Python入門：區(qū)塊鏈的詳細介紹（圖）

前言

本文將給大家簡單介紹關(guān)于區(qū)塊鏈(BlockChain)的相關(guān)知識，并用Python做一簡單實現(xiàn)。下面話不多說，來一起看看詳細的介紹：

什么是區(qū)塊鏈

簡單來說，區(qū)塊鏈就是把加密數(shù)據(jù)（區(qū)塊）按照時間順序進行疊加（鏈）生成的永久、不可逆向修改的記錄。具體來說，它區(qū)塊鏈是由一串使用密碼學方法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊組成的，每一個區(qū)塊都包含了上一個區(qū)塊的哈希值（hash），從創(chuàng)始區(qū)塊（genesis block）開始連接到當前區(qū)塊，形成塊鏈。每一個區(qū)塊都確保按照時間順序在上一個區(qū)塊之后產(chǎn)生，否則前一個區(qū)塊的哈希值是未知的。它是比特幣的一個重要概念。

特點

區(qū)塊鏈有如下特點：

以上特點使得區(qū)塊鏈在銀行、證券市場和金融等諸多領(lǐng)域有著越來越多的應(yīng)用。

區(qū)塊鏈工作原理

區(qū)塊鏈式一系列加密的數(shù)據(jù)塊。這些區(qū)塊由一個包含元數(shù)據(jù)的區(qū)塊頭和緊跟其后的構(gòu)成區(qū)塊主體的一長串交易組成。比特幣中的區(qū)塊結(jié)構(gòu)如下：

區(qū)塊頭

區(qū)塊頭中包含了與區(qū)塊鏈中其它區(qū)塊中的連接信息、時間戳和nonce等信息，具體如下：

區(qū)塊標識符

區(qū)塊有兩個標示符,一是區(qū)塊頭的哈希值，二是區(qū)塊高度。區(qū)塊頭的哈希值是通過SHA256算法對區(qū)塊頭進行二次哈希計算而得到的數(shù)字。區(qū)塊哈希值可以唯一、明確地標識一個區(qū)塊，并且任何節(jié)點通過簡單地對區(qū)塊頭進行哈希計算都可以獨立地獲取該區(qū)塊哈希值。區(qū)塊高度是指該區(qū)塊在區(qū)塊鏈中的位置。區(qū)塊高度并不是唯一的標識符。雖然一個單一的區(qū)塊總是會有一個明確的、固定的區(qū)塊高度，但反過來卻并不成立，一個區(qū)塊高度并不總是識別一個單一的區(qū)塊。兩個或兩個以上的區(qū)塊可能有相同的區(qū)塊高度，在區(qū)塊鏈里爭奪同一位置。

了解了以上基礎(chǔ)后下面開始用Python實現(xiàn)一個簡單的區(qū)塊鏈。

區(qū)塊鏈的Python實現(xiàn)

一、定義區(qū)塊結(jié)構(gòu)

In [16]:

# block.py

import hashlib
import uuid


class Block(object):
 def __init__(self, data=None, previous_hash=None):
 self.identifier = uuid.uuid4().hex # 產(chǎn)生唯一標示
 self.nonce = None # nonce值
 self.data = data # 區(qū)塊內(nèi)容
 self.previous_hash = previous_hash # 父節(jié)點哈希值
 
 def hash(self, nonce=None):
 '''
 計算區(qū)塊的哈希值
 '''
 message = hashlib.sha256()
 message.update(self.identifier.encode('utf-8'))
 message.update(str(nonce).encode('utf-8'))
 message.update(str(self.data).encode('utf-8'))
 message.update(str(self.previous_hash).encode('utf-8'))

 return message.hexdigest()

 def hash_is_valid(self, the_hash):
 '''
 校驗區(qū)塊哈希值有否有效
 '''
 return the_hash.startswith('0000')

 def __repr__(self):
 return 'Block<Hash: {}, Nonce: {}>'.format(self.hash(), self.nonce)

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