区块链技术作为一种分布式数据库技术，近年来备受关注。它的去中心化、安全性高的特点使得它在金融、物联网、供应链管理等领域有着广泛的应用前景。本文将介绍如何使用Python语言实现一个简单的区块链，包括创建区块、交易记录和工作量证明等功能。
区块链基本概念
区块链是由一个个区块组成的链式数据结构，每个区块包含了一定数量的交易记录，并且通过哈希值连接到前一个区块，形成了不可篡改的数据链。每个区块都包含了前一个区块的哈希值，从而构成了一个不可逆的链式结构。
Python实现区块链
下面是一个简单的Python代码实现一个简单的区块链：
import hashlib import json from time import time class BlockChain: def __init__(self): self.chain = [] self.current_transactions = [] # 创建创世块 self.new_block(previous_hash=1, proof=100) def new_block(self, proof, previous_hash=None): """ 创建一个新的区块 :param proof: 工作量证明 :param previous_hash: 前一个区块的hash值 :return: 新的区块 """ block = { 'index': len(self.chain) + 1, 'timestamp': time(), 'transactions': self.current_transactions, 'proof': proof, 'previous_hash': previous_hash or self.hash(self.chain[-1]) } # 重置当前交易记录 self.current_transactions = [] self.chain.append(block) return block def new_transaction(self, sender, recipient, amount): """ 创建一个新的交易 :param sender: 发送方地址 :param recipient: 接收方地址 :param amount: 交易金额 :return: 交易所在区块的索引 """ self.current_transactions.append({ 'sender': sender, 'recipient': recipient, 'amount': amount, }) return self.last_block['index'] + 1 @staticmethod def hash(block): # 将区块转换成字符串再进行hash block_string = json.dumps(block, sort_keys=True).encode() return hashlib.sha256(block_string).hexdigest() @property def last_block(self): return self.chain[-1] def proof_of_work(self, last_proof): """ 工作量证明：找到一个数 p 使得 hash(pp') 以4个0开头，其中 p' 是上一个区块的证明 :param last_proof: 上一个区块的证明 :return: 当前区块的证明 """ proof = 0 while self.valid_proof(last_proof, proof) is False: proof += 1 return proof @staticmethod def valid_proof(last_proof, proof): guess = f'{last_proof}{proof}'.encode() guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest() return guess_hash[:4] == "0000" # 创建一个区块链实例 blockchain = BlockChain() # 创建一个新的交易 blockchain.new_transaction("Alice", "Bob", 5) # 进行工作量证明，创建一个新的区块 last_block = blockchain.last_block last_proof = last_block['proof'] proof = blockchain.proof_of_work(last_proof) # 添加区块到区块链 previous_hash = blockchain.hash(last_block) block = blockchain.new_block(proof, previous_hash) # 打印整个区块链 print(json.dumps(blockchain.chain, indent=2))
上面的代码实现了一个简单的区块链，包括创建区块、创建交易、工作量证明等功能。你可以根据自己的需求对代码进行修改和扩展。
