使用Python探索BlockChain的基本知识

Question

当我是流式传输时，我有一位出色的访问者建议我们用Python编写一个区块链。

我们就这么做了。

请注意，这里没有验证或投票模拟。

以下是package/blockchain.py中的结果：

from __future__ import annotations
# https://mypy.readthedocs.io/en/latest/running_mypy.html#missing-imports
from oscrypto.symmetric import aes_cbc_pkcs7_encrypt as encrypt # type: ignore


class Node:
    __slots__ = 'prior_node', 'data', 'hash'
    prior_node: Node
    data: bytes
    hash: bytes

    def __init__(self, prior_node, key, data):
        self.prior_node = prior_node
        self.data = data
        if prior_node is None:
            init_vector = bytes(16)
        else:
            init_vector = _ensure_byte_length(prior_node.hash, 16)
        key = _ensure_byte_length(key, 32)
        self.hash = encrypt(key, data, init_vector)[1]

    def __repr__(self):
        return f'Node<{self.data}\n{self.hash}\n{self.prior_node}>'

def _ensure_byte_length(bytes_, length):
    return bytes(bytes_.ljust(length, b'\x00')[:length])

class Chain:
    __slots__ = 'nodes'
    def __init__(self, key: bytes, data: bytes):
        self.nodes = Node(None, key, data)

    def __repr__(self):
        return f'Chain:\n{self.nodes}'

    def new_node(self, key, data):
        self.nodes = node = Node(self.nodes, key, data)
        return node

    def __len__(self):
        length = 0
        nodes = self.nodes
        while nodes:
            length += 1
            nodes = nodes.prior_node
        return length

def main():
    chain = Chain(b'the key', b'here is a bit of data')
    chain.new_node(b'P@$w0rd', b'and here is a bit more data')
    chain.new_node(b'hunter2', b'and finally here is some more')
    print(chain)


if __name__ == '__main__':
    main()

下面是一个小小的测试，tests/test_blockchain.py：

from package.blockchain import Chain


def test_blockchain():
    chain = Chain(b'the key', b'here is a bit of data')
    chain.new_node(b'P@$w0rd', b'and here is a bit more data')
    chain.new_node(b'hunter2', b'and finally here is some more')
    assert len(chain) == 3

请注意，我们确实需要oscrypto和openssl来运行它。

在Python3.7下使用pytest运行覆盖率。带着黑色和伤感跑。

Answer 1

1. 默认情况下，mypy测试不多。这是因为在很大程度上，它的理念是同时允许动态和静态类型的代码。这是如此的迁移到类型是更容易和不那么令人生畏。当您开始移植遗留应用程序时，可能会有数千个错误，这可能会吓跑一些普通人。请使用--strict标志输入Python，而不是混合Python。当您使用该标志并键入所有函数和方法时，您会注意到Node.prior_node存在问题。目前它被指定为Node类型，但是我们知道这是一个谎言，因为我们有if prior_node is None。
2. 我个人使用--ignore-missing-imports，而不是忽略每个导入，因为它们会随着时间的推移迅速积累起来。
3. 你的__repr__是非标准。由瑞尔()内置函数调用，以计算对象的“正式”字符串表示形式。如果可能的话，这应该看起来像一个有效的Python表达式，可以用来重新创建具有相同值的对象(给定适当的环境)。如果这是不可能的，则应该返回表单<...some useful description...>的字符串。您可能想要使用__str__。
4. 我发现init_vector被分配了两种不同的东西，这有点令人困惑。如果将空字节传递给_ensure_byte_length，则会更有意义。如果prior_hash = b'‘如果prior_node不是其他的prior_node.hash init_vector = _ensure_byte_length(prior_hash，16)，则可以将三元改为getattr。prior_hash = getattr(prior_hash，‘散列’，b'')
5. 我会将Node改为数据集。既然你不能写代码，为什么要写呢？这需要将哈希生成移到类方法中。
6. 我将在节点上定义一个__iter__方法，这样我们就可以轻松地从任何节点遍历链。这使得Chain的D29方法非常简单和干净。
7. 我会把_ensure_byte_length改名为_pad。该函数有两个任务，pad是众所周知的，并允许我们有一个更短的功能名称。
8. _ensure_byte_length不需要额外的bytes调用。
9. 方法Chain.add_node是非Pythonic的.在Python中，从带有突变的函数中不返回任何内容是标准的。

from __future__ import annotations

import dataclasses
from typing import Optional, Iterator

from oscrypto.symmetric import aes_cbc_pkcs7_encrypt as encrypt


@dataclasses.dataclass
class Node:
    prev_node: Optional[Node]
    data: bytes
    hash: bytes

    @classmethod
    def build(cls, key: bytes, data: bytes, prev_node: Optional[Node] = None) -> Node:
        prev_hash = b"" if prev_node is None else prev_node.hash
        hash = encrypt(_pad(key, 32), data, _pad(prev_hash, 16))[1]
        return cls(prev_node, data, hash)

    def __iter__(self) -> Iterator[Node]:
        node: Optional[Node] = self
        while node is not None:
            yield node
            node = node.prev_node


def _pad(bytes_: bytes, length: int) -> bytes:
    return bytes_.ljust(length, b"\x00")[:length]


@dataclasses.dataclass
class Chain:
    node: Node

    def add_node(self, key: bytes, data: bytes) -> None:
        self.node = Node.build(key, data, self.node)

    def __len__(self) -> int:
        return sum(1 for _ in self.node)


def main() -> None:
    chain = Chain(Node.build(b"the key", b"here is a bit of data"))
    chain.add_node(b"P@$w0rd", b"and here is a bit more data")
    chain.add_node(b"hunter2", b"and finally here is some more")
    print(chain)


if __name__ == "__main__":
    main()