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学习区块链的最好方法是构建一个(下)

2018-06-08 10:52 编辑: 游星啊 分类:区块链 来源:蓝狐笔记

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

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:

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:

0.png

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

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:

1./nodes/register 以url的形式接受新的节点列表。

2./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    
...    

class Blockchain(object):    
def __init__(self):    
...    
self.nodes = set()    
...    

def register_node(self, address):    
"""    
       Add a new node to the list of nodes    
       :param address:  Address of node. Eg. 'http://192.168.0.5:5000'    
       :return: None    
       """    
       
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

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    

class Blockchain(object)    
...    

def valid_chain(self, chain):    
"""    
       Determine if a given blockchain is valid    
       
       :param chain:  A blockchain    
       :return:  True if valid, False if not    
       """   
        
last_block = chain[0]    
current_index = 1  
  
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    

# Check that the Proof of Work is correct    
if not self.valid_proof(last_block['proof'], block['proof']):    
return False   
 
last_block = block    
current_index += 1  
  
return True   
 
def resolve_conflicts(self):    
"""    
       This is our Consensus Algorithm, it resolves conflicts    
       by replacing our chain with the longest one in the network.
           
       :return:  True if our chain was replaced, False if not    
       """    
       
neighbours = self.nodes    
new_chain = None    

# We're only looking for chains longer than ours    
max_length = len(self.chain)   
 
# Grab and verify the chains from all the nodes in our network    
for node in neighbours:    
response = requests.get(f'http://{node}/chain')   
 
if response.status_code == 200:    
length = response.json()['length']    
chain = response.json()['chain']    

# 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    

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

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()    

nodes = values.get('nodes')    
if nodes is None:    
return "Error: Please supply a valid list of nodes", 400  
  
for node in nodes:    
blockchain.register_node(node)   
 
response = {    
'message': 'New nodes have been added',    
'total_nodes': list(blockchain.nodes),    
}    
return jsonify(response), 201    

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

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:5000 和 http://localhost:5001 。

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:

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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