区块链简单实现介绍

快来打我* 2021-07-28 18:32 533阅读 0赞

区块链的基础概念很简单：一个分布式数据库，存储一个不断加长的 list，list 中包含着许多有序的记录。然而，在通常情况下，当我们谈到区块链的时候也会谈起使用区块链来解决的问题，这两者很容易混淆。像流行的比特币和以太坊这样基于区块链的项目就是这样。“区块链”这个术语通常和像交易、智能合约、加密货币这样的概念紧紧联系在一起。

这就令理解区块链变得不必要得复杂起来，特别是当你想理解源码的时候。下面我将通过 200 行 JS 实现的超级简单的区块链来帮助大家理解它，我给这段代码起名为 NaiveChain。

块结构

第一个逻辑步骤是决定块结构。为了保证事情尽可能的简单，我们只选择最必要的部分：index（下标）、timestamp（时间戳）、data（数据）、hash（哈希值）和 previous hash（前置哈希值）。

![20190912214120283.jpg][]

这个块中必须能找到前一个块的哈希值，以此来保证整条链的完整性。

class Block {
        constructor(index, previousHash, timestamp, data, hash) {
            this.index = index;
            this.previousHash = previousHash.toString();
            this.timestamp = timestamp;
            this.data = data;
            this.hash = hash.toString();
        }
    }

块哈希

为了保存完整的数据，必须哈希区块。SHA-256会对块的内容进行加密，记录这个值应该和“挖矿”毫无关系，因为这里不需要解决工作量证明的问题。

var calculateHash = (index, previousHash, timestamp, data) => {
        return CryptoJS.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();
    };

块的生成

要生成一个块，必须知道前一个块的哈希值，然后创造其余所需的内容（= index, hash, data and timestamp）。块的data部分是由终端用户所提供的。

var generateNextBlock = (blockData) => {
        var previousBlock = getLatestBlock();
        var nextIndex = previousBlock.index + 1;
        var nextTimestamp = new Date().getTime() / 1000;
        var nextHash = calculateHash(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData);
        return new Block(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData, nextHash);
    };

块的存储

内存中的Javascript数组被用于存储区块链。区块链的第一个块通常被称为“起源块”，是硬编码的。

var getGenesisBlock = () => {
        return new Block(0, "0", 1465154705, "my genesis block!!", "816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7");
    };
     
    var blockchain = [getGenesisBlock()];

确认块的完整性

在任何时候都必须能确认一个区块或者一整条链的区块是否完整。在我们从其他节点接收到新的区块，并需要决定接受或拒绝它们时，这一点尤为重要。

选择最长的链

任何时候在链中都应该只有一组明确的块。万一冲突了（例如：两个结点都生成了72号块时），会选择有最大数目的块的链。

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与其他结点的通信

结点的本质是和其他结点共享和同步区块链，下面的规则能保证网络同步。

*  当一个结点生成一个新块时，它会在网络上散布这个块。

*  当一个节点连接新peer时，它会查询最新的block。

*  当一个结点遇到一个块，其index大于当前所有块的index时，它会添加这个块到它当前的链中，或者到整个区块链中查询这个块。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3doYXRkYXk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

如图为当节点遵循前文所述协议时会发生的一些典型通信场景

我没有采用自动发现peer的工具。peers的位置（URL）必须是手动添加的。

结点控制

在某种程度上用户必须能够控制结点。这一点通过搭建一个HTTP服务器可以实现。

用户可以用下面的方法和结点互动：

*  列出所有的块

*  用用户提供的内容创建一个新的块

*  列出或者新增peers

下面这个Curl的例子就是最直接的控制结点的方法：

#get all blocks from the node
    curl http://localhost:3001/blocks

体系结构

需要指出的是，节点实际上展现了两个web服务器：一个（HTTP服务器）是让用户控制节点，另一个（Websocket HTTP服务器）。

![20190912214157298.jpg][]

NaiveChain的主要组成部分

总结

创造 NaiveChain 的目的是为了示范和学习，因为它并没有“挖矿”算法（PoS of PoW），不能被用于公用网络，但是它实现了区块链运作的基本特性。

你可以在 Github 库中查看更多的技术细节。 https://github.com/lhartikk/naivechain

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