Python实现基于POS算法的区块链

一、 算法原理

POS即权益证明，比特币采用POW(工作量证明)系统的技术打造一个去中心化的系统。POW被认为是比特币的技术基础，但是矿工实际上持有的是硬件而非货币。当矿工发现一个块的时候，他们会获得一定数量的比特币作为奖励。但是在POS系统中，币的数量代表权益的大小，权益越大，获得区块的概率就越大。

1. 首先在创世块中将初始的所有权益放入矿工列表中。这个列表称为“股份”，每个矿工将会获得一定数量的股份。
2. 对于每个待处理交易，按照由最早到最晚的顺序来进行验证。
3. 对于待处理的每个交易，首先需要验明其合法性，并在系统中检查发送方是否有足够的权益。
4. 如果一个交易通过了验证流程，他就会被放入网络广播中，并开始等待挖矿。
5. 当矿工在区块中选定一组交易，需要为这个区块创建一个哈希值，以便区块链中的其它节点能识别。
6. 区块的哈希值必须满足一个特定的要求，这个要求称为难度，也就是说，哈希值的前面必须有一定数量的0。
7. 一旦一个矿工找到了一个满足条件的哈希值，他就可以广播这个区块，并获得一定数量的股份奖励。

二、 实现步骤

1. 首先使用Python语言实现初始的POW算法。
2. 将POW算法改为POS算法。
3. 使用Python语言实现交易的验证、哈希计算。
4. 在交易流程中加入POS的验证流程，如验证发送方的权益是否足够等。
5. 实现区块链的数据结构，并将交易记录加入到区块中。
6. 实现区块链的同步及广播，当有新的区块时，将其传播到网络中的其他节点，并更新自己的区块链。
7. 实现一个简单的节点间通信协议，以便节点之间进行交流。

三、 示例说明

1. 交易验证：假设节点A想要向节点B发送100个币，并且节点A当前的权益是200，节点B的权益是100。在交易前，节点A会将其当前的权益加入待处理交易中。交易被广播到网络中，节点B得到了这个交易后进行验证，发现交易合法且节点A有足够的权益，就会将这个交易放到交易池中等待挖矿，将节点A这100个币添加到自己的余额中。

2. 区块同步：假设节点A发现一个新区块并将其广播到网络中，节点B也发现了另一个新区块。此时，节点A和节点B都不知道对方的区块，分别向对方请求获取区块链中的数据，并进行比对。最终，节点B决定放弃自己的区块链，采用节点A的区块链作为主链，将其余的区块全部舍弃。