Цепочка блоков: как хеши делают историю неизменяемой

Слово «блокчейн» звучит сложно, но в основе лежит одна простая идея: связать блоки данных хешами так, чтобы подделать прошлое стало невозможно незаметно.

Напоминание про хеш

Хеш (SHA-256) — это «отпечаток» данных: фиксированная строка, которая полностью меняется при малейшем изменении входа. По хешу нельзя восстановить данные, но можно проверить, что данные не трогали.

import hashlib

def h(s):
    return hashlib.sha256(s.encode()).hexdigest()

print("hash('Аня шлёт 5'):", h("Аня шлёт 5")[:24], "...")
print("hash('Аня шлёт 6'):", h("Аня шлёт 6")[:24], "...")
print("Одна цифра — совершенно другой хеш!")

Идея цепочки

Каждый блок хранит свои данные и хеш предыдущего блока. Получается цепь: блок 2 ссылается на блок 1, блок 3 — на блок 2 и так далее. Если кто-то изменит старый блок, его хеш поменяется, и ссылка в следующем блоке перестанет совпадать — подделка сразу видна.

Собираем мини-блокчейн

import hashlib

def block_hash(index, data, prev_hash):
    body = f"{index}|{data}|{prev_hash}"
    return hashlib.sha256(body.encode()).hexdigest()

# Строим цепочку из 3 блоков
chain = []
prev = "0" * 64  # генезис-блок ссылается в никуда
for i, data in enumerate(["Аня -> Боре: 5", "Боря -> Вите: 2", "Витя -> Ане: 1"]):
    hsh = block_hash(i, data, prev)
    chain.append({"index": i, "data": data, "prev": prev, "hash": hsh})
    prev = hsh

for b in chain:
    print(f"Блок {b['index']}: {b['data']}")
    print(f"   prev: {b['prev'][:16]}...")
    print(f"   hash: {b['hash'][:16]}...")

Проверка целостности

Теперь попробуем подделать средний блок и увидим, как цепь «рвётся»:

import hashlib

def block_hash(index, data, prev_hash):
    return hashlib.sha256(f"{index}|{data}|{prev_hash}".encode()).hexdigest()

def build(datas):
    chain, prev = [], "0" * 64
    for i, d in enumerate(datas):
        hsh = block_hash(i, d, prev)
        chain.append({"index": i, "data": d, "prev": prev, "hash": hsh})
        prev = hsh
    return chain

def is_valid(chain):
    for i in range(1, len(chain)):
        recomputed = block_hash(chain[i]["index"], chain[i]["data"], chain[i]["prev"])
        if chain[i]["hash"] != recomputed:
            return False, i
        if chain[i]["prev"] != chain[i-1]["hash"]:
            return False, i
    return True, None

chain = build(["Аня -> Боре: 5", "Боря -> Вите: 2", "Витя -> Ане: 1"])
print("Цепочка цела?", is_valid(chain))

# Жулик меняет сумму во 2-м блоке
chain[1]["data"] = "Боря -> Вите: 9999"
ok, where = is_valid(chain)
print("После подделки цела?", ok, "| сломалось на блоке", where)

Почему это важно

Изменить один старый блок недостаточно — придётся пересчитать хеши всех последующих блоков. А в реальной сети тысячи компьютеров хранят копию цепочки и сверяют её. Подделать прошлое незаметно становится практически невозможно. Именно так хеши дают блокчейну неизменяемость.

Вывод:

Каждый блок хранит хеш предыдущего, образуя цепь. Изменение любого старого блока меняет его хеш и рвёт связь со следующим — подделка сразу заметна. Так SHA-256 делает историю блокчейна неизменяемой.