1: 设计区块类BlockChain类
BlockChain类构造函数包含两个list:储存区块链、储存交易
BlockChain结构框架如下:
class BlockChain(object):
def __init__(self):
self.chain = []
self.current_transactions = []
def new_block(self):
BlockChain类用来管理链条,它能存储交易,加入新块等。
块结构: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。
block = {
'index': 1,
'timestamp': 1506057125.900785,
'transactions': [
{
'sender': "8527147fe1f5426f9dd545de4b27ee00",
'recipient': "a77f5cdfa2934df3954a5c7c7da5df1f",
'amount': 5,
}
],
'proof': 324984774000,
'previous_hash': "2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824"
}
每个新的区块都包含上一个区块的Hash,它保障了区块链不可变性。
new_transaction方法: 用于记录交易信息,交易信息主要存放下一个待挖区块, new_transaction,主要实现将交易信息加入到交易链中, 并且指明下一个待挖区块index值。
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。
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。
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?
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。
整体区块一致性:
区块链系统应该是分布式的。既然是分布式的,那么我们究竟拿什么保证所有节点有同样的链呢?这就是一致性问题,我们要想在网络上有多个节点,就必须实现一个一致性的算法。
在实现一致性算法之前,我们需要找到一种方式让一个节点知道它相邻的节点。每个节点都需要保存一份包含网络中其它节点的记录。故需要新增两个接口:
1: 注册节点
2:执行一致性算法,解决任何冲突,确保节点拥有正确的链
区块链基础与工作原理
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