cpp 区块链模拟示例 序列化

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了cpp 区块链模拟示例 序列化相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

有了区块和区块链的基本结构,有了工作量证明,我们已经可以开始挖矿了。剩下就是最核心的功能-交易,但是在开始实现交易这一重大功能之前,我们还要预先做一些铺垫,比如数据的序列化和启动命令解析。

根据用 Go 构建一个区块链》的目录, 本章节的区块数据的序列化存储会使用一款KV数据库。其中比特币中是使用的是谷歌出品、c++编写的 LevelDB数据库,go语言示例中使用的是BoltDB。

我本来考虑使用redis和json来进行我们的数据序列化存储。使用boost库的program_options 解析命令行参数。但是考虑代码过于复杂也许会偏离演示区块链的属性这一目的。最后进行了精简,最终的方案是舍去命令行参数解析,数据序列化改为使用map容器作为哈希与区块block指针的映射记录。

我们代替序列化的数据结构为map<string, Block*> g_db;

该结构是一个哈希值与区块指针的映射,由于每个区块的哈希值的都是独一无二的,一定程度上哈希就相当于KV数据库中KEY。

我们通过独一无二的哈希值可以快速的map容器中查找的到区块指针,这一过程与使用kv数据的增删改查接口是基本相同的。所以使用map能达到使用kv数据一样的演示效果。

一 创建区块链与加入创世块

让我们从 NewBlockchain 函数开始。在之前的实现中,它会创建一个新的 Blockchain 实例,并向其中加入创世块。而现在,我们希望它做的事情有

  1. 创建创世块
  2. 存储到map中
  3. 将创世块哈希保存为最后一个块的哈希
  4. 创建一个新的 Blockchain 实例,其 tip 指向创世块(tip 有尾部,尖端的意思,在这里 tip 存储的是最后一个块的哈希
    代码大概是这样:
 1 Blockchain* NewBlockchain() {
 2     string tip;
 3     Block* genesis = NewGenesisBlock();
 4     g_db[genesis->hash] = genesis;
 5     g_db["l"] = genesis;
 6     tip = genesis->hash;
 7 
 8     Blockchain* bc = new Blockchain{ tip, &g_db };
 9 
10     return bc;
11 }

我们创建了一个创世块,并且记录到全局map中,创始块哈希映射创始块的指针。 “l”字符串映射目前最后一个区块指针,恰好也是目前唯一的一个区块-创世块。 tp记录最后一个区块的哈希,也是目前唯一的一个区块-创世块的哈希

Blockchain 的结构现在看起来是这样:

typedef struct blockchain {
    string tip;
    map<string, Block*>* db;
}Blockchain;

接下来我们想要更新的是 AddBlock 方法:现在向链中加入区块,就不是像之前向一个数组中加入一个元素那么简单了。从现在开始,我们会将区块存储在数据库里面:

void AddBlock(string  data, Blockchain* bc) {
    string lastHash;

    Block* p = g_db["l"];
    if (p == NULL)
        return;
    lastHash = p->hash;

    Block* newBlock = NewBlock(data, lastHash);

    (*bc->db)[newBlock->hash] = newBlock;
    (*bc->db)["l"] = newBlock;

    bc->tip = newBlock->hash;
}

 

二检查区块链

现在,产生的所有块都会被保存到一个数据库里面,所以我们可以重新打开一个链,然后向里面加入新块。但是在实现这一点后,我们失去了之前一个非常好的特性:我们再也无法打印区块链的区块了,因为现在不是将区块存储在一个数组,而是放到了数据库里面。让我们来解决这个问题!

BoltDB 允许对一个 bucket 里面的所有 key 进行迭代,但是所有的 key 都以字节序进行存储,而且我们想要以区块能够进入区块链中的顺序进行打印。此外,因为我们不想将所有的块都加载到内存中(因为我们的区块链数据库可能很大!或者现在可以假装它可能很大),我们将会一个一个地读取它们。故而,我们需要一个区块链迭代器(BlockchainIterator):

typedef struct blockchainiterator {
    string currentHash;
    map<string, Block*>* db;
}BlockchainIterator;

每当要对链中的块进行迭代时,我们就会创建一个迭代器,里面存储了当前迭代的块哈希(currentHash)和数据库的连接(db)。通过 db,迭代器逻辑上被附属到一个区块链上(这里的区块链指的是存储了一个数据库连接的 Blockchain 实例),并且通过 Blockchain 方法进行创建:

BlockchainIterator* Iterator(Blockchain* bc) {
    BlockchainIterator* bci = new BlockchainIterator{ bc->tip,bc->db };
    return bci;
}

注意,迭代器的初始状态为链中的 tip,因此区块将从头到尾,也就是从最新的到最旧的进行获取。实际上,选择一个 tip 就是意味着给一条链“投票”。一条链可能有多个分支,最长的那条链会被认为是主分支。在获得一个 tip (可以是链中的任意一个块)之后,我们就可以重新构造整条链,找到它的长度和需要构建它的工作。这同样也意味着,一个 tip 也就是区块链的一种标识符。

BlockchainIterator 只会做一件事情:返回链中的下一个块

Block* Next(BlockchainIterator* i){
    Block* block;
    if (i->currentHash == "")
        return NULL;
    block = (*i->db)[i->currentHash];
    i->currentHash = block->prevBlockHash;
    return block;
}

这就是数据库部分的内容了!

 

我们在main函数中测试创建区块链和添加区块 并且打印结果 代码如下

int main()
{
    Blockchain* bc = NewBlockchain();
    printChain(bc);

    AddBlock("Send 1 BTC to Ivan", bc);
    printChain(bc);

    AddBlock("Pay 0.31337 BTC for a coffee", bc);
    printChain(bc);

    return 0;
}

运行结果如下:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

参考博文:

https://blog.csdn.net/simple_the_best/article/details/78157303

https://jeiwan.cc/posts/building-blockchain-in-go-part-3/

 

以上是关于cpp 区块链模拟示例 序列化的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

cpp 区块链模拟示例新基本原形工程的建立

cpp 区块链模拟示例 补充 Merkle树

使用Marbles弹珠游戏模拟区块链资产转移

Golang区块链开发003区块序列化存储

CCF201912-4 区块链(100分)模拟

《区块链编程》第五章