区块链技术——框架&基本原型

Posted 2021-11-01 焕HAN

区块链技术框架&区块链基本原型

一、区块链技术框架

1.区块链的定义

一个分布式的共享账本和数据库。

2.区块链的特点

加密货币+智能合约。
使用去中心化的分布式网络，有很多个终端。
具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。

3.比特币和区块链的关系

区块链在2009年诞生，比特币是基于它的第一个系统，也就是说，区块链是比特币的底层技术。

4.区块链的核心技术

①分布式存储
②密码学技术：哈希算法、对称加密、非对称加密、数字签名
③智能合约：一个自动担保账户，例如，当特定的条件满足时，程序就会释放和转移资金;智能合约是编程在区块链上的汇编语言,代码的执行是自动的：要么成功执行，或者所有的状态变化都撤消
④共识机制：一个预设的规则来指导各方节点在数据处理上达成一致，最开始的是：所有参与的节点通过比拼计算能力来竞争记账权

二、区块链基本原型

5.调用的算法

sha256算法：对于任意长度（按bit计算）的消息，sha256都会产生一个32个字节长度数据，称作消息摘要。当接收到消息的时候，这个消息摘要可以用来验证数据是否发生改变，即验证其完整性。

6.go语言语法必要介绍

//hello.go文件
package main

import "fmt"

func main() 
{
    fmt.Println("Hello, World!")
}

运行的命令：go run hello.go
需要注意的是 ‘{ ’不能单独放在一行，但是下面为了展示得更加清晰，所以做了处理！！！
需要注意的是 ‘{ ’不能单独放在一行，但是下面为了展示得更加清晰，所以做了处理！！！
需要注意的是 ‘{ ’不能单独放在一行，但是下面为了展示得更加清晰，所以做了处理！！！

7.目录

bin：可执行文件目录
pkg：包目录
src：源码目录

8.定义区块(block)结构体

type Block struct 
{
	Timestamp      int64           //时间戳：区块创建的时间
	Data           []byte		   //区块包含的数据
	PrevBlockHash  []byte		   //前一个区块的哈希值
	Hash           []byte		   //区块自身的哈希值，用于校验区块数据有效
}

9.自定义方法：创建一个区块

// NewBlock 初始化，创建一个新区块
func NewBlock(data string,prevBlockHash []byte) *Block 
{
	block :=&Block
	{
		Timestamp: time.Now().Unix(),
		Data: []byte(data),
		//前一个区块哈希值为空
		PrevBlockHash: prevBlockHash,Hash: []byte{}
	}
	//设置哈希值
	block.SetHash()
	return block
}

10.自定义方法：设置哈希值

// SetHash 设置哈希值
func (b *Block) SetHash()  
{
	//把时间戳转成字节数组
	timestamp :=[]byte(strconv.FormatInt(b.Timestamp,10))
	//所有的字节连在一起
	headers :=bytes.Join([][]byte{b.PrevBlockHash,b.Data,timestamp},[]byte{})
	//做校验，sha256算法
	hash :=sha256.Sum256(headers)
	
	b.Hash=hash[:]
}

11.定义区块链（blockchain）数组

// Blockchain 数组
type Blockchain struct 
{
	Blocks []*Block
}

12.自定义方法：区块链中添加一个区块

// AddBlock 加入新的block,传入data，而不是区块
func (bc *Blockchain) AddBlock(data string)  
{
	prevBlock :=bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]
	//确保数据没有被伪造
	newBlock :=NewBlock(data,prevBlock.Hash)
	bc.Blocks =append(bc.Blocks,newBlock)
}

13.自定义方法：创建第一个区块

func NewGenesisBlock() *Block
 {
	return NewBlock( "Genesis Block",[]byte{})
}

14.自定义方法：创建一个区块链

func NewBlockchain() *Blockchain 
{
	return &Blockchain{Blocks: []*Block{NewGenesisBlock()}}
}

15.main.go文件

package main
import 
(
	"../core"
	"fmt"
)

func main()  
{
	//初始化区块链，创建第一个区块
	bc :=core.NewBlockchain()
	bc.AddBlock("Send 1 BTC to Ivan")
	bc.AddBlock("Send 2 more BTC to Ivan")
	//遍历
	for _,block :=range bc.Blocks
	{
		//前一个区块的哈希值
		fmt.Printf( "Prev. hash: %x\\n",block.PrevBlockHash)
		fmt.Printf( "Data: %s\\n",block.Data)
		fmt.Printf( "Hash: %x\\n",block.Hash)
		fmt.Println()
	}
		//fmt.Println("Hello, World!")
}

16.block.go文件

package core

import
 (
	"bytes"
	"crypto/sha256"
	"strconv"
	"time"
)

type Block struct 
{
	Timestamp      int64           
	Data           []byte		   
	PrevBlockHash  []byte		   
	Hash           []byte		   
}

func NewBlock(data string,prevBlockHash []byte) *Block 
{
	block :=&Block
	{
		Timestamp: time.Now().Unix(),
		Data: []byte(data),
		PrevBlockHash: prevBlockHash,Hash: []byte{}
	}
	block.SetHash()
	return block
}

func (b *Block) SetHash()  
{
	timestamp :=[]byte(strconv.FormatInt(b.Timestamp,10))
	headers :=bytes.Join([][]byte{b.PrevBlockHash,b.Data,timestamp},[]byte{})
	hash :=sha256.Sum256(headers)
	b.Hash=hash[:]
}

func NewGenesisBlock() *Block
 {
	return NewBlock( "Genesis Block",[]byte{})
}

17.blockchain.go文件

package core

type Blockchain struct 
{
	Blocks []*Block
}
func (bc *Blockchain) AddBlock(data string)  
{
	prevBlock :=bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]
	newBlock :=NewBlock(data,prevBlock.Hash)
	bc.Blocks =append(bc.Blocks,newBlock)
}

func NewBlockchain() *Blockchain 
{
	return &Blockchain{Blocks: []*Block{NewGenesisBlock()}}
}

18.运行结果展示

打开终端（如图or在左下角找到终端or利用快捷键Alt+F12)

利用命令执行main.go文件

19.运行结果解释：

首先创建了一个区块链：
里面有三个区块：

1. Prev. hash:
   Data: Genesis Block
   Hash: 4b8a18fbf804e8120bde13bca2f3789ba39c016baf3d7bce770d4b271c952b8e
2. Prev. hash: 4b8a18fbf804e8120bde13bca2f3789ba39c016baf3d7bce770d4b271c952b8e
   Data: Send 1 BTC to Ivan
   Hash: 4f1364f0a2291bf5bc6492af47aa1ead56b655e81857691565a8d0196e0439fc
3. Prev. hash: 4f1364f0a2291bf5bc6492af47aa1ead56b655e81857691565a8d0196e0439fc
   Data: Send 2 more BTC to Ivan
   Hash: 2e8e6b0888a471a942365c51c2c68d8c247d097bad22e69edd6751163a25ff98

20.总结：

	区块按照插入的顺序进行存储。
	可以通过哈希高效地检索一个块。
	区块链中存储有效信息的是区块；而区块中存储的实际有效信息是data。