區(qū)塊鏈可以說是互聯(lián)網(wǎng)自成立以來最重要和最具顛覆性的技術(shù)之一。?這是比特幣和其他加密貨幣背后的核心技術(shù)，在過去幾年引起了很多關(guān)注。

作為其核心，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€分布式數(shù)據(jù)庫，允許雙方直接交易，而無需中央機(jī)構(gòu)。?這個簡單而強(qiáng)大的概念對銀行，政府和市場等各種機(jī)構(gòu)具有重大意義，僅舉幾例。?任何依賴中央數(shù)據(jù)庫作為核心競爭優(yōu)勢的企業(yè)或組織都可能受到區(qū)塊鏈技術(shù)的干擾。

拋開所有關(guān)于比特幣和其他加密貨幣價格的炒作，本博文的目標(biāo)是給你一個區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)用介紹。?第1節(jié)和第2節(jié)介紹了區(qū)塊鏈背后的一些核心概念，第3節(jié)介紹了如何使用Python實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈。?我們還將實(shí)施2個Web應(yīng)用程序，以方便最終用戶與我們的區(qū)塊鏈互動。

請注意，我在此使用比特幣作為解釋“區(qū)塊鏈”更一般技術(shù)的媒介，本文中描述的大多數(shù)概念都適用于其他區(qū)塊鏈?zhǔn)褂冒咐图用茇泿拧?/span>

以下是我們將在第3節(jié)中構(gòu)建的兩個Web應(yīng)用程序的動畫gif。

1.區(qū)塊鏈中的崩潰課程

這一切都始于2008年由一個不知名的人或?qū)嶓w使用Satoshi Nakamoto這個名字發(fā)布的白皮書。?該白皮書的標(biāo)題是“比特幣：對等電子現(xiàn)金系統(tǒng)”?，它奠定了后來被稱為區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)。?在最初的比特幣白皮書中，Satoshi描述了如何建立點(diǎn)對點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)，使得在線支付可以直接從一方發(fā)送到另一方，而無需通過中央機(jī)構(gòu)。?該系統(tǒng)解決了數(shù)字貨幣中稱為雙重支出的重要問題。

1.1。?什么是雙重支出？

假設(shè)Alice想支付Bob 1 $。?如果Alice和Bob使用實(shí)物現(xiàn)金，那么在交易執(zhí)行后Alice將不再擁有1美元。?如果Alice和Bob使用數(shù)字貨幣，那么問題變得更加復(fù)雜。?數(shù)字貨幣是數(shù)字形式，可以很容易地復(fù)制。?如果Alice通過電子郵件向Bob發(fā)送一個價值1美元的數(shù)字文件，Bob無法確定Alice是否刪除了她的文件副本。?如果Alice仍然有1 $數(shù)字文件，那么她可以選擇將同一個文件發(fā)送給Carol。?這個問題叫做雙重支出。

解決雙重支出問題的一種方法是在Alice，Bob和網(wǎng)絡(luò)中的所有其他參與者之間建立一個可信的第三方（例如銀行）。?該第三方負(fù)責(zé)管理集中分類帳，用于跟蹤和驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)中的所有交易。?這個解決方案的缺點(diǎn)是要使系統(tǒng)正常工作，它需要信任一個集中的第三方。

1.2。?比特幣：雙重支出問題的分散解決方案

為了解決雙重支出問題，Satoshi提出了一個公共分類賬，即比特幣的區(qū)塊鏈來跟蹤網(wǎng)絡(luò)中的所有交易。?比特幣的區(qū)塊鏈具有以下特點(diǎn)：

• 分布式：分類賬在多臺計(jì)算機(jī)上復(fù)制，而不是存儲在中央服務(wù)器上。?任何具有互聯(lián)網(wǎng)連接的計(jì)算機(jī)都可以下載區(qū)塊鏈的完整副本。
• 密碼：密碼術(shù)用于確保發(fā)件人擁有她試圖發(fā)送的比特幣，并決定如何將交易添加到區(qū)塊鏈中。
• 不可變：區(qū)塊鏈可以以追加方式更改。?換句話說，交易只能添加到區(qū)塊鏈中，但不能刪除或修改。
• 使用工作證明（PoW）：網(wǎng)絡(luò)中一種特殊類型的參與者稱為礦工競爭尋找加密難題的解決方案，這將使他們能夠在比特幣區(qū)塊鏈中添加大量交易。?這個過程稱為工作證明（Proof of Work），它允許系統(tǒng)安全（稍后會介紹這一點(diǎn)）。

發(fā)送比特幣錢如下：

• 步驟1（一次性努力）：創(chuàng)建一個比特幣錢包。?對于一個人發(fā)送或接收比特幣，她需要創(chuàng)建一個比特幣錢包。?比特幣錢包存儲2條信息：私鑰和公鑰。?私鑰是一個秘密號碼，允許所有者向其他用戶發(fā)送比特幣，或者將比特幣用于接受他們的服務(wù)作為付款方式。?公鑰是接收比特幣所需的數(shù)字。?公鑰也被稱為比特幣地址（不完全正確，但為了簡單起見，我們將假定公鑰和比特幣地址相同）。?請注意，錢包本身不存儲比特幣。?關(guān)于比特幣余額的信息存儲在比特幣區(qū)塊鏈中。
• 第2步：創(chuàng)建一個比特幣交易。?如果Alice想要給Bob發(fā)送1 BTC，Alice需要使用她的私鑰連接到她的比特幣錢包，并創(chuàng)建一個包含她想要發(fā)送的比特幣數(shù)量和她要發(fā)送的地址的交易（在這種情況下鮑勃的公共地址）。
• 第3步：將交易廣播至比特幣網(wǎng)絡(luò)。?一旦Alice創(chuàng)建比特幣交易，她需要將此交易廣播到整個比特幣網(wǎng)絡(luò)。
• 第4步：確認(rèn)交易。?一位收聽比特幣網(wǎng)絡(luò)的礦工使用Alice的公鑰驗(yàn)證交易，證實(shí)Alice的錢包中有足夠的比特幣（在這種情況下至少為1 BTC），并在比特幣的區(qū)塊鏈中增加了一個新記錄，其中包含交易詳情。
• 第5步：將區(qū)塊鏈更改廣播給所有礦工。?交易確認(rèn)后，礦工應(yīng)該向所有礦工廣播區(qū)塊鏈更改，以確保區(qū)塊鏈的副本全部同步。

2.區(qū)塊鏈技術(shù)深入研究

本部分的目標(biāo)是深入介紹區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建模塊。?我們將介紹公鑰密碼學(xué)，散列函數(shù)，區(qū)塊鏈的挖掘和安全性。

2.1。?公鑰加密

公鑰密碼學(xué)或不對稱密碼學(xué)是使用密鑰對的任何密碼系統(tǒng)：可以廣泛傳播的公鑰和只有所有者知道的私鑰。?這實(shí)現(xiàn)了兩個功能：認(rèn)證，其中公鑰驗(yàn)證發(fā)送消息的配對私鑰的持有者和加密，其中只有配對私鑰持有者可以解密用公鑰加密的消息。?[1]

RSA和橢圓曲線數(shù)字簽名（ECDSA）是最流行的公鑰密碼算法。

就比特幣而言，ECDSA算法用于生成比特幣錢包。?比特幣使用各種密鑰和地址，但為了簡單起見，我們將在本博文中假設(shè)每個比特幣錢包都有一對私鑰/公鑰，比特幣地址就是錢包的公鑰。?如果您對比特幣錢包的完整技術(shù)細(xì)節(jié)感興趣，我推薦這篇文章?。

要發(fā)送或接收BTC，用戶首先生成一個包含一對私鑰和公鑰的錢包。?如果Alice想要給Bob發(fā)送一些BTC，她創(chuàng)建一個交易，在該交易中她輸入她和Bob的公鑰，以及她想要發(fā)送的BTC數(shù)量。?她然后使用她的私鑰簽署交易。?區(qū)塊鏈中的計(jì)算機(jī)使用Alice的公鑰來驗(yàn)證交易是否真實(shí)，并將交易添加到稍后將添加到區(qū)塊鏈的區(qū)塊。

2.2。?散列函數(shù)和挖掘

所有比特幣交易都分組在稱為塊的文件中。?比特幣每10分鐘添加一個新的交易塊。?一旦新塊被添加到區(qū)塊鏈中，它就變得不可變，并且不能被刪除或修改。?網(wǎng)絡(luò)中一個特殊的參與者稱為礦工（連接到區(qū)塊鏈的計(jì)算機(jī)）負(fù)責(zé)創(chuàng)建新的交易塊。?礦工必須使用發(fā)件人的公鑰驗(yàn)證每筆交易，確認(rèn)發(fā)件人有足夠的余額用于所請求的交易，并將交易添加到該塊。?礦工們可以完全自由地選擇塊中包含哪些交易，因此發(fā)件人需要包含交易費(fèi)以激勵礦工將其交易添加到塊中。

對于被區(qū)塊鏈接受的區(qū)塊，它需要被“挖掘”。?為了挖掘一個塊，礦工需要找到一個極其罕見的解決密碼難題的方法。?如果區(qū)塊鏈接受了開采區(qū)塊，礦工將獲得比特幣獎勵，這是對交易費(fèi)用的額外激勵。?挖掘過程也被稱為工作量證明（PoW），它是使區(qū)塊鏈變得可靠和安全的主要機(jī)制（更多關(guān)于區(qū)塊鏈安全性）。

哈希和區(qū)塊鏈的密碼拼圖

要理解區(qū)塊鏈的加密難題，我們需要從哈希函數(shù)開始。?哈希函數(shù)是可用于將任意大小的數(shù)據(jù)映射到固定大小的數(shù)據(jù)的任何函數(shù)。?散列函數(shù)返回的值稱為散列。?散列函數(shù)通常用于通過檢測重復(fù)記錄來加速數(shù)據(jù)庫查找，并且它們也廣泛用于密碼學(xué)。?密碼散列函數(shù)允許人們?nèi)菀椎仳?yàn)證某些輸入數(shù)據(jù)映射到給定的散列值，但是如果輸入數(shù)據(jù)是未知的，則通過知道存儲的散列值來重建它是故意困難的。?[2]

比特幣使用稱為SHA-256的加密散列函數(shù)。?SHA-256應(yīng)用于塊數(shù)據(jù)（比特幣交易）和一個稱為nonce的數(shù)字的組合。?通過更改塊數(shù)據(jù)或隨機(jī)數(shù)，我們可以得到完全不同的哈希值。?對于被認(rèn)為有效或“挖掘”的塊，塊的散列值和隨機(jī)數(shù)需要滿足一定的條件。?例如，散列的四位前導(dǎo)數(shù)字需要等于“0000”。?我們可以通過使條件更復(fù)雜來增加挖掘的復(fù)雜性，例如我們可以增加散列值開始所需的0的數(shù)量。

礦工需要解決的cryptograhic難題是找到一個隨機(jī)數(shù)值，使得哈希值滿足挖掘條件。?您可以使用下面的應(yīng)用程序來模擬塊挖掘。?當(dāng)您輸入“數(shù)據(jù)”文本框或更改隨機(jī)數(shù)值時，您可以注意到哈希值的變化。?當(dāng)你點(diǎn)擊“我的”按鈕時，應(yīng)用程序以nonce等于零開始，計(jì)算散列值并檢查散列值的前四位數(shù)是否等于“0000”。?如果前四位數(shù)字不等于“0000”，它將隨機(jī)數(shù)加1，并重復(fù)整個過程直到找到一個滿足條件的隨機(jī)數(shù)值。?如果該塊被視為開采，背景顏色將變成綠色。

隨機(jī)數(shù)：數(shù)據(jù)：哈希：礦

2.3。?從塊到區(qū)塊鏈

正如前面部分所討論的，交易以塊形式分組，并且塊被附加到區(qū)塊鏈。?為了創(chuàng)建塊鏈，每個新塊都使用前一個塊的散列作為其數(shù)據(jù)的一部分。?為了創(chuàng)建一個新塊，礦工選擇一組事務(wù)，添加上一個塊的散列并以上述類似的方式挖掘塊。

對任何塊中的數(shù)據(jù)所做的任何更改都會影響到它后面的塊的所有散列值，并且它們將變?yōu)闊o效。?這給區(qū)塊鏈帶來了不變性。

您可以使用下面的應(yīng)用程序來模擬3塊的區(qū)塊鏈。?當(dāng)您輸入“Data”文本框或更改nonce值時，可以注意到下一個塊的散列值和“Prev”值（前一個散列）的更改。?您可以通過單擊每個塊的“Mine”按鈕來模擬采礦過程。?在挖掘3個塊之后，嘗試更改塊1或塊2中的數(shù)據(jù)，并且您會注意到后面的所有塊都變?yōu)闊o效。

塊：＃隨機(jī)數(shù)：數(shù)據(jù)：上一篇：哈希：礦

塊：＃隨機(jī)數(shù)：數(shù)據(jù)：上一篇：哈希：礦

塊：＃隨機(jī)數(shù)：數(shù)據(jù)：上一篇：哈希：礦

上述兩款采礦模擬器都是根據(jù)Anders Brownworth出色的Blockchain Demo改編的。

2.4。?將區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈

比特幣網(wǎng)絡(luò)中的所有礦工相互競爭，找到一個有效的區(qū)塊，并將其添加到區(qū)塊鏈中，并從網(wǎng)絡(luò)中獲得獎勵。?發(fā)現(xiàn)一個驗(yàn)證塊的隨機(jī)數(shù)很少見，但由于礦工人數(shù)眾多，網(wǎng)絡(luò)中的礦工驗(yàn)證塊的可能性非常高。?第一位提交有效街區(qū)的礦工將他的街區(qū)加入?yún)^(qū)塊鏈，并獲得比特幣獎勵。?但是，如果兩名礦工或更多的同時遞交他們的塊，會發(fā)生什么？

解決沖突

如果兩個礦工幾乎同時解決一個塊，那么我們將在網(wǎng)絡(luò)中有兩個不同的塊鏈，我們需要等待下一個塊來解決沖突。?一些礦工將決定在區(qū)塊鏈1和區(qū)塊鏈2頂部的其他礦區(qū)之上開采礦石。第一個找到新區(qū)塊的礦工將解決沖突。?如果新區(qū)塊在區(qū)塊鏈1的頂部被開采，則區(qū)塊鏈2變?yōu)闊o效，前區(qū)塊的獎勵從區(qū)塊鏈1進(jìn)入礦工，并且區(qū)塊鏈2的一部分并且未被添加到區(qū)塊鏈的交易返回到事務(wù)池并添加到下一個塊。?簡而言之，如果區(qū)塊鏈上存在沖突，那么最長的連鎖贏家。

2.5。?區(qū)塊鏈和雙重支出

在本節(jié)中，我們將介紹對區(qū)塊鏈執(zhí)行雙重支出攻擊的最常見方式，以及用戶應(yīng)采取哪些措施來防止他們遭受損失。

種族攻擊

攻擊者快速連續(xù)發(fā)送同一枚硬幣到兩個不同的地址。?為了防止這種攻擊，建議在接受付款之前等待至少一個數(shù)據(jù)塊確認(rèn)。?[3]

芬尼攻擊

攻擊者預(yù)先在事務(wù)中挖掘一個塊，并在釋放塊之前在第二個事務(wù)中花費(fèi)相同的硬幣。?在這種情況下，第二個事務(wù)將不會被驗(yàn)證。?為了防止這種攻擊，建議在接受付款之前至少等待6個數(shù)據(jù)塊確認(rèn)。?[3]

多數(shù)人攻擊（也被稱為51％攻擊）

在這次攻擊中，攻擊者擁有51％的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算能力。?攻擊者首先在整個網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建一個交易，然后挖掘一個私人區(qū)塊鏈，在那里他將前一個交易的硬幣加倍。?由于攻擊者擁有大部分計(jì)算能力，因此他可以保證他在某個時間點(diǎn)的鏈接比“誠實(shí)”的網(wǎng)絡(luò)要長。?然后，他可以發(fā)布他的較長的區(qū)塊鏈，取代“誠實(shí)”區(qū)塊鏈并取消原始交易。?這種攻擊極不可能，因?yàn)樗谙癖忍貛胚@樣的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中非常昂貴。?[4]

3. Python中的區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)

在本節(jié)中，我們將使用Python實(shí)現(xiàn)基本區(qū)塊鏈和區(qū)塊鏈客戶端。?我們的區(qū)塊鏈將具有以下功能：

• 將多個節(jié)點(diǎn)添加到區(qū)塊鏈的可能性
• 工作證明（PoW）
• 節(jié)點(diǎn)之間的簡單沖突解決
• 使用RSA加密的交易

我們的區(qū)塊鏈客戶端將具有以下功能：

• 使用公鑰/私鑰加密（基于RSA算法）生成錢包
• 使用RSA加密生成事務(wù)

我們還將實(shí)施2個儀表板：

• 面向礦工的“Blockchain Frontend”
• “區(qū)塊鏈客戶端”讓用戶生成錢包并發(fā)送硬幣

區(qū)塊鏈實(shí)施主要基于這個github項(xiàng)目?。?我對原始代碼進(jìn)行了一些修改，以便為事務(wù)添加RSA加密。?錢包生成和交易加密基于Jupyter筆記本?。?2個儀表板從頭開始使用HTML / CSS / JS實(shí)現(xiàn)。

您可以從https://github.com/adilmoujahid/blockchain-python-tutorial下載完整的源代碼。

請注意，此實(shí)現(xiàn)僅用于教育目的，不應(yīng)用于生產(chǎn)，因?yàn)樗鼪]有很好的安全性，不能很好地?cái)U(kuò)展并缺少許多重要功能。

3.1。?區(qū)塊鏈客戶端實(shí)施

您可以通過訪問blockchain_client文件夾并鍵入python blockchain_client.py來從終端啟動區(qū)塊鏈客戶端。?在瀏覽器中，轉(zhuǎn)至http://localhost:8080?，您將看到下面的儀表板。

儀表板在導(dǎo)航欄中有3個選項(xiàng)卡：

• 錢包生成器：使用RSA加密算法生成錢包（公鑰/私鑰對）
• 進(jìn)行交易：生成交易并將其發(fā)送到區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)
• 查看轉(zhuǎn)換：查看區(qū)塊鏈上的交易

為了制作或查看交易，您至少需要運(yùn)行一個區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)（將在下一節(jié)中介紹）。

以下是blockchain_client.py代碼中最重要部分的一些說明。

我們定義了一個名為Transaction的python類，它具有4個屬性sender_address?，?sender_private_key?，?recipient_address?，?value?。?這些是發(fā)件人創(chuàng)建交易所需的4條信息。

to_dict()方法以Python字典格式（沒有發(fā)件人的私鑰）返回交易信息。?sign_transaction()方法獲取交易信息（不包括發(fā)件人的私鑰），并使用發(fā)件人的私鑰對其進(jìn)行簽名。

類 交易 ： def __init__ （ self ， sender_address ， sender_private_key ， recipient_address ， value ）： 自我 。 sender_address = sender_address 自我 。 sender_private_key = sender_private_key 自我 。 recipient_address = recipient_address 自我 。 值 = 值 def __getattr__ （ self ， attr ）： 回歸 自我 。 數(shù)據(jù) [ attr ] def to_dict （ self ）： 返回 OrderedDict （{ 'sender_address' ： self。sender_address ， 'recipient_address' ： 自我 。 recipient_address ， '價值' ： 自我 。 值 }） def sign_transaction （ self ）： “”” 用私鑰簽名交易 “”” private_key = RSA 。 importKey （ binascii。unhexlify （ self。sender_private_key ）） 簽署者 = PKCS1_v1_5 。 新 （ private_key ） h = SHA 。 new （ str （ self.to_dict （）） 。 encode （ 'utf8' ）） 返回 binascii 。 hexlify （ 簽字人 簽字 （ h ）） 。 解碼 （ 'ascii' ）

下面的代碼啟動一個Python Flask應(yīng)用程序，我們將使用它來創(chuàng)建不同的API來與區(qū)塊鏈及其客戶端進(jìn)行交互。

app = Flask （ __name__ ）

下面我們定義返回html頁面的3個Flask路由。?每個標(biāo)簽頁都有一個html頁面。

@ app.route （ '/' ） def index （）： 返回 render_template （ './index.html' ） @ app.route （ '/ make / transaction' ） def make_transaction （）： 返回 render_template （ './make_transaction.html' ） @ app.route （ '/ view / transactions' ） def view_transaction （）： 返回 render_template （ './view_transactions.html' ）

下面我們定義一個生成錢包的API（私鑰/公鑰對）。

@ app.route （ '/ wallet / new' ， methods = [ 'GET' ]） def new_wallet （）： random_gen = 加密 。 隨機(jī) 。 new （） 。 讀 private_key = RSA 。 生成 （ 1024 ， random_gen ） public_key = private_key 。 publickey （） response = { 'private_key' ： binascii 。 hexlify （ private_key。exportKey （ format = 'DER' ）） 。 解碼 （ 'ascii' ）， 'public_key' ： binascii 。 hexlify （ public_key。exportKey （ format = 'DER' ）） 。 解碼 （ 'ascii' ） } 返回 jsonify （ 響應(yīng) ）， 200

下面我們定義一個API，它將輸入sender_address?，?sender_private_key?，?recipient_address?，?value作為輸入，并返回事務(wù)（無私鑰）和簽名。

@ app.route （ '/ generate / transaction' ， methods = [ 'POST' ]） def generate_transaction （）： sender_address = 請求 。 表單 [ 'sender_address' ] sender_private_key = 請求 。 表單 [ 'sender_private_key' ] recipient_address = 請求 。 表單 [ 'recipient_address' ] 值 = 請求 。 形式 [ 'amount' ] transaction = Transaction （ sender_address ， sender_private_key ， recipient_address ， value ） response = { 'transaction' ： 交易 。 to_dict （）， '簽名' ： 事務(wù) 。 sign_transaction （）} 返回 jsonify （ 響應(yīng) ）， 200

3.2。?區(qū)塊鏈實(shí)施

您可以通過轉(zhuǎn)到blockchain文件夾啟動區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)，然后輸入python blockchain_client.py或python blockchain_client.py -p <PORT NUMBER>?。?如果您未指定端口號，則默認(rèn)為端口5000.在瀏覽器中，轉(zhuǎn)到http://localhost:<PORT NUMBER>以查看區(qū)塊鏈前端儀表板。

儀表板在導(dǎo)航欄中有2個選項(xiàng)卡：

• Mine：用于查看交易和區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，以及用于挖掘新的交易區(qū)塊。
• 配置：用于配置不同區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)之間的連接。

以下是blockchain.py代碼中最重要部分的一些說明。

我們首先定義一個具有以下屬性的Blockchain類：

• transactions?：將被添加到下一個塊的交易列表。
• chain?：實(shí)際的區(qū)塊鏈，這是一個塊數(shù)組。
• nodes?：包含節(jié)點(diǎn)URL的集合。?區(qū)塊鏈?zhǔn)褂眠@些節(jié)點(diǎn)從其他節(jié)點(diǎn)檢索區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，并在區(qū)塊鏈不同步時更新區(qū)塊鏈。
• node_id?：識別node_id鏈節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)字符串。

Blockchain類還實(shí)現(xiàn)了以下方法：

• register_node(node_url)?：將新的register_node(node_url)鏈節(jié)點(diǎn)添加到節(jié)點(diǎn)列表中。
• verify_transaction_signature(sender_address, signature, transaction)?：檢查提供的簽名是否與由公鑰簽名的事務(wù)（sender_address）相對應(yīng)。
• submit_transaction(sender_address, recipient_address, value, signature)?：如果驗(yàn)證簽名，則將事務(wù)添加到事務(wù)列表。
• create_block(nonce, previous_hash)?：向區(qū)塊鏈添加一個交易塊。
• hash(block)?：創(chuàng)建hash(block)的SHA-256散列。
• proof_of_work()?：工作證明算法。?尋找滿足采礦條件的隨機(jī)數(shù)。
• valid_proof(transactions, last_hash, nonce, difficulty=MINING_DIFFICULTY)?：檢查哈希值是否滿足挖掘條件。該函數(shù)在proof_of_work函數(shù)中使用。
• valid_chain(chain)?：檢查鏈接是否有效。
• resolve_conflicts()?：通過替換網(wǎng)絡(luò)中最長的鏈來解決區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)之間的沖突。

class blockchain ： def __init__ （ self ）： 自我 。 交易 = [] 自我 。 chain = [] 自我 。 nodes = set （） ＃生成用作node_id的隨機(jī)數(shù) 自我 。 node_id = str （ uuid4 （）） 。 替換 （ ' - ' ， '' ） ＃創(chuàng)建基因塊 自我 。 create_block （ 0 ， '00' ） def register_node （ self ， node_url ）： “”” 向節(jié)點(diǎn)列表中添加一個新節(jié)點(diǎn) “”” ... def verify_transaction_signature （ self ， sender_address ， signature ， transaction ）： “”” 檢查提供的簽名是否與交易相符 由公鑰（sender_address）簽名 “”” ... def submit_transaction （ self ， sender_address ， recipient_address ， value ， signature ）： “”” 如果驗(yàn)證簽名，則將事務(wù)添加到事務(wù)數(shù)組中 “”” ... def create_block （ self ， nonce ， previous_hash ）： “”” 添加交易塊到區(qū)塊鏈 “”” ... def hash （ self ， block ）： “”” 創(chuàng)建一個塊的SHA-256散列 “”” ... def proof_of_work （ self ）： “”” 工作證明算法 “”” ... def valid_proof （ self ， transactions ， last_hash ， nonce ， difficulty = MINING_DIFFICULTY ）： “”” 檢查哈希值是否滿足挖掘條件。 該函數(shù)在proof_of_work函數(shù)中使用。 “”” ... def valid_chain （ self ， chain ）： “”” 檢查一個鏈接是否有效 “”” ... def resolve_conflicts （ self ）： “”” 解決區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)之間的沖突 通過取代我們的網(wǎng)絡(luò)中最長的鏈。 “”” ...

下面的代碼啟動一個Python Flask應(yīng)用程序，我們將使用它來創(chuàng)建不同的API來與區(qū)塊鏈進(jìn)行交互。

app = Flask （ __name__ ） CORS （ 應(yīng)用程序 ）

接下來，我們啟動一個Blockchain實(shí)例。

blockchain = 區(qū)塊鏈 （）

下面我們定義返回我們區(qū)塊鏈前端儀表盤html頁面的2個Flask路由。

@ app.route （ '/' ） def index （）： 返回 render_template （ './index.html' ） @ app.route （ '/ configure' ） def configure （）： 返回 render_template （ './configure.html' ）

下面我們定義Flask?API來管理交易和挖掘區(qū)塊鏈。

• '/transactions/new'?：這個API作為'sender_address'?，?'recipient_address'?，?'amount'和'signature'?，并將交易添加到交易列表中，如果簽名有效，交易列表將被添加到下一個區(qū)塊。
• '/transactions/get'?：該API返回將被添加到下一個塊的所有事務(wù)。
• '/chain'?：該API返回所有區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)。
• '/mine'?：該API運(yùn)行工作證明算法，并將新的交易塊添加到區(qū)塊鏈。

@ app.route （ '/ transactions / new' ， methods = [ 'POST' ]） def new_transaction （）： 值 = 請求 。 形成 ＃檢查所需字段是否在POST中 required = [ 'sender_address' ， 'recipient_address' ， 'amount' ， '簽名' ] 如果 不是 全部 （ k 為 需要的 k 值 ）： 返回 '缺失值' ， 400 ＃創(chuàng)建一個新的交易 transaction_result = 區(qū)塊鏈 。 submit_transaction （ values [ 'sender_address' ]， values [ 'recipient_address' ]， values [ 'amount' ]， values [ 'signature' ]） 如果 transaction_result == False ： response = { 'message' ： '無效的交易！' } 返回 jsonify （ 響應(yīng) ）， 406 其他 ： response = { 'message' ： '交易將被添加到Block' + str （ transaction_result ）} 返回 jsonify （ 響應(yīng) ）， 201 @ app.route （ '/ transactions / get' ， methods = [ 'GET' ]） def get_transactions （）： ＃從事務(wù)池獲取事務(wù) 交易 = 區(qū)塊鏈 。 交易 response = { 'transactions' ： transactions } 返回 jsonify （ 響應(yīng) ）， 200 @ app.route （ '/ chain' ， methods = [ 'GET' ]） def full_chain （）： response = { '鏈' ： 區(qū)塊鏈 。 鏈 ， 'length' ： len （ 區(qū)塊鏈 。 鏈 ）， } 返回 jsonify （ 響應(yīng) ）， 200 @ app.route （ '/ mine' ， methods = [ 'GET' ]） def mine （）： ＃我們運(yùn)行工作證明算法以獲得下一個證明... last_block = 區(qū)塊 鏈 。 鏈 [ - 1 ] nonce = 區(qū)塊鏈 。 proof_of_work （） ＃我們必須獲得找到證據(jù)的獎勵。 區(qū)塊鏈 。 submit_transaction （ sender_address = MINING_SENDER ， recipient_address = blockchain。node_id ， value = MINING_REWARD ， signature = “” ） ＃通過將新塊添加到鏈中來鍛造新塊 previous_hash = 區(qū)塊鏈 。 散列 （ last_block ） block = blockchain 。 create_block （ nonce ， previous_hash ） response = { '消息' ： “偽造的新塊” ， 'block_number' ： block [ 'block_number' ]， 'transactions' ： block [ 'transactions' ]， 'nonce' ： block [ 'nonce' ]， 'previous_hash' ： block [ 'previous_hash' ]， } 返回 jsonify （ 響應(yīng) ）， 200

下面我們定義Flask API來管理區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)。

• '/nodes/register'?：該API將節(jié)點(diǎn)URL列表作為輸入，并將它們添加到節(jié)點(diǎn)列表中。
• '/nodes/resolve'?：該API通過用網(wǎng)絡(luò)中可用的最長鏈替換本地鏈來解決區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)之間的沖突。
• '/nodes/get'?：該API返回節(jié)點(diǎn)列表。

@ app.route （ '/ nodes / register' ， methods = [ 'POST' ]） def register_nodes （）： 值 = 請求 。 形成 節(jié)點(diǎn) = 值 。 get （ '節(jié)點(diǎn)' ） 。 替換 （ “” ， “” ） 。 split （ '，' ） 如果 節(jié)點(diǎn) 是 None ： 返回 “錯誤：請?zhí)峁┮粋€有效的節(jié)點(diǎn)列表” ， 400 節(jié)點(diǎn) 中的 節(jié)點(diǎn) ： 區(qū)塊鏈 。 寄存器 節(jié)點(diǎn) （ 節(jié)點(diǎn) ） response = { 'message' ： '已添加新節(jié)點(diǎn)' ， 'total_nodes' ： [ 節(jié)點(diǎn) 在 塊鏈中的 節(jié)點(diǎn) 。 節(jié)點(diǎn) ]， } 返回 jsonify （ 響應(yīng) ）， 201 @ app.route （ '/ nodes / resolve' ， methods = [ 'GET' ]） def consensus （）： 取代 = 區(qū)塊鏈 。 resolve_conflicts （） 如果 更換 ： response = { '消息' ： '我們的連鎖已被替換' ， 'new_chain' ： 區(qū)塊 鏈 。 鏈 } 其他 ： response = { '消息' ： '我們的連鎖店是權(quán)威的' ， '鏈' ： 區(qū)塊鏈 。 鏈 } 返回 jsonify （ 響應(yīng) ）， 200 @ app.route （ '/ nodes / get' ， methods = [ 'GET' ]） def get_nodes （）： nodes = list （ blockchain。nodes ） response = { 'nodes' ： nodes } 返回 jsonify （ 響應(yīng) ）， 200

結(jié)論

在本篇博文中，我們介紹了區(qū)塊鏈背后的一些核心概念，并學(xué)習(xí)了如何使用Python實(shí)現(xiàn)一個核心概念。?為了簡單起見，我沒有介紹一些技術(shù)細(xì)節(jié)，例如：錢包地址和默克爾樹。?如果您想了解更多關(guān)于此主題的信息，我建議您閱讀比特幣原始白皮書，并跟進(jìn)比特幣維基和Andreas Antonopoulos出色的書籍：?掌握比特幣：編程開放區(qū)塊鏈?。

參考

• 1 -?維基百科 - 公鑰密碼學(xué)
• 2 -?維基百科 - 哈希函數(shù)
• 3 -?Bitcoin Stackexchange - 交易一旦產(chǎn)生會發(fā)生什么？
• 4 -?比特幣維基 - 多數(shù)人攻擊

http://adilmoujahid.com/posts/2018/03/intro-blockchain-bitcoin-python/

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【译】A Practical Introduction to Blockchain with Python的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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