Python中如何实现一个简单的区块链

我来给你写一个最简单的区块链实现，核心就是区块的链式结构和哈希验证。

import hashlib
import json
import time
from datetime import datetime

class Block:
    def __init__(self, index, timestamp, data, previous_hash):
        self.index = index
        self.timestamp = timestamp
        self.data = data
        self.previous_hash = previous_hash
        self.hash = self.calculate_hash()
    
    def calculate_hash(self):
        block_string = f"{self.index}{self.timestamp}{self.data}{self.previous_hash}"
        return hashlib.sha256(block_string.encode()).hexdigest()

class Blockchain:
    def __init__(self):
        self.chain = [self.create_genesis_block()]
    
    def create_genesis_block(self):
        # 创世区块
        return Block(0, datetime.now(), "Genesis Block", "0")
    
    def get_latest_block(self):
        return self.chain[-1]
    
    def add_block(self, new_data):
        latest_block = self.get_latest_block()
        new_block = Block(
            index=len(self.chain),
            timestamp=datetime.now(),
            data=new_data,
            previous_hash=latest_block.hash
        )
        self.chain.append(new_block)
    
    def is_chain_valid(self):
        for i in range(1, len(self.chain)):
            current_block = self.chain[i]
            previous_block = self.chain[i-1]
            
            # 检查当前区块的哈希是否正确
            if current_block.hash != current_block.calculate_hash():
                return False
            
            # 检查是否链接到前一个区块
            if current_block.previous_hash != previous_block.hash:
                return False
        
        return True

# 使用示例
if __name__ == "__main__":
    # 创建区块链
    my_blockchain = Blockchain()
    
    # 添加一些区块
    print("添加区块...")
    my_blockchain.add_block("第一笔交易: Alice给Bob转了10个币")
    my_blockchain.add_block("第二笔交易: Bob给Charlie转了5个币")
    my_blockchain.add_block("第三笔交易: Charlie给David转了3个币")
    
    # 打印区块链
    print("\n区块链内容:")
    for block in my_blockchain.chain:
        print(f"区块 #{block.index}")
        print(f"时间戳: {block.timestamp}")
        print(f"数据: {block.data}")
        print(f"前一个哈希: {block.previous_hash}")
        print(f"当前哈希: {block.hash}")
        print("-" * 50)
    
    # 验证区块链
    print(f"\n区块链是否有效: {my_blockchain.is_chain_valid()}")
    
    # 尝试篡改数据
    print("\n尝试篡改第二个区块的数据...")
    my_blockchain.chain[1].data = "篡改的数据"
    
    print(f"篡改后区块链是否有效: {my_blockchain.is_chain_valid()}")

这个实现包含了区块链的核心概念：

1. 区块结构：每个区块包含索引、时间戳、数据、前一个区块的哈希和当前哈希
2. 哈希计算：使用SHA-256算法确保数据完整性
3. 链式连接：每个区块都包含前一个区块的哈希，形成不可篡改的链
4. 创世区块：区块链的第一个特殊区块
5. 验证机制：可以检查整个链的完整性

运行这个代码，你会看到区块链如何工作，以及为什么一旦数据被写入就很难被篡改——因为修改任何一个区块都会导致后续所有区块的哈希不匹配。

总结：区块链的核心就是哈希链加上时间戳。