Python創建自己的加密貨幣的示例
隨著當前加密貨幣的興起,區塊鏈在技術界引起了轟動。
這項技術之所以吸引了如此多的關注,主要是因為它具有保證安全,強制分權和加快多個行業(尤其是金融行業)流程的能力。
本質上,區塊鏈是一個公共數據庫,它不可逆地記錄和認證數字資產的擁有和傳輸。像比特幣和以太坊這樣的數字貨幣就是基于這個概念。
區塊鏈是一項令人興奮的技術,可用于轉換應用程序的功能。
最近,我們看到政府,組織和個人使用區塊鏈技術來創建自己的加密貨幣。值得注意的是,當Facebook提出自己的加密貨幣Libra時,這一公告激起了全世界的許多熱潮。
如果您也可以效仿并創建自己的加密貨幣版本,你應該如何著手?
我考慮了這一點,決定開發一種可以創建加密貨幣的算法。
我決定將加密貨幣稱為fccCoin。
在本教程中,我將逐步說明構建數字貨幣的過程(我使用了Python編程語言的面向對象概念)。
這是用于創建fccCoin的區塊鏈算法的基本藍圖:
class Block: def __init__(): #first block class pass def calculate_hash(): #calculates the cryptographic hash of every block class BlockChain: def __init__(self): # constructor method pass def construct_genesis(self): # constructs the initial block pass def construct_block(self, proof_no, prev_hash): # constructs a new block and adds it to the chain pass @staticmethod def check_validity(): # checks whether the blockchain is valid pass def new_data(self, sender, recipient, quantity): # adds a new transaction to the data of the transactions pass @staticmethod def construct_proof_of_work(prev_proof): # protects the blockchain from attack pass @property def last_block(self): # returns the last block in the chain return self.chain[-1]
現在,讓我解釋一下接下來應該怎么做……
1.建立第一個Block類區塊鏈由幾個相互連接的塊組成,因此,如果一個塊被篡改,則鏈將變為無效。
在應用上述概念時,我創建了以下初始塊類:
import hashlibimport timeclass Block: def __init__(self, index, proof_no, prev_hash, data, timestamp=None): self.index = index self.proof_no = proof_no self.prev_hash = prev_hash self.data = data self.timestamp = timestamp or time.time() @property def calculate_hash(self): block_of_string = '{}{}{}{}{}'.format(self.index, self.proof_no, self.prev_hash, self.data, self.timestamp) return hashlib.sha256(block_of_string.encode()).hexdigest() def __repr__(self): return '{} - {} - {} - {} - {}'.format(self.index, self.proof_no, self.prev_hash, self.data, self.timestamp)
從上面的代碼中可以看到,我定義了__init __()函數,該函數將在啟動Block類時執行,就像在其他任何Python類中一樣。
我為啟動函數提供了以下參數:
self-引用Block類的實例,從而可以訪問與該類關聯的方法和屬性; 索引—跟蹤區塊鏈在區塊鏈中的位置; proof_no-這是在創建新塊(稱為挖礦)期間產生的數量; prev_hash —這是指鏈中上一個塊的哈希值; 數據-提供所有已完成交易的記錄,例如購買數量; 時間戳記-為事務放置時間戳記。類中的第二個方法calculate_hash將使用上述值生成塊的哈希。SHA-256模塊被導入到項目中,以幫助獲得塊的哈希值。
將值輸入到密碼哈希算法后,該函數將返回一個256位字符串,表示該塊的內容。
這就是在區塊鏈中實現安全性的方式-每個塊都將具有哈希,并且該哈希將依賴于前一個塊的哈希。
因此,如果有人試圖破壞鏈中的任何區塊,其他區塊將具有無效的哈希值,從而導致整個區塊鏈網絡的破壞。
最終,一個塊將如下所示:
{ 'index': 2, 'proof': 21, 'prev_hash': '6e27587e8a27d6fe376d4fd9b4edc96c8890346579e5cbf558252b24a8257823', 'transactions': [ {’sender’: ’0’, ’recipient’: ’Quincy Larson’, ’quantity’: 1} ], 'timestamp': 1521646442.4096143}2.建立區塊鏈類
顧名思義,區塊鏈的主要思想涉及將多個區塊相互“鏈接”。
因此,我將構建一個對管理整個鏈的工作很有用的Blockchain類。這是大多數動作將要發生的地方。
該Blockchain類將在blockchain完成各種任務的各種輔助方法。
讓我解釋一下每個方法在類中的作用。
A.構造方法此方法確保實例化區塊鏈。
class BlockChain: def __init__(self): self.chain = [] self.current_data = [] self.nodes = set()self.construct_genesis()
以下是其屬性的作用:
self.chain-此變量保留所有塊; self.current_data-此變量將所有已完成的事務保留在該塊中; self.construct_genesis() -此方法將負責構造初始塊。B.構建創世塊區塊鏈需要一個construct_genesis方法來構建鏈中的初始塊。在區塊鏈慣例中,此塊是特殊的,因為它象征著區塊鏈的開始。
在這種情況下,讓我們通過簡單地將一些默認值傳遞給Construct_block方法來構造它。
盡管您可以提供所需的任何值,但我都給了proof_no和prev_hash一個零值。
def construct_genesis(self): self.construct_block(proof_no=0, prev_hash=0)def construct_block(self, proof_no, prev_hash): block = Block( index=len(self.chain), proof_no=proof_no, prev_hash=prev_hash, data=self.current_data) self.current_data = [] self.chain.append(block) return blockC.建造新的街區
該construct_block 方法用于在blockchain創造新的塊。
這是此方法的各種屬性所發生的情況:
索引-代表區塊鏈的長度; proof_nor&prev_hash —調用者方法傳遞它們; 數據-包含節點上任何塊中未包含的所有事務的記錄; self.current_data-用于重置節點上的事務列表。如果已經構造了一個塊并將事務分配給該塊,則會重置該列表以確保將來的事務被添加到該列表中。并且,該過程將連續進行; self.chain.append()-此方法將新構建的塊連接到鏈; return-最后,返回一個構造的塊對象。D.檢查有效性該check_validity方法是評估blockchain的完整性,確保異常是絕對重要。
如上所述,散列對于區塊鏈的安全至關重要,因為即使對象發生任何細微變化也將導致生成全新的哈希。
因此,此check_validity 方法使用if語句檢查每個塊的哈希是否正確。
它還通過比較其哈希值來驗證每個塊是否指向正確的上一個塊。如果一切正確,則返回true;否則,返回true。否則,它返回false。
@staticmethoddef check_validity(block, prev_block): if prev_block.index + 1 != block.index: return False elif prev_block.calculate_hash != block.prev_hash: return False elif not BlockChain.verifying_proof(block.proof_no, prev_block.proof_no): return False elif block.timestamp <= prev_block.timestamp: return False return TrueE.添加交易數據
該NEW_DATA方法用于添加事務的數據的塊。這是一種非常簡單的方法:它接受三個參數(發送者的詳細信息,接收者的詳細信息和數量),并將交易數據附加到self.current_data列表中。
每當創建新塊時,都會將該列表分配給該塊,并再次按Construct_block方法中的說明進行重置。
將交易數據添加到列表后,將返回要創建的下一個塊的索引。
該索引是通過將當前塊的索引(即區塊鏈中的最后一個)的索引加1來計算的。數據將幫助用戶將來提交交易。
def new_data(self, sender, recipient, quantity): self.current_data.append({ ’sender’: sender, ’recipient’: recipient, ’quantity’: quantity }) return TrueF.添加工作證明
工作量證明是防止區塊鏈濫用的概念。簡而言之,其目的是在完成一定數量的計算工作后,確定一個可以解決問題的編號。
如果識別數字的難度很高,則不鼓勵發送垃圾郵件和篡改區塊鏈。
在這種情況下,我們將使用一種簡單的算法來阻止人們挖掘區塊或輕松創建區塊。
@staticmethoddef proof_of_work(last_proof): ’’’this simple algorithm identifies a number f’ such that hash(ff’) contain 4 leading zeroes f is the previous f’ f’ is the new proof ’’’ proof_no = 0 while BlockChain.verifying_proof(proof_no, last_proof) is False: proof_no += 1 return proof_no@staticmethoddef verifying_proof(last_proof, proof): #verifying the proof: does hash(last_proof, proof) contain 4 leading zeroes? guess = f’{last_proof}{proof}’.encode() guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest() return guess_hash[:4] == '0000'G.得到最后一塊
最后,latest_block 方法是一種幫助程序方法,可幫助獲取區塊鏈中的最后一個塊。請記住,最后一個塊實際上是鏈中的當前塊。
@property def latest_block(self): return self.chain[-1]總結
這是用于創建fccCoin加密貨幣的完整代碼。
import hashlibimport timeclass Block: def __init__(self, index, proof_no, prev_hash, data, timestamp=None): self.index = index self.proof_no = proof_no self.prev_hash = prev_hash self.data = data self.timestamp = timestamp or time.time() @property def calculate_hash(self): block_of_string = '{}{}{}{}{}'.format(self.index, self.proof_no, self.prev_hash, self.data, self.timestamp) return hashlib.sha256(block_of_string.encode()).hexdigest() def __repr__(self): return '{} - {} - {} - {} - {}'.format(self.index, self.proof_no, self.prev_hash, self.data, self.timestamp)class BlockChain: def __init__(self): self.chain = [] self.current_data = [] self.nodes = set() self.construct_genesis() def construct_genesis(self): self.construct_block(proof_no=0, prev_hash=0) def construct_block(self, proof_no, prev_hash): block = Block( index=len(self.chain), proof_no=proof_no, prev_hash=prev_hash, data=self.current_data) self.current_data = [] self.chain.append(block) return block @staticmethod def check_validity(block, prev_block): if prev_block.index + 1 != block.index: return False elif prev_block.calculate_hash != block.prev_hash: return False elif not BlockChain.verifying_proof(block.proof_no, prev_block.proof_no): return False elif block.timestamp <= prev_block.timestamp: return False return True def new_data(self, sender, recipient, quantity): self.current_data.append({ ’sender’: sender, ’recipient’: recipient, ’quantity’: quantity }) return True @staticmethod def proof_of_work(last_proof): ’’’this simple algorithm identifies a number f’ such that hash(ff’) contain 4 leading zeroes f is the previous f’ f’ is the new proof ’’’ proof_no = 0 while BlockChain.verifying_proof(proof_no, last_proof) is False: proof_no += 1 return proof_no @staticmethod def verifying_proof(last_proof, proof): #verifying the proof: does hash(last_proof, proof) contain 4 leading zeroes? guess = f’{last_proof}{proof}’.encode() guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest() return guess_hash[:4] == '0000' @property def latest_block(self): return self.chain[-1] def block_mining(self, details_miner): self.new_data( sender='0', #it implies that this node has created a new block receiver=details_miner, quantity= 1, #creating a new block (or identifying the proof number) is awarded with 1 ) last_block = self.latest_block last_proof_no = last_block.proof_no proof_no = self.proof_of_work(last_proof_no) last_hash = last_block.calculate_hash block = self.construct_block(proof_no, last_hash) return vars(block) def create_node(self, address): self.nodes.add(address) return True @staticmethod def obtain_block_object(block_data): #obtains block object from the block data return Block( block_data[’index’], block_data[’proof_no’], block_data[’prev_hash’], block_data[’data’], timestamp=block_data[’timestamp’])
現在,讓我們測試我們的代碼,看看它是否有效。
blockchain = BlockChain()print('***Mining fccCoin about to start***')print(blockchain.chain)last_block = blockchain.latest_blocklast_proof_no = last_block.proof_noproof_no = blockchain.proof_of_work(last_proof_no)blockchain.new_data( sender='0', #it implies that this node has created a new block recipient='Quincy Larson', #let’s send Quincy some coins! quantity= 1, #creating a new block (or identifying the proof number) is awarded with 1)last_hash = last_block.calculate_hashblock = blockchain.construct_block(proof_no, last_hash)print('***Mining fccCoin has been successful***')print(blockchain.chain)
有效!
這是挖掘過程的輸出:
***Mining fccCoin about to start***[0 - 0 - 0 - [] - 1566930640.2707076]***Mining fccCoin has been successful***[0 - 0 - 0 - [] - 1566930640.2707076, 1 - 88914 - a8d45cb77cddeac750a9439d629f394da442672e56edfe05827b5e41f4ba0138 - [{’sender’: ’0’, ’recipient’: ’Quincy Larson’, ’quantity’: 1}] - 1566930640.5363243]結論
以上就是使用Python創建自己的區塊鏈的方式。
如果按原樣部署該代幣,它將無法滿足當前市場對穩定,安全且易于使用的加密貨幣的需求。
因此,仍可以通過添加其他功能來增強其挖掘和發送財務交易的功能,從而對其進行改進。
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