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在数字货币盛行的档口，比特币，这币那币到底值不值得信赖呢？也许你像很多人一样感到新奇，想接近它，但只因背后的区块链技术，阻断了向新领域尝试的步伐。不过，对于程序员来说，想真正搞懂比特币，搞懂区块链，可不是难题，因为他们能边玩边学，通过一行行Pyhton代码，就能真正理解数字货币的底层秘密。能用这么有逼格的方式来学习区块链的，也只有程序员了。
作者|DanielvanFlymen纽约区块链工程师
译者|熊丽兵牛娃软件CTO
本文经授权转自「区块链大本营」
准备工作
本文要求读者对Python有基本的理解，能读写基本的Python，并且需要对HTTP请求有基本的了解。
我们知道区块链是由区块的记录构成的不可变、有序的链结构，记录可以是交易、文件或任何你想要的数据，重要的是它们是通过哈希值链接起来的。
如果你还不是很了解哈希，可以查看这篇文章https://learncryptography.com/hash-functions/what-are-hash-functions。
环境准备
环境准备，确保已经安装Python3.6+、pip、Flask、requests。
安装方法：
pipinstallFlask==0.12.2requests==2.18.4
同时还需要一个HTTP客户端，比如Postman、cURL或其它客户端。
参考源代码。
开始创建Blockchain
新建一个文件blockchain.py，本文所有的代码都写在这一个文件中，可以随时参考源代码。
Blockchain类
首先创建一个Blockchain类，在构造函数中创建了两个列表，一个用于储存区块链，一个用于储存交易。
中央纪委国家监委网站发文《元宇宙如何改写人类社会生活》:12月23日消息，中央纪委国家监委网站于今日发文《元宇宙如何改写人类社会生活》，文中解释了什么是元宇宙，元宇宙为什么能出圈，并且提到要“理性看待元宇宙带来的新一轮技术革命和对社会的影响，不低估5-10年的机会，也不高估1-2年的演进变化”。[2021/12/23 7:59:46]
以下是Blockchain类的框架：
classBlockchain(object):def__init__(self):self.chain=self.current_transactions=defnew_block(self):Billions项目组Addsanewtransactiontothelistoftransactionspass@staticmethoddefhash(block):Billions项目组ReturnsthelastBlockinthechainpass
Blockchain类用来管理链条，它能存储交易、加入新块等，下面我们来进一步完善这些方法。
块结构
每个区块包含属性：索引、Unix时间戳、交易列表、工作量证明以及前一个区块的Hash值。
以下是一个区块的结构：
block={'index':1,'timestamp':1506057125.900785,'transactions':,'proof':324984774000,'previous_hash':"2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824"}
到这里区块链的概念就清楚了，每个新的区块都包含上一个区块的Hash，这是关键的一点，它保障了区块链不可变性。如果攻击者破坏了前面的某个区块，那么后面所有区块的Hash都会变得不正确。不理解的话，慢慢消化，可参考{%post_linkwhatbc区块链技术原理%}。
加入交易
Genesis Mining运营主管：无论交易费用如何，比特币都是很好的价值存储手段:针对比特币及其区块链网络是否能在不需要第二层解决方案的情况下作为一种价值储存手段被主流采用，比特币采矿公司Genesis Mining运营主管Philip Salter表示，无论交易费用如何，比特币都是一种很好的价值存储手段。费用越高，能够有效转移的最小价值也就越大。然而，如今比特币被更多地视为一种价值储存手段，而非数字现金。Philip Salter认为，这种观念的转变仍可能引发一些问题。他说：“几年前，由于交易费用实际上为零，所以1美元的存储和传输是可行的。目前，发送一笔交易很容易花费15美元，所以再发送1美元是不明智的。如果这一趋势继续下去，由于更多的比特币使用和更高的比特币价格，它将禁止普通金额的价值转移，它将只会成为非常大金额的有效价值存储。”Salter补充道：“这就是为什么我认为第二层解决方案不仅对于比特币作为货币的使用是必要的，而且对于比特币作为价值储存手段的长期可行性也是必要的。”（Cointelegraph）[2021/1/22 16:48:07]
接下来我们需要添加一个交易，来完善下new_transaction方法：
classBlockchain(object):...defnew_transaction(self,sender,recipient,amount):"""生成新交易信息，信息将加入到下一个待挖的区块中:paramsender:<str>AddressoftheSender:paramrecipient:<str>AddressoftheRecipient:paramamount:<int>Amount:return:<int>TheindexoftheBlockthatwillholdthistransaction"""self.current_transactions.append({'sender':sender,'recipient':recipient,'amount':amount,})returnself.last_block+1
张春泉：区块链等如何与行业深度融合将是工业互联网发展关键要素:曙光云计算集团副总裁、中国科学院智慧城市产业联盟副秘书长张春泉表示，目前工业互联网发展呈现出新特征，一是在云计算技术架构支撑下，企业之间正从技术、产品和供应链的竞争逐步演进成为平台化的生态体系竞争。二是以工业互联网为支撑，助力企业迈向网络化、智能化的新阶段，构建数字化的工业生态和数字化的商业服务生态。三是新一轮的IT技术加速行业的深度融合，比如说标识解析、区块链等技术如何与行业深度融合，将是这一时期工业互联网发展的关键要素。（经济参考报）[2020/4/30]
方法向列表中添加一个交易记录，并返回该记录将被添加到的区块(下一个待挖掘的区块)的索引，等下在用户提交交易时会有用。
创建新块
当Blockchain实例化后，我们需要构造一个创世块，并且给它加上一个工作量证明。
每个区块都需要经过工作量证明，俗称挖矿，稍后会继续讲解。
为了构造创世块，我们还需要完善new_block(),new_transaction()和hash()方法：
importhashlibimportjsonfromtimeimporttimeclassBlockchain(object):def__init__(self):self.current_transactions=self.chain=Billions项目组Resetthecurrentlistoftransactionsself.current_transactions=self.chain.append(block)returnblockdefnew_transaction(self,sender,recipient,amount):"""生成新交易信息，信息将加入到下一个待挖的区块中:paramsender:<str>AddressoftheSender:paramrecipient:<str>AddressoftheRecipient:paramamount:<int>Amount:return:<int>TheindexoftheBlockthatwillholdthistransaction"""self.current_transactions.append({'sender':sender,'recipient':recipient,'amount':amount,})returnself.last_block+1@propertydeflast_block(self):returnself.chain@staticmethoddefhash(block):"""生成块的SHA-256hash值:paramblock:<dict>Block:return:<str>"""Billions项目组y未知whilesha256(f'{x*y}'.encode()).hexdigest()!="0":y+=1print(f'Thesolutionisy={y}')
声音 | 光大证券彭文生：Libra的发展关键要看监管机构如何在支持创新和监管之间的平衡:近日，光大集团研究院副院长、光大证券全球首席经济学家彭文生表示，和比特币等代币相比，Libra尚未问世引来如此高的关注度，一是数字经济下科技巨头平台公司和货币的网络规模优势有协同效应；二是Libra作为一揽子货币的衍生品，属于数字货币中的稳定币。而比特币等代币仅仅是数字资产，其未来价值取决于使用者对其的“信仰”，故其价格波动幅度会比较大。他还指出，未来Libra要成为货币，在起步阶段，支付手段可能是突破口；但发展到一定规模后，储值工具的作用更重要，是推动Libra能成为一种真正货币的主要力量。Libra现在是0，按常理起步会较慢，但不能低估其社区网络带来的规模效应。不过Libra的发展关键还要看监管机构如何在支持创新和监管之间的平衡。[2019/7/30]
结果是y=21，因为：
hash(5*21)=1253e9373e...5e3600155e860
在比特币中，使用称为Hashcash的工作量证明算法，它和上面的问题很类似，矿工们为了争夺创建区块的权利而争相计算结果。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，会获得比特币奖励。
当然，在网络上非常容易验证这个结果。
实现工作量证明
让我们来实现一个相似PoW算法，规则是：寻找一个数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。
importhashlibimportjsonfromtimeimporttimefromuuidimportuuid4classBlockchain(object):...defproof_of_work(self,last_proof):"""简单的工作量证明:-查找一个p'使得hash(pp')以4个0开头-p是上一个块的证明,p'是当前的证明:paramlast_proof:<int>:return:<int>"""proof=0whileself.valid_proof(last_proof,proof)isFalse:proof+=1returnproof@staticmethoddefvalid_proof(last_proof,proof):"""验证证明:是否hash(last_proof,proof)以4个0开头?:paramlast_proof:<int>PreviousProof:paramproof:<int>CurrentProof:return:<bool>Trueifcorrect,Falseifnot."""guess=f'{last_proof}{proof}'.encode()guess_hash=hashlib.sha256(guess).hexdigest()returnguess_hash=="0000"
声音 | 澳本聪：2019年1月将开始通过SPV系统向人们展示比特币如何扩容:澳本聪刚刚发推称：2019年1月，我们将开始向人们展示比特币(任何区块链)如何扩容，这要求是SPV系统，而该系统不使用服务器(所以以太坊不是SPV)。而且这将获得专利，并被授权给SV独家使用。[2018/12/9]
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HTTPrequests来进行交互。
Blockchain作为API接口
我们将使用PythonFlask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Flaskweb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：
importhashlibimportjsonfromtextwrapimportdedentfromtimeimporttimefromuuidimportuuid4fromflaskimportFlaskclassBlockchain(object):...Billions项目组Generateagloballyuniqueaddressforthisnodenode_identifier=str(uuid4()).replace('-','')Billions项目组CheckthattherequiredfieldsareinthePOST'eddatarequired=ifnotall(kinvaluesforkinrequired):return'Missingvalues',400Billions项目组Weruntheproofofworkalgorithmtogetthenextproof...last_block=blockchain.last_blocklast_proof=last_blockproof=blockchain.proof_of_work(last_proof)Billions项目组发送者为"0"表明是新挖出的币blockchain.new_transaction(sender="0",recipient=node_identifier,amount=1,)Billions项目组Checkthatthehashoftheblockiscorrectifblock!=self.hash(last_block):returnFalseBillions项目组We'reonlylookingforchainslongerthanoursmax_length=len(self.chain)Billions项目组Checkifthelengthislongerandthechainisvalidiflength>max_lengthandself.valid_chain(chain):max_length=lengthnew_chain=chain#Replaceourchainifwediscoveredanew,validchainlongerthanoursifnew_chain:self.chain=new_chainreturnTruereturnFalse
第一个方法valid_chain()用来检查是否是有效链，遍历每个块验证hash和proof。
第二个方法resolve_conflicts()用来解决冲突，遍历所有的邻居节点，并用上一个方法检查链的有效性，如果发现有效更长链，就替换掉自己的链。
让我们添加两个路由，一个用来注册节点，一个用来解决冲突。
@app.route('/nodes/register',methods=)defregister_nodes():values=request.get_json()nodes=values.get('nodes')ifnodesisNone:return"Error:Pleasesupplyavalidlistofnodes",400fornodeinnodes:blockchain.register_node(node)response={'message':'Newnodeshavebeenadded','total_nodes':list(blockchain.nodes),}returnjsonify(response),201@app.route('/nodes/resolve',methods=)defconsensus():replaced=blockchain.resolve_conflicts()ifreplaced:response={'message':'Ourchainwasreplaced','new_chain':blockchain.chain}else:response={'message':'Ourchainisauthoritative','chain':blockchain.chain}returnjsonify(response),200
你可以在不同的机器运行节点，或在一台机机开启不同的网络端口来模拟多节点的网络，这里在同一台机器开启不同的端口演示，在不同的终端运行以下命令，就启动了两个节点：http://localhost:5000和http://localhost:5001。
pipenvrunpythonblockchain.pypipenvrunpythonblockchain.py-p5001
然后在节点2上挖两个块，确保是更长的链，然后在节点1上访问接口/nodes/resolve，这时节点1的链会通过共识算法被节点2的链取代。
好啦，你可以邀请朋友们一起来测试你的区块链。
作者简介：DanielvanFlymen，纽约区块链工程师。译者简介：熊丽兵，牛娃软件CTO，深入浅出区块链learnblockchain.cn博主，区块链大本营特邀专栏作者。擅长Java/Python/JavaScript语言，曾就职于创新工场，猎豹移动，参与开发移动应用，如安卓优化大师、清理大师等。昵称Tiny熊，区块链大本营特邀专栏作者，对底层公链，区块链技术落地有深入研究。
本文原始链接https://learnblockchain.cn/2017/10/27/build_blockchain_by_python/，转载请注明出处。
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