通過7個Python函式來解釋區塊鏈

區塊鏈開發 Python · 發表 2018-10-23 21:07:15

摘要：我想對於那裡的很多人來說，區塊鏈就是這種現象，很難不讓你頭腦發熱。我開始觀看視訊和閱讀文章，但對我個人而言，直到我編寫自己的簡單區塊鏈，我才真正理解它是什麼以及它的潛在應用價值。我對區塊鏈的看法是它是一個公開的加密資料庫。如果你是亞馬遜並且你想使用該技術來跟蹤庫存水平，那麼使用區塊鏈是...

我想對於那裡的很多人來說，區塊鏈就是這種現象，很難不讓你頭腦發熱。我開始觀看視訊和閱讀文章，但對我個人而言，直到我編寫自己的簡單區塊鏈，我才真正理解它是什麼以及它的潛在應用價值。

我對區塊鏈的看法是它是一個公開的加密資料庫。如果你是亞馬遜並且你想使用該技術來跟蹤庫存水平，那麼使用區塊鏈是否有意義？可能沒有，因為你的客戶不想花費資源來驗證你的區塊鏈，因為他們只顧看著網站說Only 1 left! 。

我會讓你考慮未來的應用。所以不用多說，讓我們看看我們的7個函式！

def hash_function(k):
"""Hashes our transaction."""
if type(k) is not str:
k = json.dumps(k, sort_keys=True)

return hashlib.sha256(k).hexdigest()

區塊鏈的核心是hash函式。如果沒有加密，區塊鏈將易於操作，並且交易將能夠以欺詐方式寫入。

def update_state(transaction, state):
state = state.copy()

for key in transaction:
if key in state.keys():
state[key] += transaction[key]
else:
state[key] = transaction[key]

return state

state 是來記錄誰擁有代幣交易情況。例如，我有10個代幣，我給1到Medium，然後狀態state 將是下面字典的值。

{‘transaction’: {‘Tom’: 9, ‘Medium’: 1}}

值得注意的是，透支不可能存在。如果現有隻有10個代幣，那麼我就不能給某人11個代幣。以下函式驗證我們嘗試進行的交易確實有效。此外，交易總體上必須平衡。我不能給5個代幣並讓收件人收到4個代幣幣，因為這樣可以銷燬和生成代幣。

def valid_transaction(transaction, state):
"""A valid transaction must sum to 0."""
if sum(transaction.values()) is not 0:
return False

for key in transaction.keys():
if key in state.keys():
account_balance = state[key]
else:
account_balance = 0

if account_balance + transaction[key] < 0:
return False

return True

現在，我們可以製作我們的區塊。讀取前一個區塊的資訊，並將其用於將其連結到新區塊。這也是區塊鏈理念的核心。可以嘗試以欺騙性的方式將看似有效的交易插入到區塊鏈中，但是解密所有先前的塊在計算上（幾乎）是不可能的，這就保留了區塊鏈的完整性。

def make_block(transactions, chain):
"""Make a block to go into the chain."""
parent_hash = chain[-1]['hash']
block_number = chain[-1]['contents']['block_number'] + 1

block_contents = {
'block_number': block_number,
'parent_hash': parent_hash,
'transaction_count': block_number + 1,
'transaction': transactions
}

return {'hash': hash_function(block_contents), 'contents': block_contents}

下面是一個小輔助函式來檢查前一個塊的雜湊值：

def check_block_hash(block):
expected_hash = hash_function(block['contents'])

if block['hash'] is not expected_hash:
raise

return

一旦我們將所有東西組合在一起，就有時間來建立我們的區塊。我們現在將更新區塊鏈。

def check_block_validity(block, parent, state):
parent_number = parent['contents']['block_number']
parent_hash = parent['hash']
block_number = block['contents']['block_number']

for transaction in block['contents']['transaction']:
if valid_transaction(transaction, state):
state = update_state(transaction, state)
else:
raise

check_block_hash(block)# Check hash integrity

if block_number is not parent_number + 1:
raise

if block['contents']['parent_hash'] is not parent_hash:
raise

return state

在我們完成之前，必須驗證區塊鏈：

def check_chain(chain):
"""Check the chain is valid."""
if type(chain) is str:
try:
chain = json.loads(chain)
assert (type(chain) == list)
except ValueError:
# String passed in was not valid JSON
return False
elif type(chain) is not list:
return False

state = {}

for transaction in chain[0]['contents']['transaction']:
state = update_state(transaction, state)

check_block_hash(chain[0])
parent = chain[0]

for block in chain[1:]:
state = check_block_validity(block, parent, state)
parent = block

return state

最後，需要一個交易功能，它將以上所有內容掛起：

def add_transaction_to_chain(transaction, state, chain):
if valid_transaction(transaction, state):
state = update_state(transaction, state)
else:
raise Exception('Invalid transaction.')

my_block = make_block(state, chain)
chain.append(my_block)

for transaction in chain:
check_chain(transaction)

return state, chain

所以，現在我們有了7個函式。我們如何與它互動？好吧，首先我們需要用Genesis Block 啟動我們的區塊鏈。這是我們的新代幣（或庫存等）的開始。出於本文解釋說明的目的，我會說我是Tom，將從擁有10個代幣開始。

genesis_block = {
'hash': hash_function({
'block_number': 0,
'parent_hash': None,
'transaction_count': 1,
'transaction': [{'Tom': 10}]
}),
'contents': {
'block_number': 0,
'parent_hash': None,
'transaction_count': 1,
'transaction': [{'Tom': 10}]
},
}

block_chain = [genesis_block]
chain_state = {'Tom': 10}

現在，看看當我將一些代幣交給Medium時會發生什麼：

chain_state, block_chain = add_transaction_to_chain(transaction={'Tom': -1, 'Medium': 1}, state=chain_state, chain=block_chain)

state 更新顯示誰擁有多少代幣：

{'Medium': 1, 'Tom': 9}

區塊鏈看起來像這樣：

[{'contents': {'block_number': 0,
'parent_hash': None,
'transaction': [{'Tom': 10}],
'transaction_count': 1},
'hash': '064d0b480b3b92761f31831d30ae9f01954efaa62371b4b44f11465ec22abe93'},
 {'contents': {'block_number': 1,
'parent_hash': '064d0b480b3b92761f31831d30ae9f01954efaa62371b4b44f11465ec22abe93',
'transaction': {'Medium': 1, 'Tom': 9},
'transaction_count': 2},
'hash': 'b4ae25f0cc0ee0b0caa66b9a3473e9a108652d53b1dc22a40962fef5c8c0f08c'}]

我們建立了第一個新交易並將其插入到堆疊頂部。現在，我希望我已經激起了你的好奇心，並且有興趣將程式碼複製下來並使用它。在我看來，這是學習新技術的最佳方式 ——進入它。

玩程式碼並製作自己的代幣。如果你試圖提供比目前存在的更多代幣會怎麼樣？如果你繼續創造新的收款人，會發生什麼？

你能想到區塊鏈的未來應用嗎？

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