贤庭漫步向大家分享了从零开始，创建自己的区块链,其中包含创建自己的区块链等知识点,遇到此问题的同学们可以参考下
本文内容主要翻译自Learn Blockchains by Building One。
最快的学习区块链的方式是自己创建一个。
我们都对比特币的崛起感到惊讶惊奇，并且想知道其背后的技术——区块链是如何实现的。
打开你最喜欢的文本编辑器或者IDE，比如PyCharm，新建一个文件 blockchain.py，本文所有的代码都写在这一个文件中。
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。
以下是BlockChain类的框架：
class Blockchain(object):def __init__(self): self.chain = [] self.current_transactions = [] def new_block(self): # Creates a new Block and adds it to the chainpass def new_transaction(self): # Adds a new transaction to the list of [email protected] def hash(block): # Hashes a [email protected] def last_block(self): # Returns the last Block in the chainpass
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（index），Unix时间戳（timestamp），交易列表（transactions），工作量证明（稍后解释）以及前一个区块的Hash值。
以下是一个区块结构：
block = { 'index': 1, 'timestamp': 1506057125.900785, 'transactions': [{ 'sender': "8527147fe1f5426f9dd545de4b27ee00", 'recipient': "a77f5cdfa2934df3954a5c7c7da5df1f", 'amount': 5,}], '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。
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
class Blockchain(object):... def new_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:param sender: <str> Address of the Sender:param recipient: <str> Address of the Recipient:param amount: <int> Amount:return: <int> The index of the Block that will hold this transaction"""self.current_transactions.append({ 'sender': sender, 'recipient': recipient, 'amount': amount,}) return self.last_block['index'] + 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。
创建区块
当Blockchain实例化后，我们需要构造一个创世块（没有前区块的第一个区块），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：
import hashlibimport jsonfrom time import timeclass Blockchain(object):def __init__(self):self.current_transactions = []self.chain = [] # Create the genesis blockself.new_block(previous_hash=1, proof=100) def new_block(self, proof, previous_hash=None):"""生成新块:param proof: <int> The proof given by the Proof of Work algorithm:param previous_hash: (Optional) <str> Hash of previous Block:return: <dict> New Block"""block = { 'index': len(self.chain) + 1, 'timestamp': time(), 'transactions': self.current_transactions, 'proof': proof, 'previous_hash': previous_hash or self.hash(self.chain[-1]),} # Reset the current list of transactionsself.current_transactions = []self.chain.append(block) return block def new_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:param sender: <str> Address of the Sender:param recipient: <str> Address of the Recipient:param amount: <int> Amount:return: <int> The index of the Block that will hold this transaction"""self.current_transactions.append({ 'sender': sender, 'recipient': recipient, 'amount': amount,}) return self.last_block['index'] + 1 @propertydef last_block(self):return self.chain[-1] @staticmethoddef hash(block):"""生成块的 SHA-256 hash值:param block: <dict> Block:return: <str>"""# We must make sure that the Dictionary is Ordered, or we'll have inconsistent hashesblock_string = json.dumps(block, sort_keys=True).encode() return hashlib.sha256(block_string).hexdigest()
通过上面的代码和注释可以对区块链有直观的了解，接下来我们看看区块是怎么挖出来的。
理解工作量证明
新的区块依赖工作量证明算法（PoW）来构造。PoW的目标是找出一个符合特定条件的数字，这个数字很难计算出来，但容易验证。这就是工作量证明的核心思想。
为了方便理解，我们举个例子：
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。设变量 x = 5，求 y 的值？
用Python实现如下：
from hashlib import sha256x = 5y = 0 # y未知while sha256(f'{x*y}'.encode()).hexdigest()[-1] != "0":y += 1print(f'The solution is y = {y}')
结果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。
import hashlibimport jsonfrom time import timefrom uuid import uuid4class Blockchain(object):... def proof_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:param last_proof: <int>:return: <int>"""proof = 0while self.valid_proof(last_proof, proof) is False:proof += 1return proof @staticmethoddef valid_proof(last_proof, proof):"""验证证明: 是否hash(last_proof, proof)以4个0开头?:param last_proof: <int> Previous Proof:param proof: <int> Current Proof:return: <bool> True if correct, False if not."""guess = f'{last_proof}{proof}'.encode()guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest() return guess_hash[:4] == "0000"
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。
最快的学习区块链的方式是自己创建一个。
我们都对比特币的崛起感到惊讶惊奇，并且想知道其背后的技术——区块链是如何实现的。
但是完全搞懂区块链并非易事，至少对我来讲是这样。我喜欢在实践中学习，通过写代码来学习技术会掌握得更牢固。通过构建一个区块链可以加深对区块链的理解。
准备工作
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（hashes）链接起来的。
阅读这篇文章，要求读者对Python有基本的了解，能编写基本的Python代码，并且需要对HTTP请求有基本的理解。
环境准备
确保已经安装Python3.6+, pip , Flask, requests。
安装方法：
pip install Flask==0.12.2 requests==2.18.4
同时还需要一个HTTP客户端，比如Postman，cURL或其它客户端。
打开你最喜欢的文本编辑器或者IDE，比如PyCharm，新建一个文件 blockchain.py，本文所有的代码都写在这一个文件中。
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。
以下是BlockChain类的框架：
class Blockchain(object):def __init__(self): self.chain = [] self.current_transactions = [] def new_block(self): # Creates a new Block and adds it to the chainpass def new_transaction(self): # Adds a new transaction to the list of [email protected] def hash(block): # Hashes a [email protected] def last_block(self): # Returns the last Block in the chainpass
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（index），Unix时间戳（timestamp），交易列表（transactions），工作量证明（稍后解释）以及前一个区块的Hash值。
以下是一个区块结构：
block = { 'index': 1, 'timestamp': 1506057125.900785, 'transactions': [{ 'sender': "8527147fe1f5426f9dd545de4b27ee00", 'recipient': "a77f5cdfa2934df3954a5c7c7da5df1f", 'amount': 5,}], '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。
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
class Blockchain(object):... def new_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:param sender: <str> Address of the Sender:param recipient: <str> Address of the Recipient:param amount: <int> Amount:return: <int> The index of the Block that will hold this transaction"""self.current_transactions.append({ 'sender': sender, 'recipient': recipient, 'amount': amount,}) return self.last_block['index'] + 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。
创建区块
当Blockchain实例化后，我们需要构造一个创世块（没有前区块的第一个区块），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：
import hashlibimport jsonfrom time import timeclass Blockchain(object):def __init__(self):self.current_transactions = []self.chain = [] # Create the genesis blockself.new_block(previous_hash=1, proof=100) def new_block(self, proof, previous_hash=None):"""生成新块:param proof: <int> The proof given by the Proof of Work algorithm:param previous_hash: (Optional) <str> Hash of previous Block:return: <dict> New Block"""block = { 'index': len(self.chain) + 1, 'timestamp': time(), 'transactions': self.current_transactions, 'proof': proof, 'previous_hash': previous_hash or self.hash(self.chain[-1]),} # Reset the current list of transactionsself.current_transactions = []self.chain.append(block) return block def new_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:param sender: <str> Address of the Sender:param recipient: <str> Address of the Recipient:param amount: <int> Amount:return: <int> The index of the Block that will hold this transaction"""self.current_transactions.append({ 'sender': sender, 'recipient': recipient, 'amount': amount,}) return self.last_block['index'] + 1 @propertydef last_block(self):return self.chain[-1] @staticmethoddef hash(block):"""生成块的 SHA-256 hash值:param block: <dict> Block:return: <str>"""# We must make sure that the Dictionary is Ordered, or we'll have inconsistent hashesblock_string = json.dumps(block, sort_keys=True).encode() return hashlib.sha256(block_string).hexdigest()
通过上面的代码和注释可以对区块链有直观的了解，接下来我们看看区块是怎么挖出来的。
理解工作量证明
新的区块依赖工作量证明算法（PoW）来构造。PoW的目标是找出一个符合特定条件的数字，这个数字很难计算出来，但容易验证。这就是工作量证明的核心思想。
为了方便理解，我们举个例子：
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。设变量 x = 5，求 y 的值？
用Python实现如下：
from hashlib import sha256x = 5y = 0 # y未知while sha256(f'{x*y}'.encode()).hexdigest()[-1] != "0":y += 1print(f'The solution is y = {y}')
结果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。
import hashlibimport jsonfrom time import timefrom uuid import uuid4class Blockchain(object):... def proof_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:param last_proof: <int>:return: <int>"""proof = 0while self.valid_proof(last_proof, proof) is False:proof += 1return proof @staticmethoddef valid_proof(last_proof, proof):"""验证证明: 是否hash(last_proof, proof)以4个0开头?:param last_proof: <int> Previous Proof:param proof: <int> Current Proof:return: <bool> True if correct, False if not."""guess = f'{last_proof}{proof}'.encode()guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest() return guess_hash[:4] == "0000"
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。
二、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：
import hashlibimport jsonfrom textwrap import dedentfrom time import timefrom uuid import uuid4from flask import Flaskclass Blockchain(o