用python实现自己的区块链比特币交易系统

    基于RSA公钥/秘钥加密技术，实现简单共识算法的区块链系统import hashlib
import json
from time import time
from urllib.parse import urlparse
from uuid import uuid4
import requests
from flask import Flask, jsonify, request
import math

class Blockchain(object):
def __init__(self):
self.current_transactions = []
self.chain = []
self.nodes = set()
# 创建“创世块”
self.new_block(previous_hash=1, proof=100)

def register_node(self, address):
"""
增加一个新的网络节点到set集合
:param address: <str>网络地址 'http://172.16.0.50:5000'
:return: None
"""
parsed_url = urlparse(address)
self.nodes.add(parsed_url.netloc)

def valid_chain(self, chain):
"""
检查给定的链是否是有效的
:param chain: <list> 区块链
:return: <bool>
"""
last_block = chain[0]
current_index = 1
while current_index < len(chain):
block = chain[current_index]
print(f'{last_block}')
print(f'{block}')
# 检验当前block的previous_hash值和前面block的hash值是否相等
if block['previous_hash'] != self.hash(last_block):
return False
# 验证前面block的工作量证明和当前block的工作量证明拼接起来的字符串的hash是否以'abc'为开头
if not self.valid_proof(last_block['proof'], block['proof']):
return False
last_block = block
current_index += 1
# 验证通过，返回True
return True

def resolve_conflicts(self):
"""
共识算法解决冲突
使用网络中最长的链.
:return: <bool> True 如果链被取代, 否则为False
"""
# 所有的邻居节点
neighbours = self.nodes
new_chain = None
# 在所有邻居中查找比自己链更长的
max_length = len(self.chain)
# 遍历并且验证邻居链的有效性
for node in neighbours:
response = requests.get(f'http://{node}/chain')
if response.status_code == 200:
length = response.json()['length']
chain = response.json()['chain']
# 检查链是否更长，且有效。更新new_chain,并更新max_length。
if length > max_length and self.valid_chain(chain):
max_length = length
new_chain = chain
# 如果new_chain是有定义的，则说明在邻居中找到了链更长的，用new_chain替换掉自己的链
if new_chain:
self.chain = new_chain
return True
return False

def new_block(self, proof, previous_hash=None):
"""
生成新块
:param proof: <int> 工作量证明，它是一个工作算法对应的一个值
:param previous_hash: (Optional) <str> 前一个区块的hash值
:return: <dict> 返回一个新的块，这个块block是一个字典结构
"""
block = {
# 新block对应的index
'index': len(self.chain) + 1,
# 时间戳，记录区块创建的时间
'timestamp': time(),
# 记录当前的交易记录，即通过new_transactions创建的交易，记录在这个新的block里
'transactions': self.current_transactions,
# 工作量证明
'proof': proof,
# 前一个block对应的hash值
'previous_hash': previous_hash or self.hash(self.chain[-1]),
}
# 重置当前的交易，用于记录下一次交易
self.current_transactions = []
# 将新生成的block添加到block列表中
self.chain.append(block)
# 返回新创建的blcok
return block

def new_transaction(self, sender, recipient, amount):
"""
生成新交易信息，信息将加入到下一个待挖的区块中
:param sender: <str> 发送者的地址
:param recipient: <str> 接受者的地址
:param amount: <int> 交易额度
:return: <int> 返回新的Block的Id值，新产生的交易将会被记录在新的Block中
"""
# 实现很简单，向交易列表中添加一个字典，这个字典中记录交易双发的信息
self.current_transactions.append({
'sender': sender,
'recipient': recipient,
'amount': amount,
})
# 返回最后一个区块的index加上1，即对应到新的区块上
return self.last_block['index'] + 1

@staticmethod
def hash(block):
"""
生成块的 SHA-256 hash值
:param block: <dict> Block
:return: <str>
"""
# 首先将block字典结构转换成json字符串，通过sort_keys指定按key拍好序。
block_string = json.dumps(block, sort_keys=True).encode()
# 调用sha256函数求取摘要
return hashlib.sha256(block_string).hexdigest()

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

def proof_of_work(self, last_proof):
"""
简单的工作量证明:
- 查找一个数 p 使得 hash(p+last_proof) 以'abc'开头
- last_proof 是上一个块的证明, p是当前的证明
:param last_proof: <int>
:return: <int>
"""
proof = 0
# 定义一个死循环，直到valid_proof验证通过
while self.valid_proof(last_proof, proof) is False:
proof += math.pi
return proof

@staticmethod
def valid_proof(last_proof, proof):
"""
验证证明: 是否hash(last_proof, proof)以'abc'开头?
:param last_proof: <int> 前一个证明
:param proof: <int> 当前证明
:return: <bool>
"""
guess = f'{last_proof}{proof}'.encode()
guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest()
return guess_hash[:3] == "abc"

#实例化一个Flask节点
app = Flask(__name__)

# 为当前节点生成一个全局唯一的地址，使用uuid4方法
node_identifier = str(uuid4()).replace('-', '')

#初始化区块链
blockchain = Blockchain()

# 告诉服务器去挖掘新的区块
@app.route('/mine', methods=['GET'])
def mine():
#获取区块链最后一个block
last_block = blockchain.last_block
#取出最后一个block的proof工作量证明
last_proof = last_block['proof']
# 运行工作量的证明和验证算法，得到proof。
proof = blockchain.proof_of_work(last_proof)

# 给工作量证明的节点提供奖励.
# 发送者为 "0" 表明是新挖出的币
# 接收者是我们自己的节点，即上面生成的node_identifier。实际中这个值可以用用户的账号。
blockchain.new_transaction(
sender="0",
recipient=node_identifier,
amount=1,
)

# 产生一个新的区块，并添加到区块链中
block = blockchain.new_block(proof)
#构造返回响应信息
response = {
'message': "New Block Forged",
'index': block['index'],
'transactions': block['transactions'],
'proof': block['proof'],
'previous_hash': block['previous_hash'],
}
return jsonify(response), 200

# 创建一个交易并添加到区块，POST接口可以给接口发送交易数据
@app.route('/transactions/new', methods=['POST'])
def new_transaction():
#获取请求的参数，得到参数的json格式数据
values = request.get_json()
print('request parameters:%s'%(values))
#检查请求的参数是否合法，包含sender,recipient,amount几个字段
required = ['sender', 'recipient', 'amount']
if not all(k in values for k in required):
return 'Missing values', 400

# 使用blockchain的new_transaction方法创建新的交易
index = blockchain.new_transaction(values['sender'], values['recipient'], values['amount'])
#构建response信息
response = {'message': f'Transaction will be added to Block {index}'}
#返回响应信息
return jsonify(response), 201

@app.route('/nodes/register', methods=['POST'])
def register_nodes():
values = request.get_json()
nodes = values.get('nodes')
if nodes is None:
return "Error: Please supply a valid list of nodes", 400
#注册节点到blockchain中
for node in nodes:
blockchain.register_node(node)
#构造一个响应
response = {
'message': 'New nodes have been added',
'total_nodes': list(blockchain.nodes),
}
#201：提示知道新文件的URL
return jsonify(response), 201

@app.route('/nodes/resolve', methods=['GET'])
def consensus():
#调用resolve_conficts()方法，让网络中的chain协调一致
replaced = blockchain.resolve_conflicts()
#如果当前节点的chain被替换掉，返回替换掉的信息；否则返回当前节点的chain是有权威的！
if replaced:
response = {
'message': 'Our chain was replaced',
'new_chain': blockchain.chain
}
else:
response = {
'message': 'Our chain is authoritative',
'chain': blockchain.chain
}
return jsonify(response), 200

#返回整个区块链，GET接口
@app.route('/chain', methods=['GET'])
def full_chain():
response = {
'chain': blockchain.chain,
'length': len(blockchain.chain),
}
return jsonify(response), 200

if __name__ == '__main__':
from argparse import ArgumentParser

parser = ArgumentParser()
parser.add_argument('-p', '--port', default=5000, type=int, help='port to listen on')
args = parser.parse_args()
port = args.port
app.run(host='127.0.0.1', port=port)