這里我們討論的是區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈上所定義的協(xié)議不僅是要交易數(shù)據(jù)而且還要交易數(shù)據(jù)的價(jià)值。目前的主要方式是在互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之前發(fā)明的，它需要使用一個(gè)集中的票據(jù)交易所。機(jī)器有時(shí)需要等待四天才能將付款從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方，但在所有其他方面，機(jī)器之間的通信速度又是驚人的。比如他們可以互相發(fā)送小額支付。但必須要滿足電力、存儲(chǔ)空間和計(jì)算等資源的情況下才能立即進(jìn)行交易。

比特幣和其他加密貨幣作為價(jià)值轉(zhuǎn)移的第五個(gè)協(xié)議層，其底層技術(shù)稱為區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈?zhǔn)状卧试S機(jī)器同意價(jià)值轉(zhuǎn)移而不必相信一個(gè)中央權(quán)力機(jī)構(gòu)，在現(xiàn)實(shí)世界中如果我創(chuàng)建一個(gè)“我”，就只有我擁有它，但如果我創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)字圖像，那么在互聯(lián)網(wǎng)上其他人就可以復(fù)制它，然后我們都擁有它，那么就沒有辦法證明其所有權(quán)。但區(qū)塊鏈讓我們以分散的方式達(dá)成共識(shí)層， 防止一個(gè)壞行為者謊稱擁有所有權(quán)。

讓我們用python構(gòu)建我們自己的簡單區(qū)塊鏈，以更好地理解這個(gè)不可思議的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是如何工作的。為了簡單起見， 讓我們定義一個(gè)塊是什么， 假設(shè)每個(gè)塊代表一個(gè)事務(wù)， 一個(gè)值在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間傳輸。想要查看下面的代碼并讀取， 就必須使用索引在創(chuàng)建時(shí)顯示區(qū)塊鏈中表示其順序的一組重要屬性來定義其自己類中的塊對(duì)象， 它將存儲(chǔ)由發(fā)件人定義的一些數(shù)據(jù)以及兩個(gè)數(shù)據(jù)哈希值，一個(gè)用于區(qū)塊鏈中的上一個(gè)哈希值， 一個(gè)用于它自己的哈希值， 塊需要哈希值的原因是因?yàn)楣Ｖ堤峁┝艘粋€(gè)唯一的 id， 并且它有驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性的能力。

class Block（）：

def __init __（self，params）：

self.index = params.index

self.previous_hash = params.previous_hash

self.timestamp = params.timestamp

self.data = params.data

self.hash = self.calc_hash（）

我們使用流行的加密哈希算法sha-256來幫助從哈希函數(shù)中的每個(gè)塊生成256位簽名。為此，您必須導(dǎo)入hashlib。

def calc_hash（self）：

return hashlib.sha256（str（self.params（））。encode（））。hexdigest（）

塊是如何生成的？

用戶提供了一些數(shù)據(jù)在他們的事務(wù)中，所以我們可以使用它作為唯一的參數(shù)生成函數(shù)，因?yàn)槲覀儽仨毇@取最后一塊才能完成工作。我們將使用最后一塊幫助尋找這一塊指數(shù)以及哈希值，我們還將給它一個(gè)時(shí)間戳。因此，每個(gè)生成的塊都通過存儲(chǔ)其的哈希值來指向前一個(gè)塊。

def generate_next_block（self，data）：

index = len（self.blockchain_store）

previous_hash = self.latest_block（）。hash

timestamp = int（time.time（））

params = block_params.BlockParams（index，previous_hash，timestamp，data）

new_block = block.Block（params）

self.blockchain_store.append（new_block）

它是一個(gè)叫做區(qū)塊鏈的塊

第一個(gè)生成的塊稱為genesis塊，我們將在預(yù)定義的屬性中硬編碼到它自己的函數(shù)中

def genesis_block（cls）：

params = block_params.BlockParams.genesis_params（）

return cls（params）

我們將使用它初始化區(qū)塊鏈，并將其存儲(chǔ)為內(nèi)存列表

def __init __（self）：

self.blockchain_store = self.fetch_blockchain（）

def latest_block（self）：

return self.blockchain_store ［-1］

def fetch_blockchain（self）：

return ［block.Block.genesis_block（）］

記住我這里所說的塊哈希值既可以作為它的標(biāo)識(shí)，也可以驗(yàn)證它的完整性。我們可以使用哈希值來判斷一個(gè)新生成的塊，并在給定一個(gè)新塊和上一個(gè)塊的聯(lián)系下查看是否有效，上一個(gè)塊也就是鏈中的最后一個(gè)塊。我們可以先查看正確的排序指數(shù)，我們可以檢查以前的哈希值屬性，并將其匹配到已經(jīng)驗(yàn)證了過得前一個(gè)快，最后我們將計(jì)新塊的哈希值，確保其準(zhǔn)確無誤。

def receive_new_block（self， new_block）：

previous_block = self.latest_block（）

if not new_block.has_valid_index（previous_block）：

print（‘invalid index’）

return

if not new_block.has_valid_previous_hash（previous_block）：

print（‘invalid previous hash’）

return

if not new_block.has_valid_hash（）：

print（‘invalid hash’）

return

self.blockchain_store.append（new_block）

假設(shè)所有節(jié)點(diǎn)都存儲(chǔ)了區(qū)塊鏈的一個(gè)副本，我們需要一種方法來選擇在發(fā)生沖突時(shí)使用哪個(gè)區(qū)塊鏈。假設(shè)2個(gè)節(jié)點(diǎn)生成相同的塊數(shù)，那么我們的解決方案是選擇具有最長塊數(shù)的鏈，因?yàn)樗拇嬖跁r(shí)間更長因此它更有可能是真實(shí)的區(qū)塊鏈。

def replace_chain（self，block：self.blockchain_store）：

if self.is_valid_chain（blocks）和len（blocks）》 self.length：

self.blockchain_store = blocks

else：

self.log（“Recieved blockchain invalid”）

給出一個(gè)新的區(qū)塊鏈之后：我們將檢查如果是有效的編程方式，是不是就意味著它有用一個(gè)新塊的替換我們之前的塊，因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)一個(gè)區(qū)塊鏈的副本， 并且塊不斷生成事務(wù)， 這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)就可以進(jìn)行廣播， 每當(dāng)它生成一個(gè)新的塊時(shí)， 它就會(huì)連接到一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)，它可以將塊添加到其當(dāng)前鏈或整個(gè)區(qū)塊鏈中， 因此我們可以以封裝節(jié)點(diǎn)的方式， 以便用戶可以查詢其他節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè) http 服務(wù)器。

因此，用戶將通過HTTP請求控制節(jié)點(diǎn)，它將通過對(duì)WebSockets與其他節(jié)點(diǎn)通信。這就是簡單的區(qū)塊鏈我們要討論的一個(gè)關(guān)鍵特性是工作證明算法。

比特幣挖掘節(jié)點(diǎn)完成了一系列非常昂貴的計(jì)算， 以批準(zhǔn)每筆交易， 并獲得比特幣的計(jì)算工作， 以便生成一個(gè)新塊。但是生成新塊的前提必須是突破51%的攻擊，這才證明這個(gè)新的塊是有效的， 可以添加到區(qū)塊鏈中， 因此一個(gè)壞的行為者必須有更多的計(jì)算能力， 而不是一半的比特幣網(wǎng)絡(luò)。