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如何使用Python创建自己的加密货币

随着当前加密货币的兴起,区块链在技术界引起了轰动。
这项技术之所以吸引了如此多的关注,主要是因为它具有保证安全,强制分权和加快多个行业(尤其是金融行业)流程的能力。
本质上,区块链是一个公共数据库,它不可逆地记录和认证数字资产的拥有和传输。像比特币和以太坊这样的数字货币就是基于这个概念。
区块链是一项令人兴奋的技术,可用于转换应用程序的功能。
最近,我们看到政府,组织和个人使用区块链技术来创建自己的加密货币。值得注意的是,当Facebook提出自己的加密货币Libra时,这一公告激起了全世界的许多热潮。
如果您也可以效仿并创建自己的加密货币版本,你应该如何着手?
我考虑了这一点,决定开发一种可以创建加密货币的算法。
我决定将加密货币称为fccCoin。
在本教程中,我将逐步说明构建数字货币的过程(我使用了Python编程语言的面向对象概念)。
这是用于创建fccCoin的区块链算法的基本蓝图:
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]
现在,让我解释一下接下来应该怎么做……
1.建立第一个Block类
区块链由几个相互连接的块组成,因此,如果一个块被篡改,则链将变为无效。
在应用上述概念时,我创建了以下初始块类:
import hashlibimport time class 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)
从上面的代码中可以看到,我定义了__init __()函数,该函数将在启动Block类时执行,就像在其他任何Python类中一样。
我为启动函数提供了以下参数:
  • self-引用Block类的实例,从而可以访问与该类关联的方法和属性;
  • 索引—跟踪区块链在区块链中的位置;
  • proof_no-这是在创建新块(称为挖矿)期间产生的数量;
  • prev_hash —这是指链中上一个块的哈希值;
  • 数据-提供所有已完成交易的记录,例如购买数量;
  • 时间戳记-为事务放置时间戳记。
类中的第二个方法calculate_hash将使用上述值生成块的哈希。SHA-256模块被导入到项目中,以帮助获得块的哈希值。
将值输入到密码哈希算法后,该函数将返回一个256位字符串,表示该块的内容。
这就是在区块链中实现安全性的方式-每个块都将具有哈希,并且该哈希将依赖于前一个块的哈希。
因此,如果有人试图破坏链中的任何区块,其他区块将具有无效的哈希值,从而导致整个区块链网络的破坏。
最终,一个块将如下所示:
{ “index”: 2, “proof”: 21, “prev_hash”: “6e27587e8a27d6fe376d4fd9b4edc96c8890346579e5cbf558252b24a8257823”, “transactions”: [ {‘sender’: ‘0’, ‘recipient’: ‘Quincy Larson’, ‘quantity’: 1} ], “timestamp”: 1521646442.4096143}
2.建立区块链类
顾名思义,区块链的主要思想涉及将多个区块相互“链接”。
因此,我将构建一个对管理整个链的工作很有用的Blockchain类。这是大多数动作将要发生的地方。
该Blockchain类将在blockchain完成各种任务的各种辅助方法。
让我解释一下每个方法在类中的作用。
A.构造方法
此方法确保实例化区块链。
class BlockChain: def __init__(self): self.chain = [] self.current_data = [] self.nodes = set() self.construct_genesis()
以下是其属性的作用:
  • self.chain-此变量保留所有块;
  • self.current_data-此变量将所有已完成的事务保留在该块中;
  • self.construct_genesis() -此方法将负责构造初始块。
B.构建创世块
区块链需要一个construct_genesis方法来构建链中的初始块。在区块链惯例中,此块是特殊的,因为它象征着区块链的开始。
在这种情况下,让我们通过简单地将一些默认值传递给Construct_block方法来构造它。
尽管您可以提供所需的任何值,但我都给了proof_no和prev_hash一个零值。
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 block
C.建造新的街区
该construct_block 方法用于在blockchain创造新的块。
这是此方法的各种属性所发生的情况:
  • 索引-代表区块链的长度;
  • proof_nor&prev_hash —调用者方法传递它们;
  • 数据-包含节点上任何块中未包含的所有事务的记录;
  • self.current_data-用于重置节点上的事务列表。如果已经构造了一个块并将事务分配给该块,则会重置该列表以确保将来的事务被添加到该列表中。并且,该过程将连续进行;
  • self.chain.append()-此方法将新构建的块连接到链;
  • return-最后,返回一个构造的块对象。
D.检查有效性
该check_validity方法是评估blockchain的完整性,确保异常是绝对重要。
如上所述,散列对于区块链的安全至关重要,因为即使对象发生任何细微变化也将导致生成全新的哈希。
因此,此check_validity 方法使用if语句检查每个块的哈希是否正确。
它还通过比较其哈希值来验证每个块是否指向正确的上一个块。如果一切正确,则返回true;否则,返回true。否则,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 True
E.添加交易数据
该NEW_DATA方法用于添加事务的数据的块。这是一种非常简单的方法:它接受三个参数(发送者的详细信息,接收者的详细信息和数量),并将交易数据附加到self.current_data列表中。
每当创建新块时,都会将该列表分配给该块,并再次按Construct_block方法中的说明进行重置。
将交易数据添加到列表后,将返回要创建的下一个块的索引。
该索引是通过将当前块的索引(即区块链中的最后一个)的索引加1来计算的。数据将帮助用户将来提交交易。
def new_data(self, sender, recipient, quantity): self.current_data.append({ ‘sender’: sender, ‘recipient’: recipient, ‘quantity’: quantity }) return True
F.添加工作证明
工作量证明是防止区块链滥用的概念。简而言之,其目的是在完成一定数量的计算工作后,确定一个可以解决问题的编号。
如果识别数字的难度很高,则不鼓励发送垃圾邮件和篡改区块链。
在这种情况下,我们将使用一种简单的算法来阻止人们挖掘区块或轻松创建区块。
@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.得到最后一块
最后,latest_block 方法是一种帮助程序方法,可帮助获取区块链中的最后一个块。请记住,最后一个块实际上是链中的当前块。
@property def latest_block(self): return self.chain[-1]
总结
这是用于创建fccCoin加密货币的完整代码。
import hashlibimport time class 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’])
现在,让我们测试我们的代码,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!
这是挖掘过程的输出:
***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]
结论
以上就是使用Python创建自己的区块链的方式。
如果按原样部署该代币,它将无法满足当前市场对稳定,安全且易于使用的加密货币的需求。
因此,仍可以通过添加其他功能来增强其挖掘和发送财务交易的功能,从而对其进行改进。

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