YTH: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！

中國外匯投資研究院院長：數字人民幣不能代替人民幣國際化:近期，中國央行在深圳市開展了數字人民幣紅包試點。有觀點認為，人民幣數字化后，可大大加快人民幣國際化的進程。中國外匯投資研究院院長、首席經濟學家譚雅玲接受采訪時表示，數字貨幣的推進可能對人民幣國際化是一種輔助，但是不能代替人民幣國際化，所以發展數字人民幣要保持一個節奏，保持一種理性，人民幣最終可自由兌換才是人民幣國際化的根本目標。（財聯社）[2020/10/17]

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。

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。

IPFS100.com CEO佟揚：Filecoin應用可能會在國外首先落地:IPFS100.com現場報道，8月3日，由IPFS100.com主辦，CapitalN節點咨詢承辦，金色算力云聯合主辦，深圳市先河系統技術有限公司金牌贊助，逆熵科技銀牌贊助，金色財經作為聯合主辦媒體的星際漫游指南·逐鹿中原·IPFS技術與應用研討論壇在鄭州舉行。

在以《IPFS國內市場VS國外市場》為主題的高峰對話中，金色財經合伙人、IPFS100.com CEO佟揚表示，Filecoin應用到的技術比較復雜，其愿景也非常大，但短期內Filecoin可能很難大規模的應用落地。我們看到區塊鏈發展到現在，也沒有像支付寶一樣的企業級應用落地。不過如果僅僅是應用在數據存儲領域，Filecoin可能會在海外有更好的應用場景，因為在隱私類數據上，國內的存儲和傳輸都會受到很多限制。國內更適合建設一些與分布式存儲技術相關的基礎設施，比如IDC機房。[2020/8/4]

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。

金色相對論 | Layla Dong：和國外高校相比中國高校的區塊鏈教育起步相對晚一些主要還是行業人才的不足:在今日的金色相對論中，針對“國內外高校區塊鏈教育的異同有哪些？我們應該從中吸取哪些經驗完善區塊鏈人才培養”的問題，Blockshine博聚科技的創始人兼CEO Layla Dong表示，我覺得沒有參與過行業發展，不足以教好學生，這個部分還蠻有趣的，我們觀察有這樣幾個階段。第一階段屬于“了解”階段，基本的課程設立在商學院和計算機學院兩個學院。都是以初期的了解為主。第二階段是著重技術，很多課程圍繞開發。比如說加州大學伯克利分校在16年就推出了區塊鏈本科教育，目前為學生提供了兩門選課：區塊鏈基礎和區塊鏈開發者課程。第三階段是更加“發散”的技術，經濟，社會學，人類學的綜合學課程。和國外高校相比，中國高校的區塊鏈教育起步相對晚一些我覺得主要還是行業人才的不足，還有就是政策的引導。特別是我們的高校里的內容，基本是學生入學之前就設計好的。及時開展了課程，課程相對也已基礎知識為主。從教育模式和內容上看，國內外高校目前都傾向于成立實驗室+課程教育的模式，涉及范圍也較廣，包括區塊鏈技術知識，金融應用，物聯網，金融應用，密碼學等多個領域。[2019/9/12]

來看一個例子：

政策 | 伊朗嚴厲法規導致礦工轉至國外，非營利組織試圖通過議會等游說改革法規:伊朗政府最近批準的加密貨幣挖礦規定似乎正在迫使大型礦商將其業務轉移到國外。伊朗內閣于2019年8月4日實施一套加密貨幣挖礦法規幾天后，開始有礦工收拾行裝搬家的報道。俄羅斯、格魯吉亞、哈薩克斯坦、亞美尼亞，甚至伊拉克都是被專業伊朗礦工認為更適合進行加密貨幣挖礦的首選目的地。 非營利組織伊朗區塊鏈社區（IBC）負責人Sepehr Mohammadi表示，“我們歡迎政府采取措施監管并承認加密貨幣挖礦是一個行業，但能源價格絕不經濟或有競爭力，只會導致資本外逃。” 此外，他表示，IBC正試圖通過議會和其他實體游說改革法規。如果一切都失敗了，它將考慮向行政法院提出正式申訴。（Bitcoin Magazine）[2019/9/3]

這句話，經過哈希函數SHA256后得到的哈希值為：

CFTC主席：美國正在與國外同行合作打擊數字貨幣欺詐:本周三，美國商品期貨交易委員會主席J. Christopher Giancarlo表示美國監管機構正與國外同行合作打擊數字貨幣欺詐。美國眾議院議員委員會就CFTC即將發布的年度預算召開聽診會，這位CFTC主席表示他已與國際證券委員會組織(IOSCO)以及歐洲監管機構討論了數字貨幣欺詐這一問題。[2018/3/8]

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：

b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9

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：

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

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