学习区块链的最好方法是构建一个(下)

前言:深入理解区块链最好的方式莫过于亲手搭建一个,在这个过程中理解它背后的逻辑和原理。本文作者是 Danielvan Flymen ,文章来源于 hackernoon.com,由蓝狐笔记社群“iGreenMind”翻译。_

接上一篇《学习区块链的最好方法是构建一个(上)》
第三步:与我们的区块链交互
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你可以使用普通的 cURL 或 Postman 工具,通过网络与我们的 API 进行交互。

启动服务器:

$ python blockchain.py
*Running on http://127.0.0.1:5000/ (Press CTRL+C to quit)
让我们尝试通过向 http://localhost:5000/mine 发出 GET 请求来挖掘一个区块:

ef0bdb049221c74387314fe0509d519f.jpg
UsingPostman to make a GET request

让我们通过向 http://localhost:5000/transactions/new 发出一个 POST 请求来创建一个新的交易,这个交易包含了交易结构的主体 :
8e532c758a349ead1a431efba8880572.jpg
UsingPostman to make a POST request

如果你不使用 Postman 工具,同样可以使用 cURL 这个工具来实现同样的目的:

$ curl -X POST -H “Content-Type: application/json” -d ‘{
“sender”: “d4ee26eee15148ee92c6cd394edd974e”,
“recipient”: “someone-other-address”,
“amount”: 5
}’ “http://localhost:5000/transactions/new"
重启了我的服务器,并挖掘了两个区块,总共给出了 3 个区块。让我们通过请求 http://localhost:5000/chain 检查整个链:

{
“chain”: [
{
“index”: 1,
“previous_hash”: 1,
“proof”: 100,
“timestamp”: 1506280650.770839,
“transactions”: []
},
{
“index”: 2,
“previous_hash”: “c099bc…bfb7”,
“proof”: 35293,
“timestamp”: 1506280664.717925,
“transactions”: [
{
“amount”: 1,
“recipient”: “8bbcb347e0634905b0cac7955bae152b”,
“sender”: “0”
}
]
},
{
“index”: 3,
“previous_hash”: “eff91a…10f2”,
“proof”: 35089,
“timestamp”: 1506280666.1086972,
“transactions”: [
{
“amount”: 1,
“recipient”: “8bbcb347e0634905b0cac7955bae152b”,
“sender”: “0”
}
]
}
],
“length”: 3
}
第四步:共识
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这非常酷。我们有一个基本的 Blockchain 接受交易,它允许我们挖掘新的区块。但 Blockchain 的关键在于,它们应该是分布式的。如果它们是分布式的,我们如何确保它们都在一条链?这被称为共识的问题,如果我们想要在我们的网络中有多个节点,我们就必须实现一个共识的算法。

注册新节点

在实现共识算法之前,我们需要一种方法让节点知道网络上的相邻节点。我们网络上的每个节点都应该保留网络上其他节点的注册表。因此,我们需要更多的端点 :

/nodes/register 以 url 的形式接受新的节点列表。
/nodes/resolve 来实现我们的共识算法,它可以解决任何冲突——以确保一个节点拥有正确的链。
我们需要修改 Blockchain 的构造函数,并提供注册节点的方法:


from urllib.parse import urlparse

4.

5.

class Blockchain(object):
def init(self):

self.nodes = set()

11.

def register_node(self, address):
“””
Add a new node to the list of nodes
15.

:param address: Address of node. Eg. ‘http://192.168.0.5:5000'
:return: None
“””
19.

parsed_url = urlparse(address)
self.nodes.add(parsed_url.netloc)
Amethod for adding neighbouring nodes to our Network

使用 set() 来保存节点列表。这是确保新节点的添加具有幂等性的廉价方式,这意味着无论我们添加多少次特定节点,它都只会出现一次。

实现算法的共识

**
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如前所述,当一个节点与另一个节点具有不同链时就有了冲突。为了解决这个问题,我们制定一条规则:最长的并且有效的链才是权威的。换句话说,网络上最长的链是事实上的链。利用该算法,我们在网络节点之间达成了一致。


import requests
3.

4.

class Blockchain(object)

7.

def valid_chain(self, chain):
“””
Determine if a given blockchain is valid
11.

:param chain: A blockchain
:return: True if valid, False if not
“””
15.

last_block = chain[0]
current_index = 1
18.

while current_index < len(chain):
block = chain[current_index]
print(f’{last_block}’)
print(f’{block}’)
print(“\n———–\n”)
Check that the hash of the block is correct
if block[‘previous_hash’] != self.hash(last_block):
return False
27.

Check that the Proof of Work is correct
if not self.valid_proof(last_block[‘proof’], block[‘proof’]):
return False
31.

last_block = block
current_index += 1
34.

return True
36.

def resolve_conflicts(self):
“””
This is our Consensus Algorithm, it resolves conflicts
by replacing our chain with the longest one in the network.
41.

:return: True if our chain was replaced, False if not
“””
44.

neighbours = self.nodes
new_chain = None
47.

We’re only looking for chains longer than ours
max_length = len(self.chain)
50.

Grab and verify the chains from all the nodes in our network
for node in neighbours:
response = requests.get(f’http://{node}/chain’)
54.

if response.status_code == 200:
length = response.json()[‘length’]
chain = response.json()[‘chain’]
58.

Check if the length is longer and the chain is valid
if length > max_length and self.valid_chain(chain):
max_length = length
new_chain = chain
63.

Replace our chain if we discovered a new, valid chain longer than ours
if new_chain:
self.chain = new_chain
return True
68.

return False
第一个方法 valid_chain() 负责检查链是否有效,通过循环遍历每个区块并验证哈希和证明。

resolve_conflicts() 是这么一个方法:它遍历我们所有的邻近节点,下载它们的链并使用上面的方法验证它们。如果一个有效的链被发现,它的长度大于我们的,我们就替换掉我们当前所使用的链。

让我们将两个端点注册到 API 中,一个用于添加相邻节点,另一个用于解决冲突:

@app.route(‘/nodes/register’, methods=[‘POST’])
def register_nodes():
values = request.get_json()
4.

nodes = values.get(‘nodes’)
if nodes is None:
return “Error: Please supply a valid list of nodes”, 400
8.

for node in nodes:
blockchain.register_node(node)
11.

response = {
‘message’: ‘New nodes have been added’,
‘total_nodes’: list(blockchain.nodes),
}
return jsonify(response), 201
17.

18.

@app.route(‘/nodes/resolve’, methods=[‘GET’])
def consensus():
replaced = blockchain.resolve_conflicts()
22.

if replaced:
response = {
‘message’: ‘Our chain was replaced’,
‘new_chain’: blockchain.chain
}
else:
response = {
‘message’: ‘Our chain is authoritative’,
‘chain’: blockchain.chain
}
33.

return jsonify(response), 200
此时,你可以使用不同的机器,并在网络上创建不同的节点。或者在同一台机器上使用不同的端口来启动进程。我在我的机器上的另一个端口上启动了另一个节点,并将它注册到我当前的节点上。因此,我有两个节点 : http://localhost:5000http://localhost:5001

01e10260a03ef6a55828697b9fe89a82.jpg
Registeringa new Node

然后我在节点 2 上挖掘了一些新的区块,以确保链更长。之后,我在节点 1 上调用 GET /nodes/resolve ,在节点 1 上的链被共识算法所取代:
3583e18b009ea83937cef44f739b98d1.jpg
ConsensusAlgorithm at Work

去找几个朋友测试一下你的 Blockchain 吧。

我希望这能激励你去创造一些新的东西。我对加密货币感到兴奋,因为我相信区块链会迅速改变我们对经济、政府和记录保存的看法。


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