toychain

toychain是一个用Python实现的非常简化的区块链节点建模。虽然代码是我的改编，但实现来自Daniel van Flymen非常好的教程。这个改编使用FastAPI作为Web框架，使用uvicorn作为ASGI服务器，而不是van Flymen教程中的Flask应用。

运行

此存储库使用Poetry作为构建工具。通过VCS获取本地副本，然后使用poetry install进行设置。

预定义的poetry run node命令用于启动节点，默认在localhost:5000。此外，您可以使用带有--host和--port标志的命令指定要运行节点的主机和端口。然后，您可以使用相同的命令在不同的端口上启动多个节点。

Docker

可以以Docker容器运行节点。为此，克隆存储库，然后使用docker build -t blockchain .构建镜像。

然后，您可以通过将节点的端口映射到您的机器上localhost的期望端口来运行容器。要将节点映射到端口5000，请运行

$ docker run --init --rm -p 5000:5000 blockchain

为了模拟额外的节点，更改公共端口号

$ docker run --init --rm -p 5001:5000 blockchain
$ docker run --init --rm -p 5002:5000 blockchain
$ docker run --init --rm -p 5003:5000 blockchain

然后，您可以通过向/nodes/register发送POST请求来添加所有运行实例到彼此的网络中，通过POST事务，挖掘新的区块，并解决区块链。

功能

链

区块链是一个简单的区块列表。区块链中的一个区块由以下键的字典组成

• 在链中的索引位置，
• 区块被添加到链中的时间戳，
• 记录在区块中的交易列表，
• 自身有效性的证明，
• 一个指向链中前一个区块哈希的previous_hash标签，用于不可变性。

一个简单的区块示例（包含一个交易），作为一个JSON有效载荷，看起来是这样的

block = {
    "index": 1,
    "timestamp": 1506057125.900785,
    "transactions": [
        {
            "sender": "8527147fe1f5426f9dd545de4b27ee00",
            "recipient": "a77f5cdfa2934df3954a5c7c7da5df1f",
            "amount": 5,
        }
    ],
    "proof": 324984774000,
    "previous_hash": "2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824"
}

节点实现

区块链功能由toychain.blockchain模块中的一个名为BlockChain的单个类提供。使用BlockChain类的实例来运行一个节点。每个节点存储完整的区块链、当前交易（尚未写入链中）和网络中其他节点的列表。它可以

• 将交易添加到当前交易列表中，
• 将一个新的（验证过的）区块添加到链中，
• 运行工作量证明算法（这里简单，为了计算时间），
• 验证区块的证明，
• 注册网络上的其他节点，
• 推断任意节点的区块链的有效性，
• 通过共识算法解决冲突，检查网络中所有节点的链，并采用最长有效链。

节点作为使用FastAPI网络框架的REST API运行，并在启动时分配一个UUID。实现位于toychain.node模块中，节点的可用端点如下

• GET 端点 /mine 用于触发向链中添加新区块，
• POST 端点 /transactions/new 用于将交易添加到节点的列表中，
• GET 端点 /chain 用于拉取完整链，
• POST 端点 /nodes/register 用于将其他节点的地址注册为网络的一部分，
• GET 端点 /nodes/resolve：用于触发共识算法的运行和解决冲突：使用网络中所有节点的最长有效链作为参考，替换本地链，并返回。

一旦服务器启动（例如使用python -m toychain），将在/docs和/redoc端点提供自动文档。

假设我们的节点正在运行在localhost:5000。使用cURL将交易POST到节点的transactions/new端点如下

curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{
 "sender": "d4ee26eee15148ee92c6cd394edd974e",
 "recipient": "someone-other-address",
 "amount": 5
}' "http://localhost:5000/transactions/new"

现在假设我们已经启动了一个第二个节点在localhost:5000。使用cURL将有效载荷POST到注册这个新节点到第一个节点的网络中如下

curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{
 "nodes": ["http://127.0.0.1:5001"]
}' "http://localhost:5000/nodes/register"

如果您想使用httpie，相应的命令分别是

echo '{ "sender": "d4ee26eee15148ee92c6cd394edd974e", "recipient": "someone-other-address", "amount": 5 }' | http POST http://localhost:5000/transactions/new

echo '{ "nodes": ["http://127.0.0.1:5001"] }' | http POST http://localhost:5000/nodes/register