blockchain 区块链200行代码:在JavaScript实现的一个简单的例子

了解blockchain的概念很简单(区块链,交易链块):它是分布式的(即不是放置在同一台机器上,不同的网络设备上的)数据库支持主办记录日益增长的名单。但是,这也是容易混淆blockchain与我们试图帮他解决了目标 - 在人们心中的那一刻,这个词是相当强烈的交易,合同或智能cryptocurrency的概念有关。
只有在这里blockchain - 是不是一回事比特币,并理解链块的基本知识比它似乎更容易,尤其是在,它是基于源代码的情况下。在本文中,我们提出了建立与在JavaScript中200行代码的简单模型。这个项目,我们称之为NaiveChain的源代码,可以在GitHub上找到。第1部分和第2部分:如果您需要刷上它的功能,使用我们的备忘单,我们将使用标准的ECMAScript 6。

块结构

第一步 - 确定应包含块的元素。为简单起见,我们只包括最必要的:先前块的指数(指数),时间标记(时间戳),数据(数据),散列和散列,要录制,以保持电路的结构完整性。

  1. class Block {

  2. constructor(index, previousHash, timestamp, data, hash) {

  3. this.index = index;

  4. this.previousHash = previousHash.toString();

  5. this.timestamp = timestamp;

  6. this.data = data;

  7. this.hash = hash.toString();

  8. }

  9. }

散列单元

哈希块需要保持数据的完整性。在我们的例子,这适用于算法SHA-256。这种类型的散列是不相关的开采,因为在这种情况下,我们并没有用表现证明实施保护。

  1. var calculateHash = (index, previousHash, timestamp, data) => {

  2. return CryptoJS.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();

  3. };

产生单元

要生成块,我们需要知道前一个块的哈希,使我们在结构已经确定了元素的其余部分。数据由最终用户提供。

  1. var generateNextBlock = (blockData) => {

  2. var previousBlock = getLatestBlock();

  3. var nextIndex = previousBlock.index + 1;

  4. var nextTimestamp = new Date().getTime() / 1000;

  5. var nextHash = calculateHash(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData);

  6. return new Block(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData, nextHash);

  7. };

存储单元

使用blockchain 存储阵列。第一个块总是硬编码“创世纪块”。

  1. var getGenesisBlock = () => {

  2. return new Block(0, "0", 1465154705, "my genesis block!!", "816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7");

  3. };

  4. var blockchain = [getGenesisBlock()];

确认块的完整性

我们必须始终能够确认单元或电路的完整性。尤其是当你从其他单位新的单位,必须决定是否接受它们。

  1. var isValidNewBlock = (newBlock, previousBlock) => {

  2. if (previousBlock.index + 1 !== newBlock.index) {

  3. console.log('invalid index');

  4. return false;

  5. } else if (previousBlock.hash !== newBlock.previousHash) {

  6. console.log('invalid previoushash');

  7. return false;

  8. } else if (calculateHashForBlock(newBlock) !== newBlock.hash) {

  9. console.log(typeof (newBlock.hash) + ' ' + typeof calculateHashForBlock(newBlock));

  10. console.log('invalid hash: ' + calculateHashForBlock(newBlock) + ' ' + newBlock.hash);

  11. return false;

  12. }

  13. return true;

  14. };

选择链最长的

在电路块的顺序必须被明确指定,但是在发生冲突的情况下(例如,两个节点同时在同一生成的块和相同数量),我们选择电路,其中包含的块的数量较多。

  1. var replaceChain = (newBlocks) => {

  2. if (isValidChain(newBlocks) && newBlocks.length > blockchain.length) {

  3. console.log('Received blockchain is valid. Replacing current blockchain with received blockchain');

  4. blockchain = newBlocks;

  5. broadcast(responseLatestMsg());

  6. } else {

  7. console.log('Received blockchain invalid');

  8. }

  9. };

消息到其它网络节点

该网站的一个组成部分 - 与其他节点的数据交换。下列规则用于维护网络同步:
当一个节点产生新的单元,它会报告给网络;
当本机连接到新的盛宴,他要求有关最后生成的块信息;
当一个节点正面临着一个块,其中有一个指标比他还大,他增加了一个块到电路或请求的完整链条的信息。
自动搜索同龄人不执行,所有环节都手动添加。

单元的控制

用户应该能够以某种方式控制节点,通过将HTTP服务器解决。当与节点相互作用有以下功能:
打印所有单元的列表;
创建用户生成内容的新单元;
打印列表,或添加的节日。
互动的最直接的方式 - 通过卷曲:

一个节点上的所有块#名单
curl http://localhost:3001/blocks

架构

值得注意的是,该网站是指两个Web服务器:HTTP进行用户控制的装置和向所述的WebSocket HTTP来安装节点之间的P2P连接。

如下为js 200行代码

'use strict';
  1. var CryptoJS = require("crypto-js");

  2. var express = require("express");

  3. var bodyParser = require('body-parser');

  4. var WebSocket = require("ws");

  5. var http_port = process.env.HTTP_PORT || 3001;

  6. var p2p_port = process.env.P2P_PORT || 6001;

  7. var initialPeers = process.env.PEERS ? process.env.PEERS.split(',') : [];

  8. class Block {

  9. constructor(index, previousHash, timestamp, data, hash) {

  10. this.index = index;

  11. this.previousHash = previousHash.toString();

  12. this.timestamp = timestamp;

  13. this.data = data;

  14. this.hash = hash.toString();

  15. }

  16. }

  17. var sockets = [];

  18. var MessageType = {

  19. QUERY_LATEST: 0,

  20. QUERY_ALL: 1,

  21. RESPONSE_BLOCKCHAIN: 2

  22. };

  23. var getGenesisBlock = () => {

  24. return new Block(0, "0", 1465154705, "my genesis block!!", "816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7");

  25. };

  26. var blockchain = [getGenesisBlock()];

  27. var initHttpServer = () => {

  28. var app = express();

  29. app.use(bodyParser.json());

  30. app.get('/blocks', (req, res) => res.send(JSON.stringify(blockchain)));

  31. app.post('/mineBlock', (req, res) => {

  32. var newBlock = generateNextBlock(req.body.data);

  33. addBlock(newBlock);

  34. broadcast(responseLatestMsg());

  35. console.log('block added: ' + JSON.stringify(newBlock));

  36. res.send();

  37. });

  38. app.get('/peers', (req, res) => {

  39. res.send(sockets.map(s => s._socket.remoteAddress + ':' + s._socket.remotePort));

  40. });

  41. app.post('/addPeer', (req, res) => {

  42. connectToPeers([req.body.peer]);

  43. res.send();

  44. });

  45. app.listen(http_port, () => console.log('Listening http on port: ' + http_port));

  46. };

  47. var initP2PServer = () => {

  48. var server = new WebSocket.Server({port: p2p_port});

  49. server.on('connection', ws => initConnection(ws));

  50. console.log('listening websocket p2p port on: ' + p2p_port);

  51. };

  52. var initConnection = (ws) => {

  53. sockets.push(ws);

  54. initMessageHandler(ws);

  55. initErrorHandler(ws);

  56. write(ws, queryChainLengthMsg());

  57. };

  58. var initMessageHandler = (ws) => {

  59. ws.on('message', (data) => {

  60. var message = JSON.parse(data);

  61. console.log('Received message' + JSON.stringify(message));

  62. switch (message.type) {

  63. case MessageType.QUERY_LATEST:

  64. write(ws, responseLatestMsg());

  65. break;

  66. case MessageType.QUERY_ALL:

  67. write(ws, responseChainMsg());

  68. break;

  69. case MessageType.RESPONSE_BLOCKCHAIN:

  70. handleBlockchainResponse(message);

  71. break;

  72. }

  73. });

  74. };

  75. var initErrorHandler = (ws) => {

  76. var closeConnection = (ws) => {

  77. console.log('connection failed to peer: ' + ws.url);

  78. sockets.splice(sockets.indexOf(ws), 1);

  79. };

  80. ws.on('close', () => closeConnection(ws));

  81. ws.on('error', () => closeConnection(ws));

  82. };

  83. var generateNextBlock = (blockData) => {

  84. var previousBlock = getLatestBlock();

  85. var nextIndex = previousBlock.index + 1;

  86. var nextTimestamp = new Date().getTime() / 1000;

  87. var nextHash = calculateHash(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData);

  88. return new Block(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData, nextHash);

  89. };

  90. var calculateHashForBlock = (block) => {

  91. return calculateHash(block.index, block.previousHash, block.timestamp, block.data);

  92. };

  93. var calculateHash = (index, previousHash, timestamp, data) => {

  94. return CryptoJS.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();

  95. };

  96. var addBlock = (newBlock) => {

  97. if (isValidNewBlock(newBlock, getLatestBlock())) {

  98. blockchain.push(newBlock);

  99. }

  100. };

  101. var isValidNewBlock = (newBlock, previousBlock) => {

  102. if (previousBlock.index + 1 !== newBlock.index) {

  103. console.log('invalid index');

  104. return false;

  105. } else if (previousBlock.hash !== newBlock.previousHash) {

  106. console.log('invalid previoushash');

  107. return false;

  108. } else if (calculateHashForBlock(newBlock) !== newBlock.hash) {

  109. console.log(typeof (newBlock.hash) + ' ' + typeof calculateHashForBlock(newBlock));

  110. console.log('invalid hash: ' + calculateHashForBlock(newBlock) + ' ' + newBlock.hash);

  111. return false;

  112. }

  113. return true;

  114. };

  115. var connectToPeers = (newPeers) => {

  116. newPeers.forEach((peer) => {

  117. var ws = new WebSocket(peer);

  118. ws.on('open', () => initConnection(ws));

  119. ws.on('error', () => {

  120. console.log('connection failed')

  121. });

  122. });

  123. };

  124. var handleBlockchainResponse = (message) => {

  125. var receivedBlocks = JSON.parse(message.data).sort((b1, b2) => (b1.index - b2.index));

  126. var latestBlockReceived = receivedBlocks[receivedBlocks.length - 1];

  127. var latestBlockHeld = getLatestBlock();

  128. if (latestBlockReceived.index > latestBlockHeld.index) {

  129. console.log('blockchain possibly behind. We got: ' + latestBlockHeld.index + ' Peer got: ' + latestBlockReceived.index);

  130. if (latestBlockHeld.hash === latestBlockReceived.previousHash) {

  131. console.log("We can append the received block to our chain");

  132. blockchain.push(latestBlockReceived);

  133. broadcast(responseLatestMsg());

  134. } else if (receivedBlocks.length === 1) {

  135. console.log("We have to query the chain from our peer");

  136. broadcast(queryAllMsg());

  137. } else {

  138. console.log("Received blockchain is longer than current blockchain");

  139. replaceChain(receivedBlocks);

  140. }

  141. } else {

  142. console.log('received blockchain is not longer than received blockchain. Do nothing');

  143. }

  144. };

  145. var replaceChain = (newBlocks) => {

  146. if (isValidChain(newBlocks) && newBlocks.length > blockchain.length) {

  147. console.log('Received blockchain is valid. Replacing current blockchain with received blockchain');

  148. blockchain = newBlocks;

  149. broadcast(responseLatestMsg());

  150. } else {

  151. console.log('Received blockchain invalid');

  152. }

  153. };

  154. var isValidChain = (blockchainToValidate) => {

  155. if (JSON.stringify(blockchainToValidate[0]) !== JSON.stringify(getGenesisBlock())) {

  156. return false;

  157. }

  158. var tempBlocks = [blockchainToValidate[0]];

  159. for (var i = 1; i < blockchainToValidate.length; i++) {

  160. if (isValidNewBlock(blockchainToValidate[i], tempBlocks[i - 1])) {

  161. tempBlocks.push(blockchainToValidate[i]);

  162. } else {

  163. return false;

  164. }

  165. }

  166. return true;

  167. };

  168. var getLatestBlock = () => blockchain[blockchain.length - 1];

  169. var queryChainLengthMsg = () => ({'type': MessageType.QUERY_LATEST});

  170. var queryAllMsg = () => ({'type': MessageType.QUERY_ALL});

  171. var responseChainMsg = () =>({

  172. 'type': MessageType.RESPONSE_BLOCKCHAIN, 'data': JSON.stringify(blockchain)

  173. });

  174. var responseLatestMsg = () => ({

  175. 'type': MessageType.RESPONSE_BLOCKCHAIN,

  176. 'data': JSON.stringify([getLatestBlock()])

  177. });

  178. var write = (ws, message) => ws.send(JSON.stringify(message));

  179. var broadcast = (message) => sockets.forEach(socket => write(socket, message));

  180. connectToPeers(initialPeers);

  181. initHttpServer();

  182. initP2PServer();

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