0 介绍

学习目标：1、理解什么是区块链；2、掌握区块链基本结构；3、构建区块链基本模型；

  • 理论部分：1、区块链七层架构模型；2、区块链链式结构；
  • 实践部分：1、创建区块；2、创建区块的“链”；3、访问区块链；

开发环境：GoLand （付费，学生可以申请免费，需要提供证明）
区块链的理论基础部分可以参考我写的其他博客，本文主要介绍实践。

  • 没有Go语言基础: 10min快速入门 video

开源代码：https://github.com/hexbo/go-blockchain-demo
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1 区块链理论基础




数据层

hash

hash函数的特点：单向性、确定性、隐蔽性、抗篡改、抗碰撞；

区块链最基本的技术是hash，这里给出用go写的一个hash的demo:

package mainimport ("crypto/sha256""encoding/hex""log")func calcHash(toBeHashed string) string {hashInBytes := sha256.Sum256([]byte(toBeHashed))hashInStr := hex.EncodeToString(hashInBytes[:])log.Printf("%s %s", toBeHashed, hashInStr)return hashInStr}func main() {calcHash("test1")}

如果不熟悉Go，关于上述代码可能会有以下问题：

  • Go语言字符串string和字节数组[]byte 类型转换问题：【Golang】字符咋存？utf8咋编码？string啥结构？、golang中字符串与数组，切片的转换

  • Go语言数组、切片的转换问题：数组和切片的相互转换
    说明：sha256返回的是[32]byte,通过hashInBytes[:]将数组类型转为slice即[]byte

  • Go语言数组/切片传参问题：【Go基础】Go中数组传参的几种方式、Golang 数组（切片）的值传递与引用传递

2 从0到1实现区块链模型

组成部分：1.实现区块和链式结构；2.实现一个简单的HTTP Server，对外暴露读写接口；

说明：Go语言函数名大小写：小写代表方法只能在当前包使用，是私有方法，大写代表公有方法。

区块 Block

package coreimport ("crypto/sha256""encoding/hex""time")type Block struct {Index         int64  // 区块编号Timestamp     int64  // 区块时间戳PrevBlockHash string // 上一个区块哈希值Hash          string // 当前区块哈希Data          string // 区块数据}func calculateHash(b Block) string {blockData := string(b.Index) + string(b.Timestamp) + b.PrevBlockHash + b.DatahashInBytes := sha256.Sum256([]byte(blockData))return hex.EncodeToString(hashInBytes[:])}func GenerateNewBlock(preBlock Block, data string) Block {newBlock := Block{}newBlock.Index = preBlock.Index + 1newBlock.PrevBlockHash = preBlock.HashnewBlock.Timestamp = time.Now().Unix()newBlock.Data = datanewBlock.Hash = calculateHash(newBlock)return newBlock}func GenerateGenesisBlock() Block {preBlock := Block{}preBlock.Index = -1preBlock.Hash = ""return GenerateNewBlock(preBlock, "Genesis Block")}

链式结构

代码说明：参数名在函数前是结构函数的语法，类似C++的类成员函数，GO里都是绑定到结构体上的。

package coreimport ("fmt""log")type Blockchain struct {Blocks []*Block}func NewBlockchain() *Blockchain {genesisBlock := GenerateGenesisBlock()blockchain := Blockchain{}blockchain.AppendBlock(&genesisBlock)return &blockchain}func (bc *Blockchain) SendData(data string) {preBlock := bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]newBlock := GenerateNewBlock(*preBlock, data)bc.AppendBlock(&newBlock)}func (bc *Blockchain) AppendBlock(newBlock *Block) {if len(bc.Blocks) == 0 {bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock)return}if isValid(*newBlock, *bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]) {bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock)} else {log.Fatal("invalid block")}}func (bc *Blockchain) Print() {for _, block := range bc.Blocks {fmt.Printf("Index: %d\n", block.Index)fmt.Printf("PrevHash: %s\n", block.PrevBlockHash)fmt.Printf("CurrHash: %s\n", block.Hash)fmt.Printf("Data: %s\n", block.Data)fmt.Printf("Timestamp: %d\n", block.Timestamp)}}func isValid(newBlock Block, oldBlock Block) bool {if newBlock.Index-1 != oldBlock.Index {return false}if newBlock.PrevBlockHash != oldBlock.Hash {return false}if calculateHash(newBlock) != newBlock.Hash {return false}return true}

【问题】如下代码: 这里的len函数在这里不会冗余吗？
C的strlen需要对char数组遍历一遍，因此相当于O(n)的复杂度，不是O(1)，不清楚Go的len函数

if isValid(*newBlock, *bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]) {

说明：参考上面给出的一个关于go string存储的问题，go在字符串指针开头存了字符串长度数据，而不是在末尾存’\0’，所以应该是可以O(1)查询。

CMD验证

package mainimport "go-blockchain/core"func main() {bc := core.NewBlockchain()bc.SendData("Send 1 BTC to Alice")bc.SendData("Send 1 EOS to Bob")bc.Print()}

HTTP RPC读写

package mainimport ("encoding/json""go-blockchain/core""io""net/http")var blockchain *core.Blockchainfunc run() {http.HandleFunc("/blockchain/get", blockchainGetHandler)http.HandleFunc("/blockchain/write", blockchainWriteHandler)http.ListenAndServe("localhost:8888", nil)}func blockchainGetHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {bytes, error := json.Marshal(blockchain)if error != nil {http.Error(w, error.Error(), http.StatusInternalServerError)return}io.WriteString(w, string(bytes))}func blockchainWriteHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {blockData := r.URL.Query().Get("data")blockchain.SendData(blockData)blockchainGetHandler(w, r)}func main() {blockchain = core.NewBlockchain()run()}

运行后访问localhost:8888/blockchain/get可以查看当前区块数据，访问/write?data=”xxxx”可以写数据

Reference

  1. video