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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。
美联储主席鲍威尔：很难判断银行危机如何造成经济软着陆预期发生变化:金色财经报道，美联储主席鲍威尔表示，经济衰退风险是非线性的；很难判断银行危机如何造成软着陆预期发生变化；美国仍然存在软着陆机会，正设法找到那样的机会。[2023/3/23 13:20:40]
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
接下来我们需要添加一个交易，来完善下new_transaction方法：
Meta正测试如何在Facebook和Instagram之间进行切换:9月27日消息，Meta Platform正测试如何轻松地在旗下Facebook和Instagram两款软件之间进行切换。（财联社）[2022/9/27 22:31:29]
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
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}')
迪士尼CEO：过去一年一直在探索如何利用Web3技术:9月14日消息，在迪士尼两年一度的 D23 Expo 大会上，该公司首席执行官鲍勃·查佩克称迪士尼正在继续探索和制定虚拟世界计划，而且在过去一年时间里一直在悄悄探索如何利用 Web3 技术。鲍勃·查佩克表示，迪士尼希望使用来自物理世界和数字世界的数据来推动其元宇宙战略，来自主题公园访问数据和消费者流媒体习惯数据将使迪士尼元宇宙战略中最关注的两大领域。（nftevening）[2022/9/14 13:30:06]
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"
高盛：探索如何确定比特币和其他加密资产的“基本面”:本周，高盛经济研究团队的Zach Pandl和Isabella Rosenberg发布报告，探索了如何确定加密资产的基本面问题。报告指出，将加密资产等同于黄金是确定其基本面的常见框架，但除此之外，加密货币价格也与其底层分布式网络的价值有关。报告使用区块链地址估算网络用户数量，并与货币市值进行比较，观察到：“市值与网络规模之间存在明显的相关性”，且相关性超过1。他们基于历史数据计算出的平均增长曲线接近价值=用户数的1.4次幂，这给出了一个利用基本面作为市值参考的基准比率。基于该推断，报告指出BTC的市值远大于基本面，其基于用户增量的价值（基本面）与市值相比存在严重偏差。过去几年，比特币市值较2018年平均水平上涨520%，但网络仅增长60-100%。报告认为这一偏差意味着要么比特币现在被高估，要么2018年被低估，要么兼而有之。但报告也指出，除基本面因素外，加密货币上涨还有众多其他因素，包括情绪，以及它作为一种快速致富的新方式的吸引力。但投机交易带来的网络活动增加并不能完全反应基本面的改善，因为平台并未获得更高的经济价值，要使加密货币网络具备可持续价值，活动需要由非投机性用例驱动，而目前此类用例十分缺乏。（雅虎财经）[2021/7/21 1:06:15]
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：
HeroNode创始人刘国平：工业革命以来最大的技术革命——区块链如何实现去中心化:近日，HeroNode 创始人刘国平受邀前往平安总部进行区块链技术演讲。会上，刘国平就“区块链到底是什么”和“区块链有什么特点”两个问题，用通俗易懂的语言深入浅出地进行讲解，并着重介绍了区块链对现有公司业务的挑战。刘国平，区块链应用技术专家、比特币第一批矿工、Hero 移动跨平台框架开发创始人，Hero 理事会会长。曾任职万得资讯、第九城市、点融网等知名互联网公司负责技术研发、并深度参与点融网区块链应用场景开发。[2018/4/2]
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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