使用go語言實(shí)現(xiàn)簡易版的區(qū)塊鏈
區(qū)塊鏈概念
區(qū)塊鏈（Blockchain）星著，是比特幣的一個(gè)重要概念，它本質(zhì)上是一個(gè)去中心化的數(shù)據(jù)庫粗悯，同時(shí)作為比特幣的底層技術(shù)虚循，是一串使用密碼學(xué)方法相關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊，每一個(gè)數(shù)據(jù)塊中包含了一批次比特幣網(wǎng)絡(luò)交易的信息样傍，用于驗(yàn)證其信息的有效性（防偽）和生成下一個(gè)區(qū)塊横缔。（百度百科）
區(qū)塊里的數(shù)據(jù)
// 塊數(shù)據(jù)
type Block struct {
Hash string // 當(dāng)前塊的hash
BlockNumber int64 // 當(dāng)前塊的高度，是遞增的
PreHash string // 上個(gè)區(qū)塊的hash
Timestamp int64 // 生成當(dāng)前區(qū)塊的高度
Data string // 區(qū)塊交易(上鏈數(shù)據(jù)) 這里應(yīng)該是slice衫哥，Data里會(huì)有很多筆的交易記錄
}
其中hash和preHash是區(qū)塊 “鏈”起來的關(guān)鍵茎刚。這里hash使用了sha256(所有的參數(shù)拼接成字符串)。
生成hash算法
hash具有唯一性撤逢，是區(qū)塊的唯一標(biāo)識(shí)膛锭。
// 生成hash
func generateHash(b Block) string {
str := fmt.Sprintf("%d,%d,%s,%s", b.BlockNumber, b.Timestamp, b.PreHash, b.Data) // 簡單的拼接粮坞。實(shí)際區(qū)塊鏈生成hash比這要復(fù)雜的多
hash := sha256.New()
hash.Write([]byte(str))
bytes := hash.Sum(nil)
return hex.EncodeToString(bytes)
}
創(chuàng)世區(qū)塊
創(chuàng)世塊（Genesis Block）作為比特幣區(qū)塊鏈的第一個(gè)區(qū)塊是設(shè)定為不可交易的。與其他包含交易的區(qū)塊鏈中不同初狰，創(chuàng)世紀(jì)區(qū)塊不包含任何交易莫杈，該區(qū)塊中的幣也不能用于交易中。
// 創(chuàng)建創(chuàng)世區(qū)塊
func genesisBlock() Block {
b := Block{}
b.BlockNumber = 0
b.PreHash = ""
b.Timestamp = time.Now().Unix()
b.Data = ""
b.Hash = generateHash(b)
return b
}
生成區(qū)塊
使用上個(gè)區(qū)塊的數(shù)據(jù)奢入，和當(dāng)前區(qū)塊的交易數(shù)據(jù)構(gòu)建成新的區(qū)塊數(shù)據(jù)筝闹。
注意，必須用上一個(gè)區(qū)塊的哈希值來初始化本區(qū)塊的previousHash腥光，否則區(qū)塊之間的聯(lián)系就斷了关顷。
假如我們修改創(chuàng)世塊的信息，那么所有的區(qū)塊的hash值都會(huì)發(fā)生很大的變化武福，這就是為什么在區(qū)塊上作弊是非常困難的一件事情议双。
// 創(chuàng)建區(qū)塊
func generateBlock(oldBlock Block, data string) Block {
var b Block
b.BlockNumber = oldBlock.BlockNumber + 1
b.PreHash = oldBlock.Hash
b.Timestamp = time.Now().Unix()
b.Data = data
b.Hash = generateHash(b)
return b
}
到這里所有關(guān)于區(qū)塊的部分就已經(jīng)結(jié)束了。接下來就是如何把這些區(qū)塊給串起來捉片，形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)了聋伦。
區(qū)塊的 “鏈”
我們創(chuàng)建的是一個(gè)非常簡單基礎(chǔ)的鏈，很顯然界睁，既然對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)觉增，我們都能計(jì)算出一個(gè)hash值，并且這個(gè)hash值是唯一的翻斟。那么們就可以通過塊的hash值來定位到這個(gè)塊的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)是誰逾礁，因?yàn)槲覀兠總€(gè)塊除了包含交易信息以外，還保存了上一個(gè)區(qū)塊的hash值访惜。
使用這些塊組合在一起就成一個(gè) 鏈 就形成了 區(qū)塊鏈嘹履。
// 區(qū)塊"鏈"
type BlockChain struct {
ChainData []Block
}
驗(yàn)證新增區(qū)塊是否合法
通過上面的介紹，我們知道债热，塊與塊之間是通過 hash 來關(guān)聯(lián)的砾嫉，而塊的高度是遞增的。以及新增的塊的數(shù)據(jù)窒篱，重新計(jì)算hash焕刮，判斷和自身hash是否一致。
至此我們就能去驗(yàn)證新增的區(qū)塊是否合法
// 數(shù)據(jù)區(qū)塊數(shù)據(jù)是否合法
func (bc *BlockChain) verifyBlock(newBlock Block, oldBlock Block) bool {
// 對(duì)比前后高度是否一致
if newBlock.BlockNumber != oldBlock.BlockNumber+1 {
return false
}
// 對(duì)比前后hash是否一致
if newBlock.PreHash != oldBlock.Hash {
return false
}
// 對(duì)比生成的hash是否一致
if newBlock.Hash != generateHash(newBlock) {
return false
}
return true
}
新 “塊” 上鏈
拿到新的交易數(shù)據(jù)data墙杯，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包配并，得到newBlock, 并對(duì)新舊區(qū)塊進(jìn)行驗(yàn)證。
// 數(shù)據(jù)上鏈
func (bc *BlockChain) uploadChain(data string) bool {
num := len(bc.ChainData)
if num == 0 { // 還未產(chǎn)生塊
block := genesisBlock()
bc.ChainData = append(bc.ChainData, block)
} else {
oldBlock := bc.ChainData[len(bc.ChainData)-1]
var newBlock = generateBlock(oldBlock, data)
if bc.verifyBlock(newBlock, oldBlock) {
bc.ChainData = append(bc.ChainData, newBlock)
} else {
return false
}
}
return true
}
打印出整個(gè)區(qū)塊鏈的信息
// 輸出區(qū)塊數(shù)據(jù)記錄
func (bc *BlockChain) getChainData() {
for _, v := range bc.ChainData {
fmt.Println("hash:", v.Hash)
fmt.Println("blockNum:", v.BlockNumber)
fmt.Println("timestamp:", v.Timestamp)
fmt.Println("preHash:", v.PreHash)
fmt.Println("data:", v.Data)
fmt.Println("-----------------分割線------------------")
}
}
測(cè)試
func TestBlockChain(t *testing.T) {
blockchain := BlockChain{}
for i := 0; i < 5; i++ {
b := blockchain.uploadChain("上鏈數(shù)據(jù):" + strconv.Itoa(i))
if !b {
fmt.Println("驗(yàn)證區(qū)塊錯(cuò)誤")
return
}
time.Sleep(time.Second * 1)
}
// 打印鏈數(shù)據(jù)
blockchain.getChainData()
}
輸出結(jié)果：
=== RUN TestBlockChain
hash: 266cd15c59789786be91873464938cb955ed24a1b5133742fccee6e964ae1bf2
blockNum: 0
timestamp: 1655955949
preHash:
data: genesis block data
-----------------分割線------------------
hash: 9d9f8fe10611eaa153f22c2874fe97eef57fe6d581a94c2821e5f53ef252abba
blockNum: 1
timestamp: 1655955950
preHash: 266cd15c59789786be91873464938cb955ed24a1b5133742fccee6e964ae1bf2
data: 上鏈數(shù)據(jù):1
-----------------分割線------------------
hash: fd6355fd343ed65300726002b7a17bc1edaeb904adff9661106158625f09d4df
blockNum: 2
timestamp: 1655955951
preHash: 9d9f8fe10611eaa153f22c2874fe97eef57fe6d581a94c2821e5f53ef252abba
data: 上鏈數(shù)據(jù):2
-----------------分割線------------------
hash: a46b1e05464c191b7dab8d2d00048a926562f474b2bf6fe8ac313e9220c65165
blockNum: 3
timestamp: 1655955952
preHash: fd6355fd343ed65300726002b7a17bc1edaeb904adff9661106158625f09d4df
data: 上鏈數(shù)據(jù):3
-----------------分割線------------------
hash: e782e286cc58e49525592e86c89fab3fbb0ccb160f8c674dc7a25070f77a2370
blockNum: 4
timestamp: 1655955953
preHash: a46b1e05464c191b7dab8d2d00048a926562f474b2bf6fe8ac313e9220c65165
data: 上鏈數(shù)據(jù):4
-----------------分割線------------------
