國外大牛教你如何用Python開發一個簡單的區塊鏈數據結構_區塊鏈

根據IEEE此前的一項調查，

Python已成為最受開發者歡迎的語言之一。由于其對于技術小白天然友好的特性，以及不斷更新的新功能。Python越來越受到國內外開發者的喜愛。越來越多被用于獨立、大型項目的開發開始使用Python。

20世紀90年代初荷蘭人GuidovanRossum為了打發圣誕節的無趣，決心開發一個新的腳本解釋程序，作為ABC語言的一種繼承。

之所以選中Python作為該編程語言的名字，是取自英國20世紀70年代首播的電視喜劇《蒙提.派森的飛行馬戲團》。

對于區塊鏈開發者來說，Python也是十分實用的語言之一。今天，我們就Python開發一個簡單的區塊鏈數據結構。

在這篇文章中，一方面我們會對區塊鏈數據結構的基本概念進行講解，例如哈希的工作原理，另一方面，也會以實際代碼來構建一個區塊鏈基本的數據結構，讓你對區塊鏈和Python的基礎有個基本的理解。

說不多說，下面就進入正題！

共為2020 | 工信部相里朋：國內區塊鏈在關鍵技術上對國外開源項目依存度高達70%:金色財經現場報道，2020年6月21日，由金色財經主辦的共為2020·區塊鏈創新應用論壇在深圳拉開帷幕。本次會議由幣核科技冠名贊助、HBTC作為戰略合作企業。工業和信息化部電子第五研究所高級工程師相里朋現場進行《布局：區塊鏈技術與應用市場之路》主題演講指出，截止2020年6月，國內活躍企業1000余家，實際注冊聯盟94個，集中在北上深杭廣等地，區塊鏈硬件、平臺、應用、咨詢產業鏈條已初步形成。從區塊鏈企業的地域分布情況看，中國區塊鏈公司與項目融資主要集中在粵港澳地區、環渤海地區、長三角地區和陜湘渝地區。

目前看來，區塊鏈產業發展尚需培育，區塊鏈相關投顧、媒體、咨詢、技術服務等產業上下游盈利困難，最終會形成區塊鏈產業，還只是區塊鏈技術，尚需要時間證明。國內區塊鏈技術對國外開源項目的依存度高，據不完全統計，核心技術、關鍵技術上對外依存度高達70%。國內區塊鏈應用探索較多，類型遠比國外豐富，但因研發資金匱乏、人才能力錯位導致持續創新乏力。[2020/6/21]

從哈希函數說起

在區塊鏈中，數據結構是十分重要的基本組成部分，尤其是比特幣。雖然單一的數據結構無法構建成加密數字貨幣，但理解數據結構對于理解區塊鏈的基本原理是非常有益處的。

動態 | 韓國Coinrail推出國外站:韓國虛擬貨幣交易所Coinrail推出國外站。因韓國監管制度規定，外國人和未成年人不得進行虛擬貨幣交易。Coinrail為開拓市場推出國際服務。今年6月10日，Coinrail因受到黑客網絡攻擊，丟失用戶的約2.43億人民幣資金。Coinrail為補償用戶損失，為用戶發放自主平臺幣Rail。[2018/8/10]

但在講數字結構之前，我們還是先從哈希講起，以比特幣的SHA-256哈希函數為例，講講如何利用Python去實現哈希的運算。

哈希函數，又稱散列算法，是一種從任何一種數據中創建小的數字“指紋”的方法。散列函數把消息或數據壓縮成摘要，使得數據量變小，將數據的格式固定下來。該函數將數據打亂混合，重新創建一個叫做散列值的指紋。散列值通常用一個短的隨機字母和數字組成的字符串來代表。

對于任意長度的消息，SHA256都會產生一個256bit長的哈希值，稱作消息摘要。

這個摘要相當于是個長度為32個字節的數組，通常用一個長度為64的十六進制字符串來表示。

來看一個例子：

英國外匯公司成功測試了xRapid:據Coindesk消息，英國外匯經紀公司Currencies Direct周一宣布，成功地測試了Ripple的xRapid產品，進行了多次匯款。xRapid與傳統系統相比，在幾秒鐘內就完成了交易，而傳統系統則可能需要要超過5天。該公司首席產品官員Brian Harris表示，將加密貨幣作為轉移價值的手段是該行業的下一個合理步驟，通過利用新技術，可以為其客戶提供最便捷，最完美的體驗。[2018/5/30]

這句話，經過哈希函數SHA256后得到的哈希值為：

說回SHA-256，說白了，它就是一個哈希函數。那么我們如何用Python來實現呢？下面代碼展示了用Python實現「helloworld」的過程：

看到這里你可能會問，SHA-256中的「256」究竟是什么意思？哈希算法是一個將任意文本轉換為一個256位隨機二進制字符串的過程。在上面的例子中，「helloworld」是一個11位的字符，經過哈希運算以后，變成了這樣的一串字符：

韓國區塊鏈初創企業迫于監管壓力移向國外:去年9月韓國政府發布禁止所有形態的ICO后韓國國內的區塊鏈初創企業轉向海外ICO市場進行募集資金。據悉，現在準備在海外進行ICO的企業已有幾十家之多。[2018/3/13]

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同樣，即使我的文本長度不是11位，生成的字符數也是一樣的。例如：

在上面例子中，「Iamthebestpresident.Ever.」，哈希運算之后的字符串一樣為64位。就算輸入的文本是100位，哈希運算后的字符位數也是64位。

之所以這樣，是因為字符是16進制的，如果我們把這樣的字符串轉換為2進制，那么就會得到一個256位的2進制字符串。如下圖所示：

國外媒體：下一代家將成為數字貨幣最大的支持者:國外有媒體發文認為，下一代家將成為數字貨幣最大的支持者。并列舉了支持數字貨幣的年輕家，如美國36歲的共和黨參議院候選人Austin Petersen、曾競選美國新罕布什爾州州長的32歲的Andrew Hemingway 、29歲正在競選國會議員的民主黨人Patrick Nelson，28歲的意大利的Gian Luca Comandini。文章稱親數字貨幣的年輕家正在出現，但形成氣候還需要4到6年，但全世界的議會早晚會充斥著支持比特幣的家。[2018/3/4]

這就是SHA-256中，256這個數字的由來。

接下來我們就來看看哈希算法有哪些特征。哈希的特征之一就是「無沖突原則」。這個原則是指要得到一個256位的2進制字符串，顯然有不止一個輸入可以做到。

因為256位的輸出長度是固定的，但輸入的長度卻沒有限制，所以輸入的范圍要遠大于輸出，只要能夠窮盡輸入，就有可能得到2個一樣的256位的輸出。

話雖如此，不過要找到這樣兩個輸入的難度卻很大。即使是輸入上改動了一點，輸出的結果都會完全不同。如下圖所示：

所以，想要找到2中一樣的輸出的唯一方法，是窮盡所有的字幕、數字組合，這幾乎無法做到。幾率為2的256次方。

這是個多大的數字？展開來就是醬嬸兒的：

115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639936

幾乎相當于10的77次方。這是個什么概念？在460億光年的宇宙內，可見的原子數量也只有10的78次方。這個數字幾乎相當于宇宙內的原子數量！

要運算這個數字需要多長時間？以英偉達Geforce1080Ti顯卡，浮點運算11.3的算力來運算，每個哈希需要運算3000次，以每秒鐘3766666666個哈希的速度來運算，找到兩個相同的哈希運算結果，需要計算2的128次方個哈希。地球上所有的人一起計算，需要的時間如下：

這比地球存在的實時間都要長。

用Python創建第一個區塊

了解了什么是哈希，我們接著就來說說什么是區塊。實際上，區塊鏈就是一個互相連接的序列。我們接下來創建第一個區塊，也稱為「創世區塊」。代碼如下所示：

區塊鏈中會包含交易，交易很好理解，就是誰轉了多少錢給誰。我們把區塊進行序列，這樣它就可以進行哈希運算：

這樣，我們就得到了另一個區塊，我們姑且稱它為「區塊2」：

再對區塊2進行哈希運算：

得到了「區塊3」。

再對區塊3進行哈希運算，得到了「區塊4」。

這樣一來，想要確定區塊上的數據沒有被篡改，我只需要檢查最后一個區塊的哈希就行了。而不是從創世區塊開始檢查。這一原理也杜絕了區塊鏈上數據被攢該的可能。

通過以上代碼，可以得到下面結果：

這樣，用Python實現簡單的區塊鏈開發的演示就結束了。Python是一門強大的語言，區塊鏈是一個強大的信用工具，這兩者結合，勢必能創造出新的可能性。

怎么樣，今天的內容你都學會了嗎？還想看哪些技術教程，歡迎留言告訴營長！

參考鏈接：?

https://medium.com/coinmonks/building-a-simple-blockchain->

https://blog.csdn.net/u011583927/article/details/80905740

來源?

|Medium

作者|arjunaskykok

整理/?Aholiab

出品|?區塊鏈大本營

Tags：區塊鏈HONYTHOIN區塊鏈運用的技術中不包括哪一項技術HongKong BTC bankZYTHSteneum Coin

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