python挖矿算力校验与共识

谈到比特币，我们都知道挖矿，有些人并不太明白挖矿的含义。这里的挖矿其实就是哈希的碰撞，举个简单例子：

import hashlib

x = 11
y = 1
#这里可以调节挖矿难度，也就是哈希的长度
while hashlib.sha256(f'{x*y}'.encode("utf-8")).hexdigest()[5:7]!="00":
    print(x*y)
    y +=1
print("找到了：",(x*y))

结果如下：

当然比特币的挖矿要比这个复杂太多，但是原理差不多，有个大概的认知。

关于节点的同步，是取整个节点中最长的区块链进行同步，如图所示：

有了以上内容铺垫，代码实现和理解就容易了，代码如下：

#挖矿原理与网络共识
import datetime
import hashlib
import json
import requests

class Blockchain2:

    def __init__(self):
        self.chain = [] #区块链列表
        self.nodes = set() #节点集合
        self.current_tranactions = [] #交易列表
        self.new_block(proof=100,preHash=1) #创建第一个区块

    #新建一个区块，需要计算，才能追加
    def new_block(self,proof,preHash = None):
        block={
            "index":len(self.chain)+1,#区块索引
            "timestamp":datetime.datetiem.now(),#区块时间戳
            "transactions":self.current_tranactions,#区块交易记录集合
            "proof":proof,#算力凭证
            "preHash":preHash or self.hash(self.chain[-1]), #上一块的哈希
        }
        self.current_tranactions = [] #开辟新的区块，初始化区块交易记录
        self.chain.append(block)

    @staticmethod
    def hash(block):
        #处理为json字符串格式的哈希
        block_str = json.dumps(block,sort_keys=True).encode("utf-8")
        return hashlib.sha256(block_str).hexdigest()

    #新增交易记录
    def new_transaction(self,sender,receiver,amount):
        transaction ={
            "sender":sender,
            "receiver":receiver,
            "amount":amount,
        }

        self.current_tranactions.append(transaction)

        return  self.last_block["index"]+1

    @property
    def last_block(self):
        return self.chain[-1]

    #挖矿，依赖上一个模块，获取工作量证明，即POW共识机制
    def proof_of_work(self,last_block):
        last_proof = last_block["proof"]
        last_hash = self.hash(last_block)
        proof = 0

        while self.valid_proof(last_proof,proof,last_hash) is False:
            proof +=1

        return proof

    #校验工作量
    @staticmethod
    def valid_proof(last_proof,proof,last_hash):
        guess = f'{last_proof}{proof}{last_hash}'.encode("utf-8")
        guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest()
        return guess_hash[:6] =="000000" #可以调整计算难度

    #区块一致性，同步算法,
    def resolve_conflicts(self):
        neighbours = self.nodes
        new_chain = None
        max_length = len(self.chain)
        #遍历所有节点，找出最长的链
        for node in neighbours:
            #获取节点区块链信息
            response = requests.get(f'http://{node}/chain')
            if response.status_code ==200:
                length = response.json()["length"]
                chain = response.json()["chain"]

                if length>max_length and self.valid_chain(chain):
                    max_length = length
                    new_chain = chain

        if new_chain:
            self.chain = new_chain
            return True
        else:
            return False

    #校验区块链的合法性
    def valid_chain(self,chain):
        last_block = chain[0]
        current_index = 1
        #校验每一个区块的prehash,proof合法性
        while current_index <len(chain):
            block = chain[current_index]
            #校验哈希的合法性
            if block["preHash"] != self.hash(last_block):
                return False
            #校验算力的合法性
            if not self.valid_proof(last_block["proof"],block["proof"],block["preHash"]):
                return False
            last_block = block
            current_index +=1


        return True

算力校验和pow共识基本实现了，下一篇接着完善其它内容