200行JS代码实现超级简单的区块链,带你入门区块链

时间: 2018-04-25阅读: 1598标签: 区块链

市面上有一个关于区块链的白皮书,有200多页,实在太长看不下去,本文通过JavaScript源码实现一个简单的区块链框架,带你入门区块链的相关知识。

区块链的基本概念非常简单:一个分布式数据库维持不断增长的有序记录列表。然而当我们谈论区块链时,我们也会谈论我们用区块链所要解决的问题,这二者通常很容易弄混淆。流行的基于区块链的项目如比特币以太坊就是这种情况 。术语“区块链”通常与交易智能合约加密货币等概念紧密相关。

这使得理解区块链是一项必然要艰巨的任务。特别是源码级别的理解。在这里,我将介绍一个使用200行代码实现的超级简单的区块链——NaiveChain

块结构

第一个逻辑步骤是确定块结构。为了让事情尽可能简单,我们只包含最必要的:索引(index),时间戳(timestamp),数据(data),哈希(hash)和上一个哈希(previousHash)。


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

该块需要被哈希运算以保持数据的完整性。SHA-256被用来做哈希算法处理块的内容。需要注意的是这个哈希与“挖矿” 无关,因为没有解决工作量证明(Proof Of Work )的问题。

var calculateHash = (index, previousHash, timestamp, data) => {
    return Cryptojs.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();
};


创建块

要创建一个块,我们必须知道上一个块的哈希,并创建剩余的所需内容(=索引,哈希,数据和时间戳)。块数据是由终端用户提供。

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);
};


存储块

内存中的JavaScript数组用于存储区块链。区块链的第一个区块也叫“创世纪块(译者著:genesis-block,区块链中的第一个块)”,它是直接写死的。

var getGenesisBlock = () => {
    return new Block(0, "0", 1465154705, "my genesis block!!", "816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7");
};

var blockchain = [getGenesisBlock()];


验证块的完整性

在任何时候,我们必须能够验证块或区块链的完整性。特别是当我们从其他节点接收到新块时,并且必须决定是否接受它们。

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

任意时间,链中应始终只有一组块。如果发生冲突(例如下图中两个节点都生成id 为72的块),我们选择具有最长块数的链。


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');
    }
};


与其他节点通信

一个节点的最重要的职能是与其他节点共享和同步区块链。以下规则用来保持网络同步。

  • 当一个节点产生一个新块时,它将它广播到网络
  • 当一个节点连接到一个新的节点时,它将查询最新的块
  • 当一个节点遇到一个索引大于当前已知块的块时,它会将该块添加到当前链中,或者查询完整的区块链。

我们暂未实现节点自动发现,必须手动添加对等点的位置(=URLs)。


控制节点

用户必须能够以某种方式控制节点。这是通过设置HTTP服务器完成的。

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));
};

如上所示,用户能够通过以下方式与节点交互:

  • 列出所有的块
  • 用用户给出的内容创建一个新块
  • 列出或添加节点

控制节点最直接的方法是使用Curl:

#get all blocks from the node
curl http://localhost:3001/blocks


架构

值得注意的是,一个节点实际上暴露了两个web服务器:一个用于控制节点(HTTP服务器),一个用于节点之间的点对点通信(Websocket HTTP服务器)。



结论

NaiveChain是为演示和学习目的而创建的。因为它不具有“挖矿”算法(PoS 或者 PoW),不能在公共网络中使用。尽管如此,它仍然实现了功能区块链的基本功能。

可以在这里查看源码以获取更多技术细节。

如果您想更多地了解区块链,我建议你看看Naivecoin: a tutorial for building a cryptocurrency系列教程。在这个教程里,我们将详细讨论更多概念,如采矿(PoW,工作量证明)、交易和钱包。

原文:https://zhuanlan.zhihu.com/p/34827027


站长推荐

1.云服务推荐: 国内主流云服务商,各类云产品的最新活动,优惠券领取。地址:阿里云腾讯云华为云

链接: http://www.fly63.com/article/detial/713

传统业务如何运用区块链技术

随着十几年的区块链技术的发展,比特币不再是作为区块链应用的代表。随着区块链的去中心化、不可纂改等特性被人熟悉后,传统企业要生存,那么就要创新,故越来越多的传统企业开始转型

区块链入门:什么是 ASIC 挖矿?

ASIC 的全称是 Application-Specific Integrated Circuit 指的是专门设计来完成特定计算任务的集成电路。在区块链领域用 ASIC 来进行挖矿是非常常见的,本文来分析一下 ASIC 挖矿的原理以及为何要反 ASIC 。

NodeJS实现简易区块链

很多区块链接在一起,就组成了一条链。这条链,也用class来表示。并且其中实现了很多方法:按照加密规则生成hash,插入新块和检查操作,批量插入块和检查操作以及可信度计算

10个新手常见的关于区块链和加密货币误解

在本文中,我们将探讨有关加密货币和区块链技术的常见误解。误解1:区块链需要加密货币才能发挥作用。误解2:记录在区块链上的交易是不可篡改的。误解3.区块链技术仅适用于去中心化的公共分布式数据。

从POW到POS看区块链共识的发展

共识机制是区块链的灵魂。就像一个国家的法律,维系着区块链世界的正常运作。区块链最早的共识是工作量证明(POW),比特币和以太坊都是采用的工作量证明。现在流行的一个趋势是权益证明(POS)。以太坊2.0就会采用 POS 共识

如何分辨区块链传销项目?

我看了这个项目的白皮书等相关资料,这个项目将各种区块链领域的新概念糅合在一起,包装得华丽无比。整个白皮书对项目的技术细节没有任何描述和解释,对团队成员的介绍除了一堆外国人名字也没有任何参考连接

区块链 PoW 与 PoS 的纷争

有关注区块链的,肯定会经常看到这两个名词 -- PoW 与 PoS。但是很多人对他们的含义的理解存在很多偏差。那么他们的含义与区别是什么呢?简单而言,PoW 和 PoS 是 2 种不同的对记账权利的分配方式。

如何使用Vue.js 开发以太坊DApp

Vue 是一套在前端开发中广泛采用的用于构建用户界面的渐进式JavaScript框架。Vue 通过响应的数据绑定和组合的视图组件让界面开发变得非常的简单。这边文章来看看如何使用Vue开发以太坊DApp。

区块链与数据库到底有何不同?只是名字不一样吗?

区块链被诟病的一大原因,就是区块链分布式账本技术(DLT)已经被吹捧成了一剂包治百病的良药,从支付处理和供应链跟踪到数字身份,再到版权保护

区块链的六大层级结构

众所周知, 区块链 是 比特币 的底层技术,那么这个底层技术又是怎么分层级结构的呢?在前面我们介绍了区块链的四大核心技术是其独特的数据结构、分布式存储、密码学和共识机制。今天我们就来聊聊区块链结构的六个层级结构

点击更多...

内容以共享、参考、研究为目的,不存在任何商业目的。其版权属原作者所有,如有侵权或违规,请与小编联系!情况属实本人将予以删除!