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区块结构设计
1
import hashlib2
import time3
import json4
from typing import List， Dict6
class Block：7
def __init__(self， index： int， transactions： List[Dict]， timestamp： float， previous_hash： str)：8
self.index = index # 区块索引9
self.transactions = transactions # 交易数据10
self.timestamp = timestamp # 时间戳11
self.previous_hash = previous_hash # 前一个区块的哈希值12
self.nonce = 0 # 用于工作量证明13
self.hash = self.calculate_hash() # 当前区块的哈希值15
def calculate_hash(self) -> str：16
# 计算区块的哈希值17
block_string = json.dumps(self.__dict__， sort_keys=True)18
return hashlib.sha256(block_string.encode()).hexdigest()
区块的哈希值包含了区块的所有信息，任何数据的改变都会导致哈希值变化 timestamp用float类型存储，精确到毫秒级别 序列化时必须用sort_keys=True，确保生成稳定的哈希值
区块链核心实现
1
class Blockchain：2
def __init__(self)：3
self.chain = [self._create_genesis_block()]4
self.difficulty = 4 # 工作量证明难度5
self.pending_transactions = []6
self.mining_reward = 10 # 挖矿奖励8
def _create_genesis_block(self) -> Block：9
# 创建创世区块10
return Block(0， []， time.time()， “0”)12
def mine_pending_transactions(self， miner_address： str)：13
# 打包pending的交易，挖出新区块14
block = Block(len(self.chain)， self.pending_transactions， time.time()，15
self.chain[-1].hash)17
self._proof_of_work(block)18
print(f“区块已被挖出！花费时间： {time.time() - block.timestamp}秒”)20
self.chain.append(block)21
self.pending_transactions = [22
{“from”： “network”， “to”： miner_address， “amount”： self.mining_reward}23
]
工作量证明机制
1
def _proof_of_work(self， block： Block)：2
while block.hash[：self.difficulty] ！= “0” * self.difficulty：3
block.nonce += 14
block.hash = block.calculate_hash()
⚠️ 小贴士：
difficulty越大，挖矿难度越高，4代表哈希值前4位必须都是0 nonce不断递增直到找到满足条件的哈希值 实际项目中difficulty会动态调整，保证出块时间相对稳定
交易与余额查询
1
def add_transaction(self， sender： str， recipient： str， amount： float)：2
self.pending_transactions.append({3
“from”： sender，4
“to”： recipient，5
“amount”： amount6
})8
def get_balance(self， address： str) -> float：9
balance = 010
for block in self.chain：11
for transaction in block.transactions：12
if transaction[“from”] == address：13
balance -= transaction[“amount”]14
if transaction[“to”] == address：15
balance += transaction[“amount”]16
return balance
1
# 创建区块链2
coin = Blockchain()4
# 发起几笔交易5
coin.add_transaction(“小明”， “小红”， 50)6
coin.add_transaction(“小红”， “小张”， 30)8
# 挖矿打包交易9
coin.mine_pending_transactions(“矿工小王”)11
# 查询余额12
print(f“小明的余额： {coin.get_balance('小明')}”)13
print(f“小红的余额： {coin.get_balance('小红')}”)14
print(f“矿工小王的余额： {coin.get_balance('矿工小王')}”)
实际区块链还需要考虑双花攻击、分叉处理等安全问题 交易签名验证也是必不可少的，这里为了简化省略了 生产环境要用更安全的随机数生成器，别直接用time模块
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