雖然有些人認為區(qū)塊鏈是一個早晚會出現(xiàn)問題的解決方案，但是毫無疑問，這個創(chuàng)新技術是一個計算機技術上的奇跡。那么，究竟什么是區(qū)塊鏈呢？

區(qū)塊鏈

以比特幣Bitcoin或其它加密貨幣按時間順序公開地記錄交易的數(shù)字賬本。

更通俗的說，它是一個公開的數(shù)據(jù)庫，新的數(shù)據(jù)存儲在被稱之為區(qū)塊block的容器中，并被添加到一個不可變的鏈chain中（因此被稱為區(qū)塊鏈blockchain），之前添加的數(shù)據(jù)也在該鏈中。對于比特幣或其它加密貨幣來說，這些數(shù)據(jù)就是一組組交易，不過，也可以是其它任何類型的數(shù)據(jù)。

區(qū)塊鏈技術帶來了全新的、完全數(shù)字化的貨幣，如比特幣和萊特幣Litecoin，它們并不由任何中心機構管理。這給那些認為當今的銀行系統(tǒng)是騙局并將最終走向失敗的人帶來了自由。區(qū)塊鏈也革命性地改變了分布式計算的技術形式，如以太坊Ethereum就引入了一種有趣的概念：智能合約smart contract。

在這篇文章中，我將用不到 50 行的 Python 2.x 代碼實現(xiàn)一個簡單的區(qū)塊鏈，我把它叫做 SnakeCoin。

不到 50 行代碼的區(qū)塊鏈

我們首先將從定義我們的區(qū)塊是什么開始。在區(qū)塊鏈中，每個區(qū)塊隨同時間戳及可選的索引一同存儲。在 SnakeCoin 中，我們會存儲這兩者。為了確保整個區(qū)塊鏈的完整性，每個區(qū)塊都會有一個自識別的哈希值。如在比特幣中，每個區(qū)塊的哈希是該塊的索引、時間戳、數(shù)據(jù)和前一個區(qū)塊的哈希值等數(shù)據(jù)的加密哈希值。這里提及的“數(shù)據(jù)”可以是任何你想要的數(shù)據(jù)。

真棒，現(xiàn)在我們有了區(qū)塊的結構了，不過我們需要創(chuàng)建的是一個區(qū)塊鏈。我們需要把區(qū)塊添加到一個實際的鏈中。如我們之前提到過的，每個區(qū)塊都需要前一個區(qū)塊的信息。但問題是，該區(qū)塊鏈中的第一個區(qū)塊在哪里？好吧，這個第一個區(qū)塊，也稱之為創(chuàng)世區(qū)塊，是一個特別的區(qū)塊。在很多情況下，它是手工添加的，或通過獨特的邏輯添加的。

我們將創(chuàng)建一個函數(shù)來簡單地返回一個創(chuàng)世區(qū)塊解決這個問題。這個區(qū)塊的索引為 0 ，其包含一些任意的數(shù)據(jù)值，其“前一哈希值”參數(shù)也是任意值。

現(xiàn)在我們可以創(chuàng)建創(chuàng)世區(qū)塊了，我們需要一個函數(shù)來生成該區(qū)塊鏈中的后繼區(qū)塊。該函數(shù)將獲取鏈中的前一個區(qū)塊作為參數(shù)，為要生成的區(qū)塊創(chuàng)建數(shù)據(jù)，并用相應的數(shù)據(jù)返回新的區(qū)塊。新的區(qū)塊的哈希值來自于之前的區(qū)塊，這樣每個新的區(qū)塊都提升了該區(qū)塊鏈的完整性。如果我們不這樣做，外部參與者就很容易“改變過去”，把我們的鏈替換為他們的新鏈了。這個哈希鏈起到了加密的證明作用，并有助于確保一旦一個區(qū)塊被添加到鏈中，就不能被替換或移除。

這就是主要的部分。

現(xiàn)在我們能創(chuàng)建自己的區(qū)塊鏈了！在這里，這個區(qū)塊鏈是一個簡單的 Python 列表。其第一個的元素是我們的創(chuàng)世區(qū)塊，我們會添加后繼區(qū)塊。因為 SnakeCoin 是一個極小的區(qū)塊鏈，我們僅僅添加了 20 個區(qū)塊。我們通過循環(huán)來完成它。

讓我們看看我們的成果：

別擔心，它將一直添加到 20 個區(qū)塊

很好，我們的區(qū)塊鏈可以工作了。如果你想要在主控臺查看更多的信息，你可以編輯其完整的源代碼并輸出每個區(qū)塊的時間戳或數(shù)據(jù)。

這就是 SnakeCoin 所具有的功能。要使 SnakeCoin 達到現(xiàn)今的產(chǎn)品級的區(qū)塊鏈的高度，我們需要添加更多的功能，如服務器層，以在多臺機器上跟蹤鏈的改變，并通過工作量證明算法（POW）來限制給定時間周期內可以添加的區(qū)塊數(shù)量。

讓這個極小區(qū)塊鏈稍微變大些

這個極小的區(qū)塊鏈及其簡單，自然也相對容易完成。但是因其簡單也帶來了一些缺陷。首先，SnakeCoin 僅能運行在單一的一臺機器上，所以它相距分布式甚遠，更別提去中心化了。其次，區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈中的速度同在主機上創(chuàng)建一個 Python 對象并添加到列表中一樣快。在我們的這個簡單的區(qū)塊鏈中，這不是問題，但是如果我們想讓 SnakeCoin 成為一個實際的加密貨幣，我們就需要控制在給定時間內能創(chuàng)建的區(qū)塊（和幣）的數(shù)量。

從現(xiàn)在開始，SnakeCoin 中的“數(shù)據(jù)”將是交易數(shù)據(jù)，每個區(qū)塊的“數(shù)據(jù)”字段都將是一些交易信息的列表。接著我們來定義“交易”。每個“交易”是一個 JSON 對象，其記錄了幣的發(fā)送者、接收者和轉移的 SnakeCoin 數(shù)量。注：交易信息是 JSON 格式，原因我很快就會說明。

現(xiàn)在我們知道了交易信息看起來的樣子了，我們需要一個辦法來將其加到我們的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中的一臺計算機（稱之為節(jié)點）中。要做這個事情，我們會創(chuàng)建一個簡單的 HTTP 服務器，以便每個用戶都可以讓我們的節(jié)點知道發(fā)生了新的交易。節(jié)點可以接受 POST 請求，請求數(shù)據(jù)為如上的交易信息。這就是為什么交易信息是 JSON 格式的：我們需要它們可以放在請求信息中傳遞給服務器。

真棒！現(xiàn)在我們有了一種保存用戶彼此發(fā)送 SnakeCoin 的記錄的方式。這就是為什么人們將區(qū)塊鏈稱之為公共的、分布式賬本：所有的交易信息存儲給所有人看，并被存儲在該網(wǎng)絡的每個節(jié)點上。

但是，有個問題：人們從哪里得到 SnakeCoin 呢？現(xiàn)在還沒有辦法得到，還沒有一個稱之為 SnakeCoin 這樣的東西，因為我們還沒有創(chuàng)建和分發(fā)任何一個幣。要創(chuàng)建新的幣，人們需要“挖”一個新的 SnakeCoin 區(qū)塊。當他們成功地挖到了新區(qū)塊，就會創(chuàng)建出一個新的 SnakeCoin ，并獎勵給挖出該區(qū)塊的人（礦工）。一旦挖礦的礦工將 SnakeCoin 發(fā)送給別人，這個幣就流通起來了。

我們不想讓挖新的 SnakeCoin 區(qū)塊太容易，因為這將導致 SnakeCoin 太多了，其價值就變低了；同樣，我們也不想讓它變得太難，因為如果沒有足夠的幣供每個人使用，它們對于我們來說就太昂貴了。為了控制挖新的 SnakeCoin 區(qū)塊的難度，我們會實現(xiàn)一個工作量證明Proof-of-Work（PoW）算法。工作量證明基本上就是一個生成某個項目比較難，但是容易驗證（其正確性）的算法。這個項目被稱之為“證明”，聽起來就像是它證明了計算機執(zhí)行了特定的工作量。

在 SnakeCoin 中，我們創(chuàng)建了一個簡單的 PoW 算法。要創(chuàng)建一個新區(qū)塊，礦工的計算機需要遞增一個數(shù)字，當該數(shù)字能被 9 （“SnakeCoin” 這個單詞的字母數(shù)）整除時，這就是最后這個區(qū)塊的證明數(shù)字，就會挖出一個新的 SnakeCoin 區(qū)塊，而該礦工就會得到一個新的 SnakeCoin。

我們差不多就要完成了。在運行了完整的 SnakeCoin 服務器代碼之后，在你的終端可以運行如下代碼。（假設你已經(jīng)安裝了 cCUL）。

對代碼做下美化處理，我們看到挖礦后我們得到的新區(qū)塊的信息：

大功告成！現(xiàn)在 SnakeCoin 可以運行在多個機器上，從而創(chuàng)建了一個網(wǎng)絡，而且真實的 SnakeCoin 也能被挖到了。

你可以根據(jù)你的喜好去修改 SnakeCoin 服務器代碼，并問各種問題了。