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1、如何用Python搭建区块链使用Python一步步搭建自己的区块链你是否会和我一样，对加密数字货币底层的区块链技术非常感兴趣，特别想了解他们的运行机制。但是学习区块链技术并非一帆风顺，我看多了大量的视频教程还有各种课程，最终的感觉就是真正可用的实战课程太少。我喜欢在实践中学习，尤其喜欢一代码为基础去了解整个工作机制。如果你我一样喜欢这种学习方式，当你学完本教程时，你将会知道区块链技术是如何工作的。写在开始之前记住，区块链是一个 不可变的、有序的 被称为块的记录链。它们可以包含交易、文件或任何您喜欢的数据。但重要的是，他们用哈希 一起被链接在一起。如果你不熟悉哈希， 这里是一个解释。该指南的目的
2、是什么？ 你可以舒服地阅读和编写基础的Python，因为我们将通过HTTP与区块链进行讨论，所以你也要了解HTTP的工作原理。我需要准备什么？ 确定安装了 Python 3.6+ （还有 pip） ，你还需要安装 Flask、 Requests 库：pip install Flask=0.12.2 requests=2.18.4对了， 你还需要一个支持HTTP的客户端， 比如 Postman 或者 cURL，其他也可以。源码在哪儿？ 可以点击这里Step 1： 创建一个区块链打开你最喜欢的文本编辑器或者IDE， 我个人比较喜欢 PyCharm. 新建一个名为blockchain.py的文件。
3、我们将只用这一个文件就可以。但是如果你还是不太清楚， 你也可以参考 源码。描述区块链我们要创建一个 Blockchain 类 ，他的构造函数创建了一个初始化的空列表（要存储我们的区块链），并且另一个存储交易。下面是我们这个类的实例：blockchain.py我们的 Blockchain 类负责管理链式数据，它会存储交易并且还有添加新的区块到链式数据的Method。让我们开始扩充更多Method块是什么样的 ？每个块都有一个 索引，一个 时间戳（Unix时间戳），一个事务列表， 一个 校验（稍后详述） 和 前一个块的散列 。下面是一个Block的例子 ：blockchain.py在这一点上，一个
4、 区块链 的概念应该是明显的 - 每个新块都包含在其内的前一个块的 散列 。 这是至关重要的，因为这是 区块链 不可改变的原因：如果攻击者损坏 区块链 中较早的块，则所有后续块将包含不正确的哈希值。这有道理吗？ 如果你还没有想通，花点时间仔细思考一下 - 这是区块链背后的核心理念添加交易到区块我们将需要一个添加交易到区块的方式。我们的 new_transacTIon（）方法的责任就是这个， 并且它非常的简单：blockchain.pynew_transacTIon（） 方法添加了交易到列表，它返回了交易将被添加到的区块的索引-讲开采下一个这对稍后对提交交易的用户有用。创建新的区块当我们的 Bl
5、ockchain 被实例化后，我们需要将 创世 区块（一个没有前导区块的区块）添加进去进去。我们还需要向我们的起源块添加一个 证明，这是挖矿的结果（或工作证明）。 我们稍后会详细讨论挖矿。除了在构造函数中创建 创世 区块外，我们还会补全 new_block（） 、 new_transacTIon（） 和 hash（） 函数：blockchain.py上面的代码应该是直白的 - 为了让代码清晰，我添加了一些注释和文档说明。 我们差不多完成了我们的区块链。 但在这个时候你一定很疑惑新的块是怎么被创建、锻造或挖掘的。工作量证明算法使用工作量证明（PoW）算法，来证明是如何在区块链上创建或挖掘新的区块
6、。PoW 的目标是计算出一个符合特定条件的数字，这个数字对于所有人而言必须在计算上非常困难，但易于验证。这是工作证明背后的核心思想。我们将看到一个简单的例子帮助你理解：假设一个整数 x 乘以另一个整数 y 的积的 Hash 值必须以 0 结尾，即 hash（x * y） = ac23dc.。.0。设 x = 5，求 y ？用 Python 实现：结果是： y = 21。因为，生成的 Hash 值结尾必须为 0。hash（5 * 21） = 1253e9373e.。.5e3600155e860在比特币中，工作量证明算法被称为 Hashcash ，它和上面的问题很相似，只不过计算难度非常大。这就是
7、矿工们为了争夺创建区块的权利而争相计算的问题。 通常，计算难度与目标字符串需要满足的特定字符的数量成正比，矿工算出结果后，就会获得一定数量的比特币奖励（通过交易）。验证结果，当然非常容易。实现工作量证明让我们来实现一个相似 PoW 算法。规则类似上面的例子：找到一个数字 P ，使得它与前一个区块的 proof 拼接成的字符串的 Hash 值以 4 个零开头。blockchain.py衡量算法复杂度的办法是修改零开头的个数。使用 4 个来用于演示，你会发现多一个零都会大大增加计算出结果所需的时间。现在 Blockchain 类基本已经完成了，接下来使用 HTTP requests 来进行交互。S
8、tep 2： Blockchain 作为 API 接口我们将使用 Python Flask 框架，这是一个轻量 Web 应用框架，它方便将网络请求映射到 Python 函数，现在我们来让 Blockchain 运行在基于 Flask web 上。我们将创建三个接口：/transacTIons/new 创建一个交易并添加到区块/mine 告诉服务器去挖掘新的区块/chain 返回整个区块链创建节点我们的Flask 服务器将扮演区块链网络中的一个节点。我们先添加一些框架代码：blockchain.py简单的说明一下以上代码：第 15 行：实例化节点。阅读更多关于 Flask 内容。第 18 行：为
9、节点创建一个随机的名称。第 21 行：实例化 Blockchain 类。第 24-26 行：创建 /mine 接口，GET 方式请求。第 28-30 行：创建 /transactions/new 接口，POST 方式请求，可以给接口发送交易数据。第 32-38 行：创建 /chain 接口，返回整个区块链。第 40-41 行：服务器运行端口 5000 。发送交易发送到节点的交易数据结构如下：因为我们已经有了添加交易的方法，所以基于接口来添加交易就很简单了。让我们为添加事务写函数：blockchain.py挖矿挖矿正是神奇所在，它很简单，做了一下三件事：计算工作量证明 PoW通过新增一个交易授予
10、矿工（自己）一个币构造新区块并将其添加到链中blockchain.pyreturn jsonify（response）， 200注意交易的接收者是我们自己的服务器节点，我们做的大部分工作都只是围绕 Blockchain 类方法进行交互。到此，我们的区块链就算完成了，我们来实际运行下。Step 3： 运行区块链你可以使用 cURL 或 Postman 去和 API 进行交互启动 Server：$ python blockchain.py * Running on http:/127.0.0.1:5000/ （Press CTRL+C to quit）让我们通过请求 http:/localhost
11、:5000/mine （ GET ）来进行挖矿：用 Postman 发起一个 GET 请求。创建一个交易请求，请求 http:/localhost:5000/transactions/new （POST），如图如果不是使用 Postman，则用一下的 cURL 语句也是一样的：$ curl -X POST -H Content-Type： application/json -d sender： d4ee26eee15148ee92c6cd394edd974e， recipient： someone-other-address， amount： 5 http:/localhost:5000/tr
12、ansactions/new在挖了两次矿之后，就有 3 个块了，通过请求 http:/localhost:5000/chain 可以得到所有的块信息Step 4： 一致性（共识）我们已经有了一个基本的区块链可以接受交易和挖矿。但是区块链系统应该是分布式的。既然是分布式的，那么我们究竟拿什么保证所有节点有同样的链呢？这就是一致性问题，我们要想在网络上有多个节点，就必须实现一个一致性的算法注册节点在实现一致性算法之前，我们需要找到一种方式让一个节点知道它相邻的节点。每个节点都需要保存一份包含网络中其它节点的记录。因此让我们新增几个接口：/nodes/register 接收 URL 形式的新节点列表
13、。/nodes/resolve 执行一致性算法，解决任何冲突，确保节点拥有正确的链。我们修改下 Blockchain 的 init 函数并提供一个注册节点方法：blockchain.py我们用 set 来储存节点，这是一种避免重复添加节点的简单方法。实现共识算法就像先前讲的那样，当一个节点与另一个节点有不同的链时，就会产生冲突。 为了解决这个问题，我们将制定最长的有效链条是最权威的规则。换句话说就是：在这个网络里最长的链就是最权威的。 我们将使用这个算法，在网络中的节点之间达成共识。blockchain.py第一个方法 valid_chain（） 负责检查一个链是否有效，方法是遍历每个块并验证
14、散列和证明。resolve_conflicts（） 是一个遍历我们所有邻居节点的方法，下载它们的链并使用上面的方法验证它们。 如果找到一个长度大于我们的有效链条，我们就取代我们的链条。我们将两个端点注册到我们的API中，一个用于添加相邻节点，另一个用于解决冲突：blockchain.py在这一点上，如果你喜欢，你可以使用一台不同的机器，并在你的网络上启动不同的节点。 或者使用同一台机器上的不同端口启动进程。 我在我的机器上，不同的端口上创建了另一个节点，并将其注册到当前节点。 因此，我有两个节点：http:/localhost:5000 和 http:/localhost:5001。 注册一个新节点：然后我在节点 2 上挖掘了一些新的块，以确保链条更长。 之后，我在节点1上调用 GET /nodes/resolve，其中链由一致性算法取代：这是一个包，去找一些朋友一起，以帮助测试你的区块链。我希望本文能激励你创造更多新东西。我之所以对数字货币入迷，是因为我相信区块链会很快改变我们看待事物的方式，包括经济、政府、档案管理等。