Python 区块链 - 创建矿工

为了实现挖矿，我们需要开发一个挖矿功能。挖掘功能需要生成给定消息字符串的摘要并提供工作证明。让我们在本章中讨论这个问题。

消息摘要功能

我们将编写一个名为sha256的实用函数，用于在给定消息上创建摘要 -

def sha256(message):
return hashlib.sha256(message.encode('ascii')).hexdigest()

sha256函数将消息作为参数，将其编码为 ASCII，生成十六进制摘要并将值返回给调用者。

挖矿功能

我们现在开发了实现我们自己的挖矿策略的挖矿功能。在这种情况下，我们的策略是对给定消息生成一个哈希值，该消息以给定数量的 1 为前缀。给定的 1 数量被指定为矿函数的参数，该函数被指定为难度级别。

例如，如果您指定难度级别为 2，则给定消息生成的哈希值应以两个 1 开头 - 例如 11xxxxxxxx。如果难度级别为 3，则生成的哈希值应以三个 1 开头 - 例如 111xxxxxxxx。考虑到这些要求，我们现在将开发挖掘功能，如下所示的步骤。

步骤1

挖掘函数有两个参数——消息和难度级别。

def mine(message, difficulty=1):

第2步

难度级别需要大于或等于 1，我们通过以下断言语句来确保这一点 -

assert difficulty >= 1

步骤3

我们使用设置的难度级别创建一个前缀变量。

prefix = '1' * difficulty

请注意，如果难度级别为 2，则前缀将为“11”，如果难度级别为 3，则前缀将为“111”，依此类推。我们将检查生成的消息摘要中是否存在该前缀。为了消化消息本身，我们使用以下两行代码 -

for i in range(1000):
   digest = sha256(str(hash(message)) + str(i))

我们在每次迭代中不断向消息哈希添加新的数字i ，并在组合消息上生成新的摘要。随着sha256函数的输入在每次迭代中发生变化，摘要值也会发生变化。我们检查这个摘要值是否具有上面设置的前缀。

if digest.startswith(prefix):

如果条件满足，我们将终止for循环并将摘要值返回给调用者。

整个矿井代码如下所示 -

def mine(message, difficulty=1):
   assert difficulty >= 1
   prefix = '1' * difficulty
   for i in range(1000):
      digest = sha256(str(hash(message)) + str(i))
      if digest.startswith(prefix):
         print ("after " + str(i) + " iterations found nonce: "+ digest)
      return digest

为了您的理解，我们添加了打印语句，用于打印摘要值以及从函数返回之前满足条件所需的迭代次数。

测试挖矿功能

要测试我们的挖掘功能，只需执行以下语句 -

mine ("test message", 2)

当您运行上述代码时，您将看到类似于以下内容的输出 -

after 138 iterations found nonce:
11008a740eb2fa6bf8d55baecda42a41993ca65ce66b2d3889477e6bfad1484c

请注意，生成的摘要以“11”开头。如果将难度级别更改为 3，生成的摘要将从“111”开始，当然，它可能需要更多的迭代次数。正如您所看到的，具有更强处理能力的矿工将能够更早地挖掘给定的消息。这就是矿工们相互竞争赚取收入的方式。