Sestavte si svůj vlastní blockchain

Krok 1 — Blok a jeho otisk

Blok obsahuje nějaká data (transakce), odkaz na předchozí blok a „nonce“ (číslo, které můžeme změnit). Jeho identita je SHA-256 hash veškerého jeho obsahu – změňte jeden znak a hash se změní úplně. Tento hash je otisk bloku, který je viditelný z důvodu manipulace.

import hashlib, json, time

class Block:
    def __init__(self, index, transactions, previous_hash, nonce=0):
        self.index = index
        self.timestamp = time.time()
        self.transactions = transactions
        self.previous_hash = previous_hash
        self.nonce = nonce

    def hash(self):
        # A block's fingerprint = SHA-256 of all its contents.
        payload = json.dumps({
            "index": self.index,
            "timestamp": self.timestamp,
            "transactions": self.transactions,
            "previous_hash": self.previous_hash,
            "nonce": self.nonce,
        }, sort_keys=True).encode()
        return hashlib.sha256(payload).hexdigest()

Krok 2 – Těžba (doklad o práci)

Těžba znamená najít hash, který splňuje pravidlo — zde počínaje nastaveným počtem nul. Neexistuje žádný vzorec; brutálně vynutíte nonce, dokud hash nezapadne. Kontrola řešení je okamžitá, ale najít nějaké dá práci. Tato asymetrie je srdcem Proof of Work.

DIFFICULTY = 4  # require this many leading zeros

def mine(block):
    # Proof of Work: keep changing the nonce until the hash
    # starts with DIFFICULTY zeros. There is no shortcut —
    # you just have to guess, which is what costs energy.
    target = "0" * DIFFICULTY
    while not block.hash().startswith(target):
        block.nonce += 1
    return block.hash()

Krok 3 — Řetězení bloků

Každý nový blok ukládá hash předchozího a svařuje je do řetězce, který začíná pevně zakódovaným blokem „geneze“. Protože se každý blok odevzdá tomu předcházejícímu, objednávka je pevná a historie je propojena.

class Blockchain:
    def __init__(self):
        # The genesis block — the very first, hard-coded block.
        genesis = Block(0, [{"note": "genesis"}], "0")
        mine(genesis)
        self.chain = [genesis]

    def add_block(self, transactions):
        prev = self.chain[-1]
        block = Block(len(self.chain), transactions, prev.hash())
        mine(block)            # do the work
        self.chain.append(block)
        return block

Krok 4 — Ověření řetězu

Chcete-li řetězci důvěřovat, znovu jej zkontrolujte: každý blok musí ukazovat na skutečný hash předchozího bloku a každý blok musí splňovat pravidlo prokazování práce. Pokud některá kontrola kdekoli selže, řetězec je neplatný.

def is_valid(chain):
    for i in range(1, len(chain)):
        current, previous = chain[i], chain[i - 1]
        # 1) Each block must point to the real hash of the one before it.
        if current.previous_hash != previous.hash():
            return False
        # 2) Each block must satisfy the proof-of-work rule.
        if not current.hash().startswith("0" * DIFFICULTY):
            return False
    return True

Krok 5 — Spusťte to a zkuste podvádět

Nyní přidejte několik bloků a poté manipulujte se starou transakcí. Ve chvíli, kdy změníte minulá data, hash tohoto bloku již neodpovídá tomu, co očekává další blok – a ověření okamžitě vrátí hodnotu False. To je, v miniatuře, důvod, proč nemůžete tiše přepsat historii bitcoinu.

bc = Blockchain()
bc.add_block([{"from": "Alice", "to": "Bob", "amount": 5}])
bc.add_block([{"from": "Bob", "to": "Carol", "amount": 2}])

print("Chain valid?", is_valid(bc.chain))   # True

# Now try to cheat: tamper with an old transaction.
bc.chain[1].transactions[0]["amount"] = 5000
print("Chain valid?", is_valid(bc.chain))   # False — tampering is caught!

Co skutečný bitcoin přidává

Náš hračkářský řetězec učí kostru. Skutečný bitcoin přidává globální síť uzlů typu peer-to-peer, digitální podpisy, které dokazují, kdo může utrácet coiny, automatickou úpravu obtížnosti, model UTXO, blokové odměny a půlky a pravidla konsensu, která umožňují cizím lidem souhlasit bez důvěry. Prozkoumejte každý v našich níže uvedených vysvětleních.

Často kladené otázky

Učte se dál