基于Java语言构建区块链——基本原型

引言

区块链技术是一项比人工智能更具革命性的技术,人工智能只是提高了人类的生产力,而区块链则将改变人类社会的生产关系,它将会颠覆我们人类社会现有的协作方式。了解和掌握区块链相关知识和技术,是我们每位开发人员必须要去做的事情,这样我们才能把握住这波时代趋势的红利。

本文将基于Java语言构建简化版的blockchain,来实现数字货币。

创建区块

区块链是由包含交易信息的区块从后向前有序链接起来的数据结构。区块被从后向前有序地链接在这个链条里,每个区块都指向前一个区块。以比特币为例,每个区块主要包含如下信息字段:

区块大小:用字节表示的区块数据大小

区块头:组成区块头的几个字段

区块头hash值

父区块头hash值

时间戳:区块产生的近似时间

Merkle根:该区块中交易的merkle树根的哈希值

难度目标:该区块工作量证明算法的难度目标

Nonce:用于工作量证明算法的计数器

交易计数器:交易的数量

交易:记录在区块里的交易信息

详见:《精通比特币》(第二版)第9章——区块链

区块数据结构

在这里,我们主要是为了实现最简单的区块链结构,仅仅包含以下几个信息字段:

区块Hash值计算

加密Hash值,一个通过SHA256算法对区块头进行二次哈希计算而得到的数字指纹。Hash值用于确保blockchain的安全。Hash计算是计算敏感的操作,即使在高性能电脑也需要花费一段时间来完成计算(这也就是为什么人们购买高性能GPU进行比特币挖矿的原因)。blockchain架构设计有意使Hash计算变得困难,这样做是为了加大新增一个block的难度,进而防止block在增加后被随意修改。

创建区块链

区块链本质上是一种有序、反向链接链表的数据结构。这意味着,block按照插入的顺序存放,同时每个block都保存指向上一个block的链接。这种结构保证可以快速获取最新插入的block同时获取它的hash值。这种结构保证可以快速获取最新插入的block同时(高效地)获取它的hash值。

区块链数据结构

添加区块

新增一个添加区块链的方法

创世区块

在添加区块之前,区块链必须有个,在中新增创世区块方法:

创建区块链

再在中新增创建区块链的方法:

测试运行

总结

我们构建了一个非常简单的区块链原型:它只是一个块的数组,每个块都与前一个块有连接。 实际的区块链要复杂得多。

缺少交易信息:我们的区块链还没有任何交易信息。

缺少工作量证明:我们的生产区块非常简单快捷,实际的区块链中,生产一个区块需要进行大量的计算。

缺少共识机制:区块链是一个非单一决策者的分布式数据库。 因此,一个新的区块必须得到网络的其他参与者的确认和批

在以后的文章中,我们将介绍这些功~

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