MonkBlockChainDemo

项目背景

此项目作者为MonkDou, 项目背景为北京大学研一课程区块链理论与技术要求实现一个简单的挖矿模拟程序。

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monkBlockchain概述

monkBlockChain基本设计情况与bitcoin相同，有一点关键区别为共识机制上面，区块链采取的是最长链为准原则，MonkBlockChain按照作业要求，采用的是当两个矿工同时挖出同一高度的区块，那么以hash值小的区块为准。

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monkBlockChain运行

直接运行main.py即可

1. 本程序可以模拟多个矿工（数量不限）进行竞争挖矿。可以通过设置参数来调整挖矿的速度，主要参数有两个，第一个是挖矿难度（BLockchain的difficulty 参数），第二个是矿工本身的挖矿间隔时间（挖矿速度，Miner的timeDelta参数），挖矿难度越大，挖矿间隔时间越长（速度越慢），出块速度越慢，越难以出现两个miner同时挖到一个高度区块的情况

2. 如果需要增加矿工数量，则按照main.py中的样式，构建minerThread即可

3. 本程序打印信息有两部分，第一部分是在控制台输出，当某一矿工挖矿成功时，显示类似

   bingo! miner3 在第85次尝试后成功挖到20号区块

   当某一矿工挖到同一高度区块，并且hash值小的时候，显示类似

   woo! miner2 因为计算hash值小抢得了20号区块

4. 本程序显示第二部分为LogThread线程负责每十秒钟【参数可以调节】更新一次全局区块链信息并打印到log.txt, 显示demo见本文最后Appendix

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monkBlockChain设计思路

monkBlockChain程序主要文件有5个，文件详情如下：

1. BlockChain.py 包含两个类Block和类BlockChain. Block代表的单一区块，BlockChain代表区块链。
2. Miner.py 矿工类，包含矿工挖矿程序，特别需要说明的是，我们假定所有矿工均为全节点矿工，本地都存有一份完整的本地区块链信息
3. Util.py 主要是工具函数类
4. Transaction.py 交易类
5. Main.py 用多线程来模拟挖矿主程序的实现

程序设计思路需要特别声明的是，本程序为了模拟真实区块链的P2P通信，利用一个globalChain来存储区块链的全局权威信息，各个miner本地存储一份本地区块链信息，每次挖矿都需要查询globalChain,从而实现节点之间的同步和通信。

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TODO

本程序已经实现的包括：

1. 区块链的创建
2. 多矿工模拟挖矿
3. POW实现
4. 区块链共识实现

后续需要完善部分：

1. P2P通信
2. 区块链交易池
3. 用户钱包与公私钥
4. 区块链奖励动态调整
5. ........

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Reference

1. 本项目架构和部分类的设计借鉴了https://github.com/shiwenwen/BlockChainSimpleDemo
2. 本项目部分类的设计思想借鉴了 A Blockchain in a Python Code of 50 lines: https://medium.com/crypto-currently/lets-build-the- tiniest-blockchain-e70965a248b
3. 本项目比特币理论部分主要查阅了精通比特币（第二版） http://v1.8btc.com/books/834/masterbitcoin2cn/_book/trans-preface.html

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Appendix

控制台输出

bingo! miner2 在第3次尝试后成功挖到1号区块
bingo! miner1 在第18次尝试后成功挖到2号区块
bingo! miner1 在第35次尝试后成功挖到3号区块
bingo! miner2 在第40次尝试后成功挖到4号区块
bingo! miner1 在第50次尝试后成功挖到5号区块
bingo! miner3 在第51次尝试后成功挖到6号区块
bingo! miner1 在第55次尝试后成功挖到7号区块
bingo! miner1 在第57次尝试后成功挖到8号区块
bingo! miner2 在第57次尝试后成功挖到8号区块
woo! miner2 因为计算hash值小抢得了8号区块
bingo! miner3 在第63次尝试后成功挖到9号区块
bingo! miner2 在第65次尝试后成功挖到10号区块
bingo! miner2 在第66次尝试后成功挖到11号区块
bingo! miner3 在第73次尝试后成功挖到12号区块
bingo! miner3 在第74次尝试后成功挖到13号区块
bingo! miner3 在第76次尝试后成功挖到14号区块
bingo! miner1 在第82次尝试后成功挖到15号区块
bingo! miner3 在第83次尝试后成功挖到16号区块
bingo! miner1 在第84次尝试后成功挖到16号区块
woo! miner1 因为计算hash值小抢得了16号区块
bingo! miner1 在第91次尝试后成功挖到17号区块
bingo! miner3 在第92次尝试后成功挖到18号区块
bingo! miner3 在第127次尝试后成功挖到19号区块
bingo! miner2 在第135次尝试后成功挖到20号区块
bingo! miner1 在第149次尝试后成功挖到21号区块
bingo! miner3 在第154次尝试后成功挖到22号区块
bingo! miner3 在第157次尝试后成功挖到23号区块
bingo! miner3 在第158次尝试后成功挖到24号区块
bingo! miner3 在第160次尝试后成功挖到25号区块

全局区块链信息

index:0 minerID0 previous_hash:df5d917b54707a716d9bf3d64e3626d9e3e611527972d51907fdc49f05b4c17a hash:03fffe50191acd4e06e8f7f24fceb870d63ed4cfffd1ca9dddb6bce1240e3b20 timestamp:1601481600.0
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index:30 minerID1 previous_hash:0025d43ba1e2cedf149aec6cd5dd251554e3cdc89debaf3f968b4b1e1e90e708 hash:0fa936b5acfe2807ed6f09e39be7ab649fe28ce46a5f4d7c10b1f5fe226675b0 timestamp:1602141045.0
index:31 minerID3 previous_hash:0fa936b5acfe2807ed6f09e39be7ab649fe28ce46a5f4d7c10b1f5fe226675b0 hash:0f220dd274d72aef83688ac35d2b1a8be1b895a5ecb92df41520ae6cf3aaef99 timestamp:1602141047.0