手把手教你搭建区块链（中）

“学习区块链的最快方法就是自己亲手搭建一个”

本文接上篇：手把手教你搭建区块链（上）

”了解工作量证明“

工作量证明算法（PoW）是在区块链上创建或挖掘新区块的方式。

PoW的目标是发现可以解决问题的数字。从计算机的角度来讲，该数字必须既要很难找到又要易于验证。这是工作量证明的核心思想。

我们将看一个非常简单的示例来帮助您深入了解，某个整数x乘以另一个y的哈希必须以0结尾的函数表达为：

hash（x * y）= ac23dc...0

对于这个示例，让我们设x = 5，则代码如下:

from?hashlib import?sha256

x = 5

y = 0??# We don't know what y should be yet...

while?sha256(f'{x*y}'.encode()).hexdigest()[-1] != "0":

y += 1

print(f'The solution is y = {y}')

运行代码后的结果为y =21（产生的哈希以0结尾）

hash(5?*?21)?=?1253e9373e...5e3600155e860

在比特币中，工作量证明算法称为Hashcash。，与我们刚才运行的基本示例代码并没有太大不同。这就是矿工竞相创建新区块的算法。通常，难度由字符串中搜索的字符数决定。通过在transaction中获得btc，矿工获得了解题的奖励，整个网络也能够轻松验证其答案。

让我们为我们上一篇文章中搭建的区块链实现类似的算法，例如：找到一个数字p，当该数字与上一个块的答案进行哈希运算时，会产生一个带有4个前导0的哈希值

import?hashlib

import?json

from?time import?time

from?uuid import?uuid4

class?Blockchain(object):

...

def?proof_of_work(self, last_proof):

"""

Simple Proof of Work Algorithm:

- Find a number p' such that hash(pp') contains leading 4 zeroes, where p is the previous p'

- p is the previous proof, and p' is the new proof

:param last_proof: <int>

:return: <int>

"""

proof = 0

while?self.valid_proof(last_proof, proof) is?False:

proof += 1

return?proof

@staticmethod

def?valid_proof(last_proof, proof):

"""

Validates the Proof: Does hash(last_proof, proof) contain 4 leading zeroes?

:param last_proof: <int> Previous Proof

:param proof: <int> Current Proof

:return: <bool> True if correct, False if not.

"""

guess = f'{last_proof}{proof}'.encode()

guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest()

return?guess_hash[:4] == "0000"

要调整算法的难度，我们可以修改前导零的数量。但是4就足够了。您会发现，添加单个前导零将极大地缩短寻找答案所需的时间。

?STEP 2?：以API与Blockchain交互

我们将使用Python Flask框架。这是一个微框架，可轻松将端点映射到Python函数。这使我们可以使用HTTP请求通过网络与我们的区块链进行对话。

我们先创建三个方法：

#to?create?a?new?transaction?to?a?block.

/transactions/new

#to?tell?our?server?to?mine?a?new?block.

/mine

#to?return?the?full?Blockchain

/chain

在我们的区块链网络中生成单个节点：

import?hashlib

import?json

from?textwrap import?dedent

from?time import?time

from?uuid import?uuid4

from?flask import?Flask

class?Blockchain(object):

...

# Instantiate our Node

app = Flask(__name__)

# Generate a globally unique address for this node

node_identifier = str(uuid4()).replace('-', '')

# Instantiate the Blockchain

blockchain = Blockchain()

@app.route('/mine', methods=['GET'])

def?mine():

return?"We'll mine a new Block"

@app.route('/transactions/new', methods=['POST'])

def?new_transaction():

return?"We'll add a new transaction"

@app.route('/chain', methods=['GET'])

def?full_chain():

response = {

'chain': blockchain.chain,

'length': len(blockchain.chain),

}

return?jsonify(response), 200

if?__name__ == '__main__':

app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

为了便于理解，我再补充一些上面代码的简要中文注释：

·第15行：实例化我们的节点

·第18行：为我们的节点创建一个随机名称

·第21行：实例化我们的Blockchain类

·第24–26行：创建/mine，这是一个GET请求

·第28–30行：创建/transactions/new（这是POST请求），因为我们将向其发送数据

·第32–38行：创建/ chain，返回完整的Blockchain

·第40-41行：在端口5000上运行

以下是用户发送交易请求到服务器的示例代码：

{

"sender": "my address",

"recipient": "someone else's address",

"amount": 5

}

由于我们已经有了用于将事务添加到块中的类方法，因此其余操作很容易。让我们编写添加交易的功能：

import?hashlib

import?json

from?textwrap import?dedent

from?time import?time

from?uuid import?uuid4

from?flask import?Flask, jsonify, request

...

@app.route('/transactions/new', methods=['POST'])

def?new_transaction():

values = request.get_json()

# Check that the required fields are in the POST'ed data

required = ['sender', 'recipient', 'amount']

if?not?all(k in?values for?k in?required):

return?'Missing values', 400

# Create a new Transaction

index = blockchain.new_transaction(values['sender'], values['recipient'], values['amount'])

response = {'message': f'Transaction will be added to Block {index}'}

return?jsonify(response), 201

最后，我们挖矿只需要做三件事：

1、计算工作量证明

2、通过添加一笔交易来奖励矿工（也就是我们）

3、将新块添加到链中

import?hashlib

import?json

from?time import?time

from?uuid import?uuid4

from?flask import?Flask, jsonify, request

...

@app.route('/mine', methods=['GET'])

def?mine():

# We run the proof of work algorithm to get the next proof...

last_block = blockchain.last_block

last_proof = last_block['proof']

proof = blockchain.proof_of_work(last_proof)

# We must receive a reward for finding the proof.

# The sender is "0" to signify that this node has mined a new coin.

blockchain.new_transaction(

sender="0",

recipient=node_identifier,

amount=1,

)

# Forge the new Block by adding it to the chain

previous_hash = blockchain.hash(last_block)

block = blockchain.new_block(proof, previous_hash)

response = {

'message': "New Block Forged",

'index': block['index'],

'transactions': block['transactions'],

'proof': block['proof'],

'previous_hash': block['previous_hash'],

}

return?jsonify(response), 200

请注意，已开采区块的接收者是我们节点的地址。

而且，我们在这里所做的大部分工作只是与Blockchain类上的方法进行交互。

至此，我们已经可以开始与我们的区块链进行交互了~如果您好奇共识算法是如何实现的，且听下回分解~

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编译者/作者：Coinsuper

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