用Python实现基础的区块链系统

区块链技术作为一种分布式数据库技术，近年来备受关注。它的去中心化、安全性高的特点使得它在金融、物联网、供应链管理等领域有着广泛的应用前景。本文将介绍如何使用Python语言实现一个简单的区块链，包括创建区块、交易记录和工作量证明等功能。

区块链基本概念
区块链是由一个个区块组成的链式数据结构，每个区块包含了一定数量的交易记录，并且通过哈希值连接到前一个区块，形成了不可篡改的数据链。每个区块都包含了前一个区块的哈希值，从而构成了一个不可逆的链式结构。

Python实现区块链
下面是一个简单的Python代码实现一个简单的区块链：

import hashlib
import json
from time import time

class BlockChain:
    def __init__(self):
        self.chain = []
        self.current_transactions = []

        # 创建创世块
        self.new_block(previous_hash=1, proof=100)

    def new_block(self, proof, previous_hash=None):
        """
        创建一个新的区块
        :param proof: 工作量证明
        :param previous_hash: 前一个区块的hash值
        :return: 新的区块
        """
        block = {
            'index': len(self.chain) + 1,
            'timestamp': time(),
            'transactions': self.current_transactions,
            'proof': proof,
            'previous_hash': previous_hash or self.hash(self.chain[-1])
        }

        # 重置当前交易记录
        self.current_transactions = []

        self.chain.append(block)
        return block

    def new_transaction(self, sender, recipient, amount):
        """
        创建一个新的交易
        :param sender: 发送方地址
        :param recipient: 接收方地址
        :param amount: 交易金额
        :return: 交易所在区块的索引
        """
        self.current_transactions.append({
            'sender': sender,
            'recipient': recipient,
            'amount': amount,
        })
        return self.last_block['index'] + 1

    @staticmethod
    def hash(block):
        # 将区块转换成字符串再进行hash
        block_string = json.dumps(block, sort_keys=True).encode()
        return hashlib.sha256(block_string).hexdigest()

    @property
    def last_block(self):
        return self.chain[-1]

    def proof_of_work(self, last_proof):
        """
        工作量证明：找到一个数 p 使得 hash(pp') 以4个0开头，其中 p' 是上一个区块的证明
        :param last_proof: 上一个区块的证明
        :return: 当前区块的证明
        """
        proof = 0
        while self.valid_proof(last_proof, proof) is False:
            proof += 1
        return proof

    @staticmethod
    def valid_proof(last_proof, proof):
        guess = f'{last_proof}{proof}'.encode()
        guess_hash = hashlib.sha256(guess).hexdigest()
        return guess_hash[:4] == "0000"

# 创建一个区块链实例
blockchain = BlockChain()

# 创建一个新的交易
blockchain.new_transaction("Alice", "Bob", 5)

# 进行工作量证明，创建一个新的区块
last_block = blockchain.last_block
last_proof = last_block['proof']
proof = blockchain.proof_of_work(last_proof)

# 添加区块到区块链
previous_hash = blockchain.hash(last_block)
block = blockchain.new_block(proof, previous_hash)

# 打印整个区块链
print(json.dumps(blockchain.chain, indent=2))

上面的代码实现了一个简单的区块链，包括创建区块、创建交易、工作量证明等功能。你可以根据自己的需求对代码进行修改和扩展。