我编写了一个应用程序来告诉你区块链是如何运作的

我编写了一个应用程序来告诉你区块链是如何运作的

根据维基百科的描述, 区块链是:

一个分布式数据库, 用于维护不断增长的记录列表, 这个列表称作块

听起来挺棒的, 但它是如何运作的?

为了演示一个区块链, 我们将使用一个名为Blockchain CLI的开源命令行界面.

我在这里也构建了一个基于浏览器的版本.

安装命令行界面版本

如果你还没有准备好, 请先安装Node.js.

然后在终端中运行以下命令:

npm install blockchain - cli - g
blockchain

你应该可以看到👋 Welcome to Blockchain CLI以及!blockchain →提示你命令行准备好接收命令了.

一个区块是什么样的?

要查看你当前的区块链, 请输入blockchain或bc至命令提示符. 你应该会看到一个区块如下图所示.

区块链上的一个区块

• 索引(块号, Block#): 它是哪个块? (起始块(Genesis Block)有一个索引0)
• 哈希值(Hash): 块是否有效?
• 前一个哈希值(Previous Hash): 前面的块是否有效?
• 时间戳(Timestamp): 块是什么时候添加的?
• 数据(Data): 块中存储了什么信息?
• 随机数(Nonce): 在我们找到一个有效的块之前, 经历了多少次迭代?

起始块(Genesis Block)

每个区块链都会以🏆 Genesis Block开始. 正如你稍后会看到的, 区块链上的每个区块都依赖于前一个区块. 所以, 我们需要起始块来挖掘我们的第一个区块.

当一个新的区块被挖掘时会发生什么?

让我们来挖掘我们的第一个区块. 命令提示符中键入 mine freeCodeCamp♥︎

区块链会查看区块链上最新区块的索引和它的前一个哈希值. 在现在的情况下, 起始块是最新的块.

• 索引: o + 1 = 1
• 前一个哈希值 0000018035a828da0 ...
• 时间戳: 块的添加时间
• 数据: freeCodeCamp❤
• 哈希: ??
• 随机数: ??

哈希值是如何计算的?

哈希值是唯一标识数据的固定长度的数值.

哈希值是由索引，先前区块的散列值，时间戳，数据块和随机数作为输入数据计算所得的.

CryptoJS.SHA256 ( index + previousHash + timestamp + data + nonce )

SHA256算法将根据给出的输入数据计算出一个唯一的哈希值，相同的输入将始终返回相同的哈希值.

你是否注意到区块哈希值的四个前导0?

四个前导0是一个有效散列值的最低要求. 前导0所需的数量被称为难度.

function isValidHashDifficulty (hash, difficulty) {
    for(var i =  0,  b = hash.length; i < b; i++ { 
      if (hash[i]  !== '0') {
           break;
      }
    }
    return i >= difficulty;
}

这就是我们熟知的工作量证明(Proof-of-Work)系统.

什么是随机数(Nonce)?

随机数是一个用于查找有效散列的数字.

let nonce = 0;
let hash;
let input;

while(!isValidHashDifficulty(hash)) {
    nonce = nonce + 1;
    input = index + previousHash + timestamp + data + nonce;
    hash = CryptoJS.SHA256(input)
}

随机数会持续迭代直到散列值有效. 在我们的例子中, 一个有效的散列值至少有四个前导0. 寻找与有效散列值相对应的随机数的过程就是挖矿.

随着难度的增加, 可能的有效散列值数量会减少. 使用较少可能的有效散列, 意味着需要更多的处理能力才能找到有效的散列值.

哈希值为什么如此重要？

这很重要，因为它使区块链不可变.

如果我们有以下区块链A→B→C, 当有人想要更改区块A上的数据, 会发生以下情况:

1. 区块A上的数据更改
2. 区块A的哈希值变化, 因为数据用于计算哈希值.
3. 区块A失效, 因为它的哈希值不再具有四个前导0.
4. 区块B的哈希值将发生变化，因为区块A的哈希值用来参与计算区块B的哈希值.
5. 区块B失效, 因为它的哈希值不再具有四个前导0.
6. 区块C的哈希值将发生改变，因为区块B的哈希值用来参与计算区块C的哈希值.
7. 区块C变得无效, 因为它的哈希值不再具有四个前导0.

让区块变异的唯一方法是再次挖出该块, 然后再挖掘所有块. 因为新的区块总是被添加, 因此几乎不可能改变区块链.

希望本教程对你有用.

如果你想查看一个该演示的网页版本, 请移步http://blockchaindemo.io