0 介绍
学习目标：1、理解什么是区块链；2、掌握区块链基本结构；3、构建区块链基本模型；
- 理论部分：1、区块链七层架构模型；2、区块链链式结构；
- 实践部分：1、创建区块；2、创建区块的“链”；3、访问区块链；
开发环境：GoLand （付费，学生可以申请免费，需要提供证明）
区块链的理论基础部分可以参考我写的其他博客，本文主要介绍实践。
- 没有Go语言基础: 10min快速入门 video
开源代码：https://github.com/hexbo/go-blockchain-demo
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1 区块链理论基础
数据层
hash
hash函数的特点：单向性、确定性、隐蔽性、抗篡改、抗碰撞；
区块链最基本的技术是hash，这里给出用go写的一个hash的demo:
package main
import (
"crypto/sha256"
"encoding/hex"
"log"
)
func calcHash(toBeHashed string) string {
hashInBytes := sha256.Sum256([]byte(toBeHashed))
hashInStr := hex.EncodeToString(hashInBytes[:])
log.Printf("%s %s", toBeHashed, hashInStr)
return hashInStr
}
func main() {
calcHash("test1")
}
如果不熟悉Go，关于上述代码可能会有以下问题：
-
Go语言字符串
string和字节数组[]byte类型转换问题：【Golang】字符咋存？utf8咋编码？string啥结构？、golang中字符串与数组，切片的转换 -
Go语言数组、切片的转换问题：数组和切片的相互转换
说明：sha256返回的是[32]byte,通过hashInBytes[:]将数组类型转为slice即[]byte -
Go语言数组/切片传参问题：【Go基础】Go中数组传参的几种方式、Golang 数组（切片）的值传递与引用传递
2 从0到1实现区块链模型
组成部分：1.实现区块和链式结构；2.实现一个简单的HTTP Server，对外暴露读写接口；
说明：Go语言函数名大小写：小写代表方法只能在当前包使用，是私有方法，大写代表公有方法。
区块 Block
package core
import (
"crypto/sha256"
"encoding/hex"
"time"
)
type Block struct {
Index int64 // 区块编号
Timestamp int64 // 区块时间戳
PrevBlockHash string // 上一个区块哈希值
Hash string // 当前区块哈希
Data string // 区块数据
}
func calculateHash(b Block) string {
blockData := string(b.Index) + string(b.Timestamp) + b.PrevBlockHash + b.Data
hashInBytes := sha256.Sum256([]byte(blockData))
return hex.EncodeToString(hashInBytes[:])
}
func GenerateNewBlock(preBlock Block, data string) Block {
newBlock := Block{
}
newBlock.Index = preBlock.Index + 1
newBlock.PrevBlockHash = preBlock.Hash
newBlock.Timestamp = time.Now().Unix()
newBlock.Data = data
newBlock.Hash = calculateHash(newBlock)
return newBlock
}
func GenerateGenesisBlock() Block {
preBlock := Block{
}
preBlock.Index = -1
preBlock.Hash = ""
return GenerateNewBlock(preBlock, "Genesis Block")
}
链式结构
代码说明：参数名在函数前是结构函数的语法，类似C++的类成员函数，GO里都是绑定到结构体上的。
package core
import (
"fmt"
"log"
)
type Blockchain struct {
Blocks []*Block
}
func NewBlockchain() *Blockchain {
genesisBlock := GenerateGenesisBlock()
blockchain := Blockchain{
}
blockchain.AppendBlock(&genesisBlock)
return &blockchain
}
func (bc *Blockchain) SendData(data string) {
preBlock := bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]
newBlock := GenerateNewBlock(*preBlock, data)
bc.AppendBlock(&newBlock)
}
func (bc *Blockchain) AppendBlock(newBlock *Block) {
if len(bc.Blocks) == 0 {
bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock)
return
}
if isValid(*newBlock, *bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]) {
bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock)
} else {
log.Fatal("invalid block")
}
}
func (bc *Blockchain) Print() {
for _, block := range bc.Blocks {
fmt.Printf("Index: %d\n", block.Index)
fmt.Printf("PrevHash: %s\n", block.PrevBlockHash)
fmt.Printf("CurrHash: %s\n", block.Hash)
fmt.Printf("Data: %s\n", block.Data)
fmt.Printf("Timestamp: %d\n", block.Timestamp)
}
}
func isValid(newBlock Block, oldBlock Block) bool {
if newBlock.Index-1 != oldBlock.Index {
return false
}
if newBlock.PrevBlockHash != oldBlock.Hash {
return false
}
if calculateHash(newBlock) != newBlock.Hash {
return false
}
return true
}
【问题】如下代码: 这里的len函数在这里不会冗余吗？
C的strlen需要对char数组遍历一遍，因此相当于O(n)的复杂度，不是O(1)，不清楚Go的len函数
if isValid(*newBlock, *bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]) {
说明：参考上面给出的一个关于go string存储的问题，go在字符串指针开头存了字符串长度数据，而不是在末尾存’\0’，所以应该是可以O(1)查询。
CMD验证
package main
import "go-blockchain/core"
func main() {
bc := core.NewBlockchain()
bc.SendData("Send 1 BTC to Alice")
bc.SendData("Send 1 EOS to Bob")
bc.Print()
}
HTTP RPC读写
package main
import (
"encoding/json"
"go-blockchain/core"
"io"
"net/http"
)
var blockchain *core.Blockchain
func run() {
http.HandleFunc("/blockchain/get", blockchainGetHandler)
http.HandleFunc("/blockchain/write", blockchainWriteHandler)
http.ListenAndServe("localhost:8888", nil)
}
func blockchainGetHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
bytes, error := json.Marshal(blockchain)
if error != nil {
http.Error(w, error.Error(), http.StatusInternalServerError)
return
}
io.WriteString(w, string(bytes))
}
func blockchainWriteHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
blockData := r.URL.Query().Get("data")
blockchain.SendData(blockData)
blockchainGetHandler(w, r)
}
func main() {
blockchain = core.NewBlockchain()
run()
}
运行后访问localhost:8888/blockchain/get可以查看当前区块数据，访问/write?data="xxxx"可以写数据