如何使用代码实现一个简单的区块链?

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我如何使用代码实现一个简单的区块链?能提供一个简单的案例和教程吗?我想通过代码的形式去了解区块链,能弄懂区块链大概原理就行,谢谢!!!

一个短篇一个短篇提问于
呼呼呼1542测控技术与仪器本科生回答于

你可以看看下面这个:

一、首先我们定义区块,在一个区块中,存储着一个时间戳和一个(可选的)索引。为了保证整个区块链的完整性,每个区块有一个标记自己身份的哈希值,像莱特币,每个区块的哈希值都是由一个密码学算法根据区块的索引、时间戳、数据以及前一个区块的哈希值生成的。区块的数据可以是任何你想要的东西。

[python] view plain copy
import hashlib as hasher  
  
class Block:  
  def __init__(self, index, timestamp, data, previous_hash):  
    self.index = index  
    self.timestamp = timestamp  
    self.data = data  
    self.previous_hash = previous_hash  
    self.hash = self.hash_block()  
    
  def hash_block(self):  
    sha = hasher.sha256()  
    sha.update(str(self.index) +   
               str(self.timestamp) +   
               str(self.data) +   
               str(self.previous_hash))  
    return sha.hexdigest()  

太棒了!我们有自己的区块结构了,但我们需要创建一个区块链啊。我们需要开始把区块附加到实际的链条上。前面提到过,每个区块需要前面区块的信息,那么问题来了:区块链里的第一个区块是怎么来的?好吧,第一个区块,或者说创世区块,是一个特殊的区块,在许多情况下,这是通过手工或者一个唯一的逻辑添加上去的。

这里我们创建一个函数,为了简化起见,简单地返回一个创世区块。这个区块的索引是0,它的数据值和previous hash参数是任意指定的。

[python] view plain copy
import datetime as date  
  
def create_genesis_block():  
  # Manually construct a block with  
  # index zero and arbitrary previous hash  
  return Block(0, date.datetime.now(), "Genesis Block", "0")  

现在,我们能够创建一个创世区块了,接下来我们需要一个函数来生成区块链里的后续区块,这个函数将链条中的前一个区块作为参数,为新的区块创建数据,并返回带有一个带有合适的数据的新区块。当新的区块哈希来自前面的区块的信息,伴随着新区块的加入,区块链的完整性也得以增强。如果我们不这么做的话,那么外界就很容易用他们的新区块来替换我们的链条里的区块,以达到“篡改历史”的目的。

这个哈希值的链条起到了密码学证据的作用,并确保一旦一个区块加入了区块链,它就不能被替换和修改。

[python] view plain copy
def next_block(last_block):  
  this_index = last_block.index + 1  
  this_timestamp = date.datetime.now()  
  this_data = "Hey! I'm block " + str(this_index)  
  this_hash = last_block.hash  
  return Block(this_index, this_timestamp, this_data, this_hash)  

这就是主要的工作了,现在我们可以创建我们的区块链了。在我们这个例子里,区块链本身是一个简单的Python list。list的第一个元素就是创世区块,当然,我们需要继续添加区块。因为SnakeCoin是一个最简区块链,只有20个新的区块,我们可以在一个for循环里搞定。

[python] view plain copy
# Create the blockchain and add the genesis block  
blockchain = [create_genesis_block()]  
previous_block = blockchain[0]  
  
# How many blocks should we add to the chain  
# after the genesis block  
num_of_blocks_to_add = 20  
  
# Add blocks to the chain  
for i in range(0, num_of_blocks_to_add):  
  block_to_add = next_block(previous_block)  
  blockchain.append(block_to_add)  
  previous_block = block_to_add  
  # Tell everyone about it!  
  print "Block #{} has been added to the blockchain!".format(block_to_add.index)  
  print "Hash: {}\n".format(block_to_add.hash)   

让我们测试一下目前的成果:

搞定!我们的区块链跑起来了。如果你想在console上看到更多信息,你可以稍微修改一下代码,把每个区块的时间戳或者数据打印出来。

这就是SnakeCoin能够提供的所有功能了,如果要让SnakeCoin扩展到实际的生产环境的区块链的规模,还需要添加类似服务器层的功能,在多台机器上追踪对链条的变更,加上一个工作证明算法(proof-of-work algorithm)来限制在一个给定的时间段之内添加的区块的数量。

如果你想深入了解,可以读下原始的比特币的白皮书:https://bitcoin.org/bitcoin.pdf。

转载地址:http://blog.csdn.net/wileyoung/article/details/79113272

原链接:https://medium.com/crypto-currently/lets-build-the-tiniest-blockchain-e70965a248b

人生的旅途辣鸡前端修改于

国外有一个github项目,就用了200行代码实现了一个简单的区块链。你可以去看看,github地址:https://github.com/lhartikk/naivechain

原文章地址:https://medium.com/@lhartikk/a-blockchain-in-200-lines-of-code-963cc1cc0e54

这里进行是翻译过的版本,谁翻译的就不知道了。

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)。

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。

var isValidNewBlock = (newBlock, previousBlock) => {
    if (previousBlock.index + 1 !== newBlock.index) {
        console.log('invalid index');
        return false;
    } else if (previousBlock.hash !== newBlock.previousHash) {
        console.log('invalid previoushash');
        return false;
    } else if (calculateHashForBlock(newBlock) !== newBlock.hash) {
        console.log('invalid hash: ' + calculateHashForBlock(newBlock) + ' ' + newBlock.hash);
        return false;
    }
    return true;
};

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。

var replaceChain = (newBlocks) => {
    if (isValidChain(newBlocks) && newBlocks.length > blockchain.length) {
        console.log('Received blockchain is valid. Replacing current blockchain with received blockchain');
        blockchain = newBlocks;
        broadcast(responseLatestMsg());
    } else {
        console.log('Received blockchain invalid');
    }
};

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。

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。

var initHttpServer = () => {
    var app = express();
    app.use(bodyParser.json());
 
    app.get('/blocks', (req, res) => res.send(JSON.stringify(blockchain)));
    app.post('/mineBlock', (req, res) => {
        var newBlock = generateNextBlock(req.body.data);
        addBlock(newBlock);
        broadcast(responseLatestMsg());
        console.log('block added: ' + JSON.stringify(newBlock));
        res.send();
    });
    app.get('/peers', (req, res) => {
        res.send(sockets.map(s => s._socket.remoteAddress + ':' + s._socket.remotePort));
    });
    app.post('/addPeer', (req, res) => {
        connectToPeers([req.body.peer]);
        res.send();
    });
    app.listen(http_port, () => console.log('Listening http on port: ' + http_port));
};

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)。

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。

阳光思雨回答于

在gifhub上有很多,这个其中一个,这是基于java的 https://github.com/sunysen/naivechain

壹捌柒肆手机APP项目经理,产品经理。业余服务器、前端、iOS 开发人员。回答于

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