譯者注：隨著比特幣的不斷發(fā)展,它的底層技術(shù)區(qū)塊鏈也逐步走進(jìn)公眾視野,引起大眾注意。本文用不到50行的Python代碼構(gòu)建最小的數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈，簡單介紹了區(qū)塊鏈去中心化的結(jié)構(gòu)與其實(shí)現(xiàn)原理。

盡管一些人認(rèn)為區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)等待問題的解決方案，但毫無疑問，這種新技術(shù)是計(jì)算機(jī)的奇跡。但是，區(qū)塊鏈到底是什么呢？

區(qū)塊鏈

它是比特幣或其他加密貨幣進(jìn)行交易的數(shù)字賬本，賬本按時(shí)間順序記錄并對(duì)外公開。

在更一般的術(shù)語中，它是一個(gè)公共數(shù)據(jù)庫，新數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)名為塊的容器中，并被添加到一個(gè)不可變鏈（后來的區(qū)塊鏈）中添加了過去的數(shù)據(jù)。在比特幣和其他加密貨幣的情況下，這些數(shù)據(jù)是一組交易記錄。當(dāng)然，數(shù)據(jù)可以是任何類型的。

區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)催生了新的、完全數(shù)字化的貨幣，如比特幣和萊特幣，這些貨幣并不是由中央政府發(fā)行或管理的。因此為那些認(rèn)為今天的銀行系統(tǒng)是騙局或終將失敗的人帶來了新的自由。區(qū)塊鏈所包含的以太坊技術(shù)對(duì)分布式計(jì)算進(jìn)行了變革創(chuàng)新，它引入了一些有趣的概念，比如智能合約。

在本文中，我將用不到50行的Python2代碼來做一個(gè)簡單的區(qū)塊鏈。我稱它為SnakeCoin。

首先將定義塊將是什么樣子。在區(qū)塊鏈中，每個(gè)塊都存儲(chǔ)一個(gè)時(shí)間戳和一個(gè)索引。在SnakeCoin中，需要把兩者都存儲(chǔ)起來。為了確保整個(gè)區(qū)塊鏈的完整性，每個(gè)塊都有一個(gè)自動(dòng)識(shí)別散列。與比特幣一樣，每個(gè)塊的散列將是塊索引、時(shí)間戳、數(shù)據(jù)和前塊哈希的加密哈希。數(shù)據(jù)可以是你想要的任何東西。

import hashlib as hasher

class Block:
 def __init__(self, index, timestamp, data, previous_hash):
 self.index = index
 self.timestamp = timestamp
 self.data = data
 self.previous_hash = previous_hash
 self.hash = self.hash_block()

 def hash_block(self):
 sha = hasher.sha256()
 sha.update(str(self.index) + 
    str(self.timestamp) + 
    str(self.data) + 
    str(self.previous_hash))
 return sha.hexdigest()

這一步后有塊結(jié)構(gòu)，但現(xiàn)在是創(chuàng)建區(qū)塊鏈，所以需要向?qū)嶋H的鏈中添加塊。如前所述，每個(gè)塊都需要上一個(gè)塊的信息。但是按照這個(gè)說法就有一個(gè)問題，區(qū)塊鏈的第一個(gè)區(qū)塊是如何到達(dá)那里的呢？不得不說，第一個(gè)塊，或者說是起源塊，它是一個(gè)特殊的塊。在很多情況下，它是手動(dòng)添加的，或者有獨(dú)特的邏輯允許添加。

下面將創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)簡單地返回一個(gè)起源塊以便產(chǎn)生第一個(gè)區(qū)塊。這個(gè)塊是索引0，它具有任意的數(shù)據(jù)值和“前一個(gè)哈?！眳?shù)中的任意值。

import datetime as date

def create_genesis_block():
 # Manually construct a block with
 # index zero and arbitrary previous hash
 return Block(0, date.datetime.now(), "Genesis Block", "0")

現(xiàn)在已經(jīng)創(chuàng)建好了起源塊，接下來需要一個(gè)函數(shù)，以便在區(qū)塊鏈中生成后續(xù)的塊。這個(gè)函數(shù)將把鏈中的前一個(gè)塊作為參數(shù)，創(chuàng)建要生成的塊的數(shù)據(jù)，并使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)返回新塊。當(dāng)新的塊哈希信息來自前面的塊時(shí)，區(qū)塊鏈的完整性會(huì)隨著每個(gè)新塊而增加。如果不這樣做，外部組織就更容易“改變過去”，用全新的方式取代已有的鏈條。這一系列的散列可以作為加密的證據(jù)，有助于確保一旦將塊添加到區(qū)塊鏈，它就不能被替換或刪除。

def next_block(last_block):
 this_index = last_block.index + 1
 this_timestamp = date.datetime.now()
 this_data = "Hey! I'm block " + str(this_index)
 this_hash = last_block.hash
 return Block(this_index, this_timestamp, this_data, this_hash)

大部分的工作已經(jīng)完成，現(xiàn)在可以創(chuàng)建區(qū)塊鏈了。在這次的示例中，區(qū)塊鏈本身是一個(gè)簡單的Python列表。列表的第一個(gè)元素是起源塊。當(dāng)然，還需要添加后續(xù)的塊，因?yàn)镾nakeCoin是最小的區(qū)塊鏈，這里只添加20個(gè)新的塊?？梢杂胒or循環(huán)來生成新塊。

# Create the blockchain and add the genesis block
blockchain = [create_genesis_block()]
previous_block = blockchain[0]

# How many blocks should we add to the chain
# after the genesis block
num_of_blocks_to_add = 20

# Add blocks to the chain
for i in range(0, num_of_blocks_to_add):
 block_to_add = next_block(previous_block)
 blockchain.append(block_to_add)
 previous_block = block_to_add
 # Tell everyone about it!
 print "Block #{} has been added to the blockchain!".format(block_to_add.index)
 print "Hash: {}\n".format(block_to_add.hash) 

下面來測(cè)試一下目前產(chǎn)生的區(qū)塊鏈。

看到了吧，這就是區(qū)塊鏈。如果希望在控制臺(tái)中查看更多信息，可以編輯完整的源文件并打印每個(gè)塊的時(shí)間戳或數(shù)據(jù)。

這就是SnakeCoin要提供的所有東西。為了使SnakeCoin規(guī)模達(dá)到今天生產(chǎn)區(qū)塊鏈的規(guī)模，必須添加更多的功能，比如服務(wù)器層，以跟蹤多臺(tái)機(jī)器上的鏈變化，以及在給定的時(shí)間段內(nèi)限制添加的塊數(shù)量的工作算法。

作者丨Gerald Nash
翻譯丨黑色巧克力

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