ff') contain 4 leading zeroes
f is the previous f'
f' is the new proof
'''
proof_no = 0
while BlockChain.verifying_proof(proof_no, last_proof) is False:
proof_no += 1
return proof_no
@staticmethod
def verifying_proof(last_proof, proof):
#verifying the proof: does hash(last_proof, proof) contain 4 leading zeroes?
guess = f'{last_proof}{proof}'.encode()
guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest()
return guess_hash[:4] == "0000"
G.得到最后一塊
最后，latest_block 方法是一種幫助程序方法，可幫助獲取區塊鏈中的最后一個塊。請記住，最后一個塊實際上是鏈中的當前塊。
@property
def latest_block(self):
return self.chain[-1]
總結
這是用于創建fccCoin加密貨幣的完整代碼。
import hashlib
import time
class Block:
def __init__(self, index, proof_no, prev_hash, data, timestamp=None):
self.index = index
self.proof_no = proof_no
self.prev_hash = prev_hash
self.data = data
self.timestamp = timestamp or time.time()
@property
def calculate_hash(self):
block_of_string = "{}{}{}{}{}".format(self.index, self.proof_no,
self.prev_hash, self.data,
self.timestamp)
return hashlib.sha256(block_of_string.encode()).hexdigest()
def __repr__(self):
return "{} - {} - {} - {} - {}".format(self.index, self.proof_no,
self.prev_hash, self.data,
self.timestamp)
class BlockChain:
def __init__(self):
self.chain = []
self.current_data = []
self.nodes = set()
self.construct_genesis()
def construct_genesis(self):
self.construct_block(proof_no=0, prev_hash=0)
def construct_block(self, proof_no, prev_hash):
block = Block(
index=len(self.chain),
proof_no=proof_no,
prev_hash=prev_hash,
data=self.current_data)
self.current_data = []
self.chain.append(block)
return block
@staticmethod
def check_validity(block, prev_block):
if prev_block.index + 1 != block.index:
return False
elif prev_block.calculate_hash != block.prev_hash:
return False
elif not BlockChain.verifying_proof(block.proof_no,
prev_block.proof_no):
return False
elif block.timestamp <= prev_block.timestamp:
return False
return True
def new_data(self, sender, recipient, quantity):
self.current_data.append({
'sender': sender,
'recipient': recipient,
'quantity': quantity
})
return True
@staticmethod
def proof_of_work(last_proof):
'''this simple algorithm identifies a number f' such that hash(ff') contain 4 leading zeroes
f is the previous f'
f' is the new proof
'''
proof_no = 0
while BlockChain.verifying_proof(proof_no, last_proof) is False:
proof_no += 1
return proof_no
@staticmethod
def verifying_proof(last_proof, proof):
#verifying the proof: does hash(last_proof, proof) contain 4 leading zeroes?
guess = f'{last_proof}{proof}'.encode()
guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest()
return guess_hash[:4] == "0000"
@property
def latest_block(self):
return self.chain[-1]
def block_mining(self, details_miner):
self.new_data(
sender="0", #it implies that this node has created a new block
receiver=details_miner,
quantity=
1, #creating a new block (or identifying the proof number) is awarded with 1
)
last_block = self.latest_block
last_proof_no = last_block.proof_no
proof_no = self.proof_of_work(last_proof_no)
last_hash = last_block.calculate_hash
block = self.construct_block(proof_no, last_hash)
return vars(block)
def create_node(self, address):
self.nodes.add(address)
return True
@staticmethod
def obtain_block_object(block_data):
#obtains block object from the block data
return Block(
block_data['index'],
block_data['proof_no'],
block_data['prev_hash'],
block_data['data'],
timestamp=block_data['timestamp'])
現在，讓我們測試我們的代碼，看看它是否有效。
blockchain = BlockChain()
print("***Mining fccCoin about to start***")
print(blockchain.chain)
last_block = blockchain.latest_block
last_proof_no = last_block.proof_no
proof_no = blockchain.proof_of_work(last_proof_no)
blockchain.new_data(
sender="0", #it implies that this node has created a new block
recipient="Quincy Larson", #let's send Quincy some coins!
quantity=
1, #creating a new block (or identifying the proof number) is awarded with 1
)
last_hash = last_block.calculate_hash
block = blockchain.construct_block(proof_no, last_hash)
print("***Mining fccCoin has been successful***")
print(blockchain.chain)
有效!
這是挖掘過程的輸出：
***Mining fccCoin about to start***
[0 - 0 - 0 - [] - 1566930640.2707076]
***Mining fccCoin has been successful***
[0 - 0 - 0 - [] - 1566930640.2707076, 1 - 88914 - a8d45cb77cddeac750a9439d629f394da442672e56edfe05827b5e41f4ba0138 - [{'sender': '0', 'recipient': 'Quincy Larson', 'quantity': 1}] - 1566930640.5363243]
結論
以上就是使用Python創建自己的區塊鏈的方式。
如果按原樣部署該代幣，它將無法滿足當前市場對穩定，安全且易于使用的加密貨幣的需求。
因此，仍可以通過添加其他功能來增強其挖掘和發送財務交易的功能，從而對其進行改進。
原文地址：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyMDc0MzY0MQ==&mid=2247488683&idx=1&sn=3b7d944c4fd7a7e032e43619160ac53b&chksm=97c6061da0b18f0be6570a921942becaa0bba0e1d9e004fcd7e693847e9dc0da679eea265233&mpshare=1&
