用simwiz.py仿真区块链网络与共识算法【Python】

simwiz.py是一个用于区块链仿真系统开发的Python包，适合快速实现共识算法的仿真，或者进行大规模区块链网络的实验，例如物联网+区块链系统等。官方下载地址：http://sc.hubwiz.com/codebag/simwiz-python/。

1、开发包概述

simwiz.py区块链仿真开发包的主要特点如下：

• 基于离散事件仿真机制，可以单机模拟包含大量节点的区块链网络
• 内置仿真网络和区块链数据结构，可快速进行共识算法和区块链网络的仿真实验
• 简洁的API接口，非常容易上手，便于二次开发

simwiz.py运行在Python 3.x环境下，当前版本1.0.0，主要类及关系如下图所示：

simwiz.py的主要代码文件参见官网说明：http://sc.hubwiz.com/codebag/simwiz-python/ 。

2、使用演示程序

在终端进入simwiz.py开发包目录，执行如下命令运行内置的演示程序:

~$ cd simwiz.py ~/simwiz.py$ python3 demo.py

演示程序中，4个节点构成的区块链网络会定期输出其内部区块链构成，结果如下：

可以看到各节点（0 ~ 3）在每个出块周期（1 ~ 7）都通过共识算法保持了区块链数据的一致。

3、启动仿真区块链

使用Simulation类来创建仿真实例，并调用其run()方法启动仿真。例如，下面的代码创建一个包含4个默认节点的区块链网络的仿真对象，并执行1000毫秒的仿真：

from simwiz import * # 引入simwiz包 minters = 4 nodes = [ # 创建4个节点 BlockchainNode(interval=100,minters=minters) for i in range(minters) ] net = Network(nodes) # 4个节点组网 sim = Simulation(net) # 创建仿真对象 sim.run(1000) # 仿真1秒钟 

4、自定义共识算法的实现

simwiz.py开发包内置的BlockchainNode类采用的共识算法类似于DPoS，即根据时间槽来决定当前的出块节点。可以通过继承BlockchainNode并重写其on_timer方法与on_message方法，实现自定义的共识算法。例如，让每个节点按预设的概率出块：

from simwiz import * import random class PoxNode(BlockchainNode): def __init__(self,prob,interval,minters): super.__init__(interval,minters) self.prob = prob # 当前节点的出块概率 def on_timer(self,sim): if random.random() < self.prob: block = self.blockchain.create_next_block() # 出块 msg = pojo({ # 创建区块消息 'type': 'block', 'payload': block }) sim.broadcast(self,msg) # 广播区块消息 def on_message(self,sim,message): if message.type == 'block': self.blockchain.commit_block(message.payload) # 提交收到的区块 if message.type == 'transaction': self.blockchain.cache_tx(message.payload) # 暂存收到的交易

按概率出块的区块链共识算法都可以采用这个PoxNode模型来仿真，例如PoW（工作量证明）共识算法，每个节点的出块概率是与节点算力相对应的，即：节点出块概率 = 节点算力 / 全网算力。

下面的代码利用PoxNode来仿真一个包含100个节点的PoW网络：

miners = 100 # 100个挖矿节点 prob = 0.01 # 按均匀分布采样每个节点的出块概率 interval = 100 # 出块周期设置为100毫秒 nodes = [ # 创建节点对象 PoxNode(prob,interval,miners) for i in range(100) ] sim = Simulation(Network(nodes)) # 创建仿真对象 sim.run(10000) # 执行10秒的仿真

---

SimWiz.Py官方下载地址：http://sc.hubwiz.com/codebag/simwiz-python/