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【译】区块链是如何工作的——用JavaScript演示

原文:How does blockchain really work? I built an app to show you. 作者:Sean Han 译者:JeLewine

根据维基百科,区块链是:

一个用于维护不断增长的记录列表的分布式数据库,我们称之为区块链。

这听起来很棒,那它是如何工作的呢?

为了说明区块链,我们将会使用一个名为Blockchain CLI的开源命令行工具。

我同时也建立了一个基于浏览器的版本

安装命令行工具

在此之前请先安装Node.js

然后在你的命令行中运行以下指令:

npm install blockchain-cli -g
blockchain

你应该会看到? Welcome to Blockchain CLI!和一个blockchain →提示。这说明已经准备好了。

区块长什么样?

想要查看当前的区块链,你需要在命令提示行下输入blockchain或者bc。你应该会看到像下面的图片一样的一个区块。

  • Index:是哪一个区块(创世块的索引是0)?
  • Hash:块是否有效?
  • Previous Hash:前一个区块是否有效?
  • Timestamp:什么时候添加的区块?
  • Data:什么信息存储在区块上?
  • Nonce:在找到有效区块之前,我们进行了多少次迭代?

创世块

每一个区块链都是从? Genesis Block开始的。正如你们将要在后面看到的,区块链上的每一个区块都依赖于前一个区块。所以,需要创世块来挖出我们的第一个区块。

当一个新的区块被开采时会发生什么?

让我们挖出我们的第一个区块。在命令行中输入mine freeCodeCamp♥︎

区块链查看链上最新的区块来获取indexprevious hash。在这个案例下创世块是最新的区块。

  • Index:0+1=1
  • Previous Hash:0000018035a828da0…
  • Timestamp:区块被添加的时间
  • Data:freeCodeCamp❤
  • Hash:???
  • Nonce:???

Hash是如何计算的?

哈希值是唯一标识数据的固定长度的数值。

Hash是通过将IndexPrevious HashTimestampDataNonce作为输入值来计算的。

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

SHA256算法将会依据这些输入计算出一个唯一Hash值。同样的输入总是会返回同样的结果。

你是否注意到区块Hash中的四个前导0?

四个前导0是一个有效Hash的最低要求。所需前导0的数量被称之为难度

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

这也被称为工作证明系统

Nonce是什么?

Nonce是用来查找一个有效Hash的次数。

let nonce = 0;
let hash;
let input;
while(!isValidHashDifficulty(hash)) {     
  nonce = nonce + 1;
  input = index + previousHash + timestamp + data + nonce;
  hash = CryptoJS.SHA256(input)
}

Nonce迭代到直到Hash有效。在我们的案例中,一个有效的Hash至少要拥有4个前置0。查找与有效Hash对应的Nonce的过程就是挖矿。

随着难度的增加,可能的有效Hash数量就会减少。伴随着有效Hash的减少,我们需要更强的算力来查找有效Hash。

为什么这么重要?

这些机制非常重要,它们使区块链不可变。

如果我们有这么一个区块链“A->B->C”,而且有一个人想要改变区块A上的数据。那么会发生什么呢?

  1. 区块A上的数据改变了。
  2. 区块A的hash改变了,因为数据被用来计算hash。
  3. 区块A失效了,因为它的hash不再有4个前导0。
  4. 区块B的hash改变了,因为区块A的hash被用来计算区块B的hash。
  5. 区块B失效了,因为它的hash不再有4个前导0。
  6. 区块B的hash改变了,因为区块C的hash被用来计算区块B的hash。
  7. 区块C失效了,因为它的hash不再有4个前导0。

改变一个区块的唯一方法就是将这个区块重新挖一遍,接下来是所有的区块。由于总是有新的区块被添加,因此改变区块几乎是一件不可能的事。

我希望这个教程能够对您有所帮助!

如果您想要查看网页版的演示,请出门右转http://blockchaindemo.io

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