golang-區(qū)塊鏈學(xué)習(xí)02工作量證明

前言

在前一篇“golang-區(qū)塊鏈學(xué)習(xí)01”的基礎(chǔ)上户魏,增加我們區(qū)塊鏈的工作量證明。

知識(shí)點(diǎn)

1兰珍、區(qū)塊鏈ProofOfWork(工作量證明)概念温亲,因?yàn)樗腥硕枷肷蓞^(qū)塊來(lái)獲取獎(jiǎng)勵(lì),為了公平起見(jiàn)匕得,我們規(guī)定要想成功生成一個(gè)區(qū)塊必須完成指定難度的任務(wù)才行继榆。也就是誰(shuí)先完成指定難度的任務(wù)就將成功生成一個(gè)區(qū)塊巾表。先預(yù)留個(gè)彩蛋,結(jié)合實(shí)例的工作量證明將在文末總結(jié)略吨。

golang實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的工作量證明

1集币、定義一個(gè)工作量難度。比如要求生產(chǎn)的區(qū)塊的hash值前面五位必須為0翠忠。即hash類(lèi)似:00000xxxxxxxxxxx的樣式鞠苟。
2、在Block的結(jié)構(gòu)中增加一個(gè)Nonce變量秽之,通過(guò)不斷修改Nonce的值当娱,不斷計(jì)算整個(gè)區(qū)的hash值,直到滿足上面的要求即可考榨。
3跨细、代碼實(shí)例
創(chuàng)建一個(gè)proofofwork.go文件。定義一個(gè)工作量證明的結(jié)構(gòu)體

type ProofOfWork struct {
    block  *Block    // 即將生成的區(qū)塊對(duì)象
    target *big.Int    //生成區(qū)塊的難度
}

創(chuàng)建實(shí)例化工作量證明結(jié)構(gòu)體.

const targetBits = 20
func NewProofOfWork(b *Block) *ProofOfWork {
    target := big.NewInt(1)
    //難度:target=10的18次方(即要求計(jì)算出的hash值小于這個(gè)target)
    target.Lsh(target, uint(256-targetBits))
    pow := &ProofOfWork{b, target}
    return pow
}

計(jì)算hash值的算法

func (pow *ProofOfWork) Run() (int, []byte) {
    var hashInt big.Int
    var hash [32]byte
    nonce := 0// 從0自增
    fmt.Printf("Mining the block containing \"%s\"\n", pow.block.Data)

    // 循環(huán)從nonce=0一直計(jì)算到nonce=2的64次方的值河质,知道算出符合要求的hash值
    for nonce < maxNonce {
      // 準(zhǔn)備計(jì)算hash的數(shù)據(jù)
        data := pow.prepareData(nonce)

        hash = sha256.Sum256(data)// 計(jì)算hash
        fmt.Printf("\r%x", hash)
        hashInt.SetBytes(hash[:])

        // 難度證明
        if hashInt.Cmp(pow.target) == -1 {
            break// 符合
        } else {
            nonce++// 不符合繼續(xù)計(jì)算
        }
    }
    fmt.Printf("\n\n")
    return nonce, hash[:]

}

準(zhǔn)備數(shù)據(jù)

func (pow *ProofOfWork) prepareData(nonce int) []byte {
    data := bytes.Join([][]byte{
        pow.block.PrevBlockHash,
        pow.block.Data,
        IntToHex(pow.block.TimeStamp),
        IntToHex(int64(targetBits)),
        IntToHex(int64(nonce)),
    }, []byte{})
    return data
}

附件

慣例上碼冀惭。所有的代碼文件清單。
/lession02/src/coin/main.go

package main

import (
    "fmt"
    "core"
    "strconv"
)

func main() {
fmt.Printf("%d\n",uint(256-20))
    bc := core.NewBlockChain()
    bc.AddBlock("send 1 btc to Ivan")
    bc.AddBlock("send 2 btc to Ivan")

    for _, block := range bc.Blocks {
        fmt.Printf("PrevBlockHash:%x\n", block.PrevBlockHash)
        fmt.Printf("Data:%s\n", block.Data)
        fmt.Printf("Hash:%x\n", block.Hash)
        fmt.Printf("TimeStamp:%d\n", block.TimeStamp)
        fmt.Printf("Nonce:%d\n", block.Nonce)

        pow := core.NewProofOfWork(block)
        fmt.Printf("Pow is %s\n", strconv.FormatBool(pow.Validate()))
        println()
    }
}

/lession02/src/core/block.go

package core

import (
    "time"
    "strconv"
    "bytes"
    "crypto/sha256"
)

type Block struct {
    TimeStamp     int64
    Data          []byte
    PrevBlockHash []byte
    Hash          []byte
    Nonce         int
}

func NewBlock(data string, prevBlockHash []byte) *Block {
    block := &Block{time.Now().Unix(), []byte(data), prevBlockHash, []byte{}, 0}
    pow := NewProofOfWork(block)
    block.Nonce, block.Hash = pow.Run()
    return block
}

func (b *Block) SetHash() {
    strTimeStamp := []byte(strconv.FormatInt(b.TimeStamp, 10))
    headers := bytes.Join([][]byte{b.PrevBlockHash, b.Data, strTimeStamp}, []byte{})
    hash := sha256.Sum256(headers)
    b.Hash = hash[:]
}

func NewGenesisBlock() *Block {
    return NewBlock("Genesis Block", []byte{})
}

/lession02/src/core/blockchain.go

package core

type BlockChain struct {
    Blocks []*Block
}

func (bc *BlockChain) AddBlock(data string) {
    preBlock := bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]
    newBlock := NewBlock(data, preBlock.Hash)
    bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock)
}

func NewBlockChain() *BlockChain {
    return &BlockChain{[]*Block{NewGenesisBlock()}}
}

/lession02/src/core/proofofwork.go

package core

import (
    "math"
    "math/big"
    "fmt"
    "crypto/sha256"
    "bytes"
)

var (
    maxNonce = math.MaxInt64
)

const targetBits = 20

type ProofOfWork struct {
    block  *Block
    target *big.Int
}

func NewProofOfWork(b *Block) *ProofOfWork {

    target := big.NewInt(1)
    target.Lsh(target, uint(256-targetBits))
    pow := &ProofOfWork{b, target}
    return pow
}

func (pow *ProofOfWork) prepareData(nonce int) []byte {
    data := bytes.Join([][]byte{
        pow.block.PrevBlockHash,
        pow.block.Data,
        IntToHex(pow.block.TimeStamp),
        IntToHex(int64(targetBits)),
        IntToHex(int64(nonce)),
    }, []byte{})
    return data
}

func (pow *ProofOfWork) Run() (int, []byte) {
    var hashInt big.Int
    var hash [32]byte
    nonce := 0
    fmt.Printf("Mining the block containing \"%s\"\n", pow.block.Data)

    for nonce < maxNonce {
        data := pow.prepareData(nonce)

        hash = sha256.Sum256(data)
        fmt.Printf("\r%x", hash)
        hashInt.SetBytes(hash[:])

        if hashInt.Cmp(pow.target) == -1 {
            break
        } else {
            nonce++
        }
    }
    fmt.Printf("\n\n")
    return nonce, hash[:]

}

func (pow *ProofOfWork) Validate() bool {
    var hashInt big.Int
    data := pow.prepareData(pow.block.Nonce)
    hash := sha256.Sum256(data)
    hashInt.SetBytes(hash[:])

    isValid := hashInt.Cmp(pow.target) == -1
    return isValid
}

/lession02/src/core/utils.go

package core

import (
    "bytes"
    "encoding/binary"
    "log"
    "crypto/sha256"
)

func IntToHex(num int64) []byte {
    buff := new(bytes.Buffer)
    err := binary.Write(buff, binary.BigEndian, num)
    if err != nil {
        log.Panic(err)
    }
    return buff.Bytes()
}

func DataToHash(data []byte) []byte {
    hash := sha256.Sum256(data)
    return hash[:]
}

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
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