最简单的区块链实现，不到50行代码！（一）

什么是区块链（Blockchain）？
一个电子记账本，以比特币和其他密码加密货币进行的交易公开地、按照日期顺序记录其中。

总的来说，它是一个公开的数据库，新的数据存储在一个称为区块的容器中，并且附加到一个“不可变”的链条（即区块链）上，链条上还有以前附加的数据。这里的“不可变”指的是以前的数据一旦附加到链条上，后面是不可更改的。所以说白了，区块链就是一个特殊的历史不可更改的链表数据结构而已。

在比特币和其他密码加密货币的情况下，这些数据指的是一组组交易数据。当然在其他情况下，这个数据可以是任何数据类型。

区块链技术引起了新的“全电子”货币，如比特币和莱特币的发展，这些货币不是由一个集中式的权威机构发行和管理的。同时，区块链也给分布式计算带来了革命，带来了以太坊技术，出现了像智能合约（smart contracts）这样的概念。

本文将实现一个只有50行代码的最简区块链，称为SnakeCoin。

一、首先我们定义区块，在一个区块中，存储着一个时间戳和一个（可选的）索引。为了保证整个区块链的完整性，每个区块有一个标记自己身份的哈希值，像莱特币，每个区块的哈希值都是由一个密码学算法根据区块的索引、时间戳、数据以及前一个区块的哈希值生成的。区块的数据可以是任何你想要的东西。

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()

太棒了！我们有自己的区块结构了，但我们需要创建一个区块链啊。我们需要开始把区块附加到实际的链条上。前面提到过，每个区块需要前面区块的信息，那么问题来了：区块链里的第一个区块是怎么来的？好吧，第一个区块，或者说创世区块，是一个特殊的区块，在许多情况下，这是通过手工或者一个唯一的逻辑添加上去的。

这里我们创建一个函数，为了简化起见，简单地返回一个创世区块。这个区块的索引是0，它的数据值和previous hash参数是任意指定的。

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")

现在，我们能够创建一个创世区块了，接下来我们需要一个函数来生成区块链里的后续区块，这个函数将链条中的前一个区块作为参数，为新的区块创建数据，并返回带有一个带有合适的数据的新区块。当新的区块哈希来自前面的区块的信息，伴随着新区块的加入，区块链的完整性也得以增强。如果我们不这么做的话，那么外界就很容易用他们的新区块来替换我们的链条里的区块，以达到“篡改历史”的目的。

这个哈希值的链条起到了密码学证据的作用，并确保一旦一个区块加入了区块链，它就不能被替换和修改。

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)

这就是主要的工作了，现在我们可以创建我们的区块链了。在我们这个例子里，区块链本身是一个简单的Python list。list的第一个元素就是创世区块，当然，我们需要继续添加区块。因为SnakeCoin是一个最简区块链，只有20个新的区块，我们可以在一个for循环里搞定。

# 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)

让我们测试一下目前的成果：

搞定！我们的区块链跑起来了。如果你想在console上看到更多信息，你可以稍微修改一下代码，把每个区块的时间戳或者数据打印出来。

这就是SnakeCoin能够提供的所有功能了，如果要让SnakeCoin扩展到实际的生产环境的区块链的规模，还需要添加类似服务器层的功能，在多台机器上追踪对链条的变更，加上一个工作证明算法（proof-of-work algorithm）来限制在一个给定的时间段之内添加的区块的数量。

如果你想深入了解，可以读下原始的比特币的白皮书：https://bitcoin.org/bitcoin.pdf。祝你好运、happy hacking!

原链接：https://medium.com/crypto-currently/lets-build-the-tiniest-blockchain-e70965a248b

最简单的区块链实现，不到50行代码！（一）

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