通過這7個函數(shù)來探索區(qū)塊鏈

我想對很多人來說，區(qū)塊鏈是一種很難理解的技術(shù)，雖然我也看了很多視頻和文章，但從我個人角度來講，直到我開始寫一些簡單的區(qū)塊鏈應(yīng)用，我才真正理解了它是什么以及它的潛在應(yīng)用。

我對區(qū)塊鏈的看法是，它是一個公開的加密數(shù)據(jù)庫。舉個例子，亞馬遜也許想利用這種技術(shù)來跟蹤庫存水平，那么使用區(qū)塊鏈?zhǔn)欠裼幸饬x呢？大概率沒有，因為消費者不會愿意花費資源來驗證亞馬遜的區(qū)塊鏈?zhǔn)欠窨尚校鼊e說亞馬遜總是在網(wǎng)站上宣稱商品“只剩最后一個！”。

關(guān)于區(qū)塊鏈未來可能的應(yīng)用場景留給您自己思考，廢話不多說，讓我們一起通過這7個函數(shù)來探索區(qū)塊鏈吧。

def hash_function(k):

"""Hashes our transaction."""

if type(k) is not str:

k = json.dumps(k, sort_keys=True)

return hashlib.sha256(k).hexdigest()

區(qū)塊鏈的核心是哈希函數(shù)，如果不加密，區(qū)塊鏈將很容易被操縱，交易將能夠被欺騙性地插入到區(qū)塊鏈中。

def update_state(transaction, state):

state = state.copy()

for key in transaction:

if key in state.keys():

state[key] += transaction[key]

else:

state[key] = transaction[key]

return state

所謂的“狀態(tài)”是交易完成后的資產(chǎn)分配記錄。比如，我有10個幣，我把其中1個幣給了Medium，那么當(dāng)前的“狀態(tài)”就是如下字典中的值。

{‘transaction’: {‘Tom’: 9, ‘Medium’: 1}}

值得注意的是，在這個體系中，透支是不可能存在的。如果我只有10個幣，那么我不可能將11個幣給別人。下面的函數(shù)將驗證我們嘗試進行的交易確實是有效的。而且，交易必須平衡，我不可能給了對方5個幣，但他只收到4個幣，否則會引起幣的銷毀和創(chuàng)建。

def valid_transaction(transaction, state):

"""A valid transaction must sum to 0."""

if sum(transaction.values()) is not 0:

return False

for key in transaction.keys():

if key in state.keys():

account_balance = state[key]

else:

account_balance = 0

if account_balance + transaction[key] < 0:

return False

return True

現(xiàn)在我們可以構(gòu)建自己的區(qū)塊了。讀取上一個區(qū)塊的信息，并將其鏈接到下一個區(qū)塊，這也是區(qū)塊鏈的核心技術(shù)之一，看起來有效交易可以被欺詐性地插入到區(qū)塊鏈中，但是對前面所有的區(qū)塊進行解密在計算上幾乎是不可能的，這就保留了區(qū)塊鏈的完整性。

def make_block(transactions, chain):

"""Make a block to go into the chain."""

parent_hash = chain[-1]['hash']

block_number = chain[-1]['contents']['block_number'] + 1

block_contents = {

'block_number': block_number,

'parent_hash': parent_hash,

'transaction_count': block_number + 1,

'transaction': transactions

}

return {'hash': hash_function(block_contents), 'contents': block_contents}

下面是一個小小的幫助函數(shù)，用于檢查前一個區(qū)塊的哈希值。

def check_block_hash(block):

expected_hash = hash_function(block['contents'])

if block['hash'] is not expected_hash:

raise

return

一旦我們把所有的東西整合起來，就是時候創(chuàng)建自己的區(qū)塊了。接下來我們將更新區(qū)塊鏈。

def check_block_validity(block, parent, state):

parent_number = parent['contents']['block_number']

parent_hash = parent['hash']

block_number = block['contents']['block_number']

for transaction in block['contents']['transaction']:

if valid_transaction(transaction, state):

state = update_state(transaction, state)

else:

raise

check_block_hash(block) # Check hash integrity

if block_number is not parent_number + 1:

raise

if block['contents']['parent_hash'] is not parent_hash:

raise

return state

在完成之前，區(qū)塊鏈必須經(jīng)過驗證：

def check_chain(chain):

"""Check the chain is valid."""

if type(chain) is str:

try:

chain = json.loads(chain)

assert (type(chain) == list)

except ValueError:

# String passed in was not valid JSON

return False

elif type(chain) is not list:

return False

state = {}

for transaction in chain[0]['contents']['transaction']:

state = update_state(transaction, state)

check_block_hash(chain[0])

parent = chain[0]

for block in chain[1:]:

state = check_block_validity(block, parent, state)

parent = block

return state

最后，需要一個交易函數(shù)，將所有上述功能整合在一起：

def add_transaction_to_chain(transaction, state, chain):

if valid_transaction(transaction, state):

state = update_state(transaction, state)

else:

raise Exception('Invalid transaction.')

my_block = make_block(state, chain)

chain.append(my_block)

for transaction in chain:

check_chain(transaction)

return state, chain

現(xiàn)在我們有了7個函數(shù)，那么怎樣使用它們呢？首先，我們需要一個創(chuàng)世塊來開始我們的區(qū)塊鏈，這也是新幣產(chǎn)生的開始。在這篇文章里，我將會從10個幣開始。

genesis_block = {

'hash': hash_function({

'block_number': 0,

'parent_hash': None,

'transaction_count': 1,

'transaction': [{'Tom': 10}]

}),

'contents': {

'block_number': 0,

'parent_hash': None,

'transaction_count': 1,

'transaction': [{'Tom': 10}]

},

}

block_chain = [genesis_block]

chain_state = {'Tom': 10}

那么，當(dāng)我將一些幣給Medium之后發(fā)生了什么呢？

chain_state, block_chain = add_transaction_to_chain(transaction={'Tom': -1, 'Medium': 1}, state=chain_state, chain=block_chain)

“狀態(tài)”的值將會被更新為當(dāng)前各人擁有多少個幣：

{'Medium': 1, 'Tom': 9}

然后生成的區(qū)塊鏈會如下所示：

[{'contents': {'block_number': 0,

'parent_hash': None,

'transaction': [{'Tom': 10}],

'transaction_count': 1},

'hash': '064d0b480b3b92761f31831d30ae9f01954efaa62371b4b44f11465ec22abe93'},

{'contents': {'block_number': 1,

'parent_hash': '064d0b480b3b92761f31831d30ae9f01954efaa62371b4b44f11465ec22abe93',

'transaction': {'Medium': 1, 'Tom': 9},

'transaction_count': 2},

'hash': 'b4ae25f0cc0ee0b0caa66b9a3473e9a108652d53b1dc22a40962fef5c8c0f08c'}]

至此，我們的第一個交易已經(jīng)創(chuàng)建并被插入到堆棧的頂部?，F(xiàn)在，我希望這些已經(jīng)激起你的好奇心，并且有興趣將代碼復(fù)制下來跑一跑。在我看來，這是學(xué)習(xí)新技術(shù)的最佳途徑。

請嘗試運行代碼去創(chuàng)造自己的幣。思考一下，如果您想提供比現(xiàn)存更多的幣，會發(fā)生什么情況？如果您不斷創(chuàng)建新的收款人，會發(fā)生什么？

還有，您能想到區(qū)塊鏈在未來會被應(yīng)用到哪些場景呢？歡迎在評論中留言。