编程语言使用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：

1. class Block: 
2.  
3.     def __init__(): 
4.  
5.     #first block class 
6.  
7.         pass 
8.      
9.     def calculate_hash(): 
10.      
11.     #calculates the cryptographic hash of every block 
12.          
13.      
14. class BlockChain: 
15.      
16.     def __init__(self): 
17.      # constructor method 
18.     pass 
19.      
20.     def construct_genesis(self): 
21.         # constructs the initial block 
22.         pass 
23.  
24.     def construct_block(self, proof_no, prev_hash): 
25.         # constructs a new block and adds it to the chain 
26.         pass 
27.  
28.     @staticmethod 
29.     def check_validity(): 
30.         # checks whether the blockchain is valid 
31.         pass 
32.  
33.     def new_data(self, sender, recipient, quantity): 
34.         # adds a new transaction to the data of the transactions 
35.         pass 
36.  
37.     @staticmethod 
38.     def construct_proof_of_work(prev_proof): 
39.         # protects the blockchain from attack 
40.         pass 
41.     
42.     @property 
43.     def last_block(self): 
44.         # returns the last block in the chain 
45.         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：

1. import hashlib 
2. import time 
3.  
4. class Block: 
5.  
6.     def __init__(self, index, proof_no, prev_hash, data, timestamp=None): 
7.         self.index = index 
8.         self.proof_no = proof_no 
9.         self.prev_hash = prev_hash 
10.         self.data = data 
11.         self.timestamp = timestamp or time.time() 
12.  
13.     @property 
14.     def calculate_hash(self): 
15.         block_of_string = "{}{}{}{}{}".format(self.index, self.proof_no, 
16.                                               self.prev_hash, self.data, 
17.                                               self.timestamp) 
18.  
19.         return hashlib.sha256(block_of_string.encode()).hexdigest() 
20.  
21.     def __repr__(self): 
22.         return "{} - {} - {} - {} - {}".format(self.index, self.proof_no, 
23.                                                self.prev_hash, self.data, 
24.                                                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：

1. { 
2.     "index": 2, 
3.     "proof": 21, 
4.     "prev_hash": "6e27587e8a27d6fe376d4fd9b4edc96c8890346579e5cbf558252b24a8257823", 
5.     "transactions": [ 
6.         {'sender': '0', 'recipient': 'Quincy Larson', 'quantity': 1} 
7.     ], 
8.     "timestamp": 1521646442.4096143 
9. } 

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。

1. class BlockChain: 
2.  
3.     def __init__(self): 
4.         self.chain = [] 
5.         self.current_data = [] 
6.         self.nodes = set() 
7.         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。

1. def construct_genesis(self): 
2.     self.construct_block(proof_no=0, prev_hash=0) 
3.  
4.  
5. def construct_block(self, proof_no, prev_hash): 
6.     block = Block( 
7.         index=len(self.chain), 
8.         proof_no=proof_no, 
9.         prev_hash=prev_hash, 
10.         data=self.current_data) 
11.     self.current_data = [] 
12.  
13.     self.chain.append(block) 
14.     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。

1. @staticmethod 
2. def check_validity(block, prev_block): 
3.     if prev_block.index + 1 != block.index: 
4.         return False 
5.  
6.     elif prev_block.calculate_hash != block.prev_hash: 
7.         return False 
8.  
9.     elif not BlockChain.verifying_proof(block.proof_no, prev_block.proof_no): 
10.         return False 
11.  
12.     elif block.timestamp <= prev_block.timestamp: 
13.         return False 
14.  
15.     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。

1. def new_data(self, sender, recipient, quantity): 
2.     self.current_data.append({ 
3.         'sender': sender, 
4.         'recipient': recipient, 
5.         'quantity': quantity 
6.     }) 
7.     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。

1. @staticmethod 
2. def proof_of_work(last_proof): 
3.     '''this simple algorithm identifies a number f' such that hash(ff') contain 4 leading zeroes 
4.          f is the previous f' 
5.          f' is the new proof 
6.         ''' 
7.     proof_no = 0 
8.     while BlockChain.verifying_proof(proof_no, last_proof) is False: 
9.         proof_no += 1 
10.  
11.     return proof_no 
12.  
13.  
14. @staticmethod 
15. def verifying_proof(last_proof, proof): 
16.     #verifying the proof: does hash(last_proof, proof) contain 4 leading zeroes? 
17.  
18.     guess = f'{last_proof}{proof}'.encode() 
19.     guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest() 
20.     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。

1. @property 
2.     def latest_block(self): 
3.         return self.chain[-1] 

总结

这是用于创建fccCoin加密货币的完整代码。

1. import hashlib 
2. import time 
3.  
4.  
5. class Block: 
6.  
7.     def __init__(self, index, proof_no, prev_hash, data, timestamp=None): 
8.         self.index = index 
9.         self.proof_no = proof_no 
10.         self.prev_hash = prev_hash 
11.         self.data = data 
12.         self.timestamp = timestamp or time.time() 
13.  
14.     @property 
15.     def calculate_hash(self): 
16.         block_of_string = "{}{}{}{}{}".format(self.index, self.proof_no, 
17.                                               self.prev_hash, self.data, 
18.                                               self.timestamp) 
19.  
20.         return hashlib.sha256(block_of_string.encode()).hexdigest() 
21.  
22.     def __repr__(self): 
23.         return "{} - {} - {} - {} - {}".format(self.index, self.proof_no, 
24.                                                self.prev_hash, self.data, 
25.                                                self.timestamp) 
26.  
27.  
28. class BlockChain: 
29.  
30.     def __init__(self): 
31.         self.chain = [] 
32.         self.current_data = [] 
33.         self.nodes = set() 
34.         self.construct_genesis() 
35.  
36.     def construct_genesis(self): 
37.         self.construct_block(proof_no=0, prev_hash=0) 
38.  
39.     def construct_block(self, proof_no, prev_hash): 
40.         block = Block( 
41.             index=len(self.chain), 
42.             proof_no=proof_no, 
43.             prev_hash=prev_hash, 
44.             data=self.current_data) 
45.         self.current_data = [] 
46.  
47.         self.chain.append(block) 
48.         return block 
49.  
50.     @staticmethod 
51.     def check_validity(block, prev_block): 
52.         if prev_block.index + 1 != block.index: 
53.             return False 
54.  
55.         elif prev_block.calculate_hash != block.prev_hash: 
56.             return False 
57.  
58.         elif not BlockChain.verifying_proof(block.proof_no, 
59.                                             prev_block.proof_no): 
60.             return False 
61.  
62.         elif block.timestamp <= prev_block.timestamp: 
63.             return False 
64.  
65.         return True 
66.  
67.     def new_data(self, sender, recipient, quantity): 
68.         self.current_data.append({ 
69.             'sender': sender, 
70.             'recipient': recipient, 
71.             'quantity': quantity 
72.         }) 
73.         return True 
74.  
75.     @staticmethod 
76.     def proof_of_work(last_proof): 
77.         '''this simple algorithm identifies a number f' such that hash(ff') contain 4 leading zeroes 
78.          f is the previous f' 
79.          f' is the new proof 
80.         ''' 
81.         proof_no = 0 
82.         while BlockChain.verifying_proof(proof_no, last_proof) is False: 
83.             proof_no += 1 
84.  
85.         return proof_no 
86.  
87.     @staticmethod 
88.     def verifying_proof(last_proof, proof): 
89.         #verifying the proof: does hash(last_proof, proof) contain 4 leading zeroes? 
90.  
91.         guess = f'{last_proof}{proof}'.encode() 
92.         guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest() 
93.         return guess_hash[:4] == "0000" 
94.  
95.     @property 
96.     def latest_block(self): 
97.         return self.chain[-1] 
98.  
99.     def block_mining(self, details_miner): 
100.  
101.         self.new_data( 
102.             sender="0",  #it implies that this node has created a new block 
103.             receiver=details_miner, 
104.             quantity= 
105.             1,  #creating a new block (or identifying the proof number) is awarded with 1 
106.         ) 
107.  
108.         last_block = self.latest_block 
109.  
110.         last_proof_no = last_block.proof_no 
111.         proof_no = self.proof_of_work(last_proof_no) 
112.  
113.         last_hash = last_block.calculate_hash 
114.         block = self.construct_block(proof_no, last_hash) 
115.  
116.         return vars(block) 
117.  
118.     def create_node(self, address): 
119.         self.nodes.add(address) 
120.         return True 
121.  
122.     @staticmethod 
123.     def obtain_block_object(block_data): 
124.         #obtains block object from the block data 
125.  
126.         return Block( 
127.             block_data['index'], 
128.             block_data['proof_no'], 
129.             block_data['prev_hash'], 
130.             block_data['data'], 
131.             timestamp=block_data['timestamp']) 

现在，让我们测试我们的代码，看看它是否有效。

1. blockchain = BlockChain() 
2.  
3. print("***Mining fccCoin about to start***") 
4. print(blockchain.chain) 
5.  
6. last_block = blockchain.latest_block 
7. last_proof_no = last_block.proof_no 
8. proof_no = blockchain.proof_of_work(last_proof_no) 
9.  
10. blockchain.new_data( 
11.     sender="0",  #it implies that this node has created a new block 
12.     recipient="Quincy Larson",  #let's send Quincy some coins! 
13.     quantity= 
14.     1,  #creating a new block (or identifying the proof number) is awarded with 1 
15. ) 
16.  
17. last_hash = last_block.calculate_hash 
18. block = blockchain.construct_block(proof_no, last_hash) 
19.  
20. print("***Mining fccCoin has been successful***") 
21. print(blockchain.chain) 

有效!

这是挖掘过程的输出：

1. ***Mining fccCoin about to start*** 
2. [0 - 0 - 0 - [] - 1566930640.2707076] 
3. ***Mining fccCoin has been successful*** 
4. [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。

编程语言原本是被设计成专门使用在计算机上的，但它们也可以用来定义算法或者数据结构。正是因为如此，程序员才会试图使程序代码更容易阅读。