Java实现区块链 --- 代码篇
2024-05-08 23:28:05
首先弄清楚需要哪些信息
自身的hash值，上一个区块的hash值，保存的数据信息，时间戳，随机数。
创建一个Block类
package blockChain;import java.util.Date;/*** @author WuYongheng* @date 2022/10/22* @description*/
public class Block {public String hash;public String previousHash;private String data;private long timeStamp;private int nonce;/*** 区块构造函数** @param previousHash* @param data*/public Block(String data, String previousHash) {this.previousHash = previousHash;this.data = data;this.timeStamp = new Date().getTime();this.hash = calculateHash();}/*** 计算区块的hash值，使用SHA256加密算法* nonce每加一次，都会调用一次applySha256()方法** @return calculateHash*/private String calculateHash() {String calculateHash = StringUtil.applySha256(previousHash+ Long.toString(timeStamp)+ data+ Integer.toString(nonce));return calculateHash;}/*** 通过随机数nonce的递增，不断地尝试，得到符合要求的哈希值，使用SHA256加密* 人为制造哈希碰撞的可能性很低，可以认为随机数是唯一的** @param difficulty 困难度，表示哈希值的开头有多少个零*/public void mineBlock(int difficulty) {String target = StringUtil.getDifficultyString(difficulty);while (!hash.substring(0, difficulty).equals(target)) {nonce++;hash = calculateHash();}System.out.println("Block Mined!!! : " + hash);}}
创建一个工具类
需要手动添加一下gson的jar包
package blockChain;import com.google.gson.GsonBuilder;import java.security.MessageDigest;/*** @author WuYongheng* @date 2022/10/22* @description 工具类，负责加密，返回‘困难度’个零，解析json数据*/
public class StringUtil {/*** for循环的解释：0xff & hash[i]** @param input 未加密的字符串* @return 加密之后的字符串*/public static String applySha256(String input) {try {MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
// 传入需要计算的字符串，把输入变成ascii值byte[] hash = digest.digest(input.getBytes("UTF-8"));StringBuffer hexString = new StringBuffer();for (int i = 0; i < hash.length; i++) {String hex = Integer.toHexString(0xff & hash[i]);if (hex.length() == 1) {hexString.append('0');} hexString.append(hex);}return hexString.toString();} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);}}/*** 困难度是多少，就返回多少个零* 比如 difficulty=6 返回 000000* @param difficulty 困难度* @return 一个字符串*/public static String getDifficultyString(int difficulty) {return new String(new char[difficulty]).replace('\0', '0');}/*** 将数据以json的格式显示* @param o* @return*/public static String getJson(Object o) {return new GsonBuilder().setPrettyPrinting().create().toJson(o);}}
单独解释一下for循环
for (int i = 0; i < hash.length; i++) {String hex = Integer.toHexString(0xff & hash[i]);if (hex.length() == 1) {hexString.append('0');} hexString.append(hex);}理解：0xff & hash[i] 与 操作 hexString.append('0') 补零操作
有了这两步，就能确保得到一共64位的哈希值，每一位上的数可以转换成4位2进制数，比如a转换成1010，64*4一共256位0和1组成的哈希值。
创建一个测试类
package blockChain;import java.util.ArrayList;/*** @author WuYongheng* @date 2022/10/22* @description 测试类*/
public class TestBlockChain {public static ArrayList<Block> blockchain = new ArrayList<Block>();// 设置挖矿困难度为5，会体现在哈希值，以5个0开头，困难度越大，计算花的时间越多public static int difficulty = 5;/*** 手动创建3个区块，将区块的内容以json的格式展示* @param args*/public static void main(String[] args) {System.out.println("Trying to Mine block 1... ");// 创世块，前一个区块的哈希值为 0addBlock(new Block("Hi im the first block", "0"));System.out.println("Trying to Mine block 2... ");addBlock(new Block("Yo im the second block", blockchain.get(blockchain.size() - 1).hash));System.out.println("Trying to Mine block 3... ");addBlock(new Block("Hey im the third block", blockchain.get(blockchain.size() - 1).hash));String blockchainJson = StringUtil.getJson(blockchain);System.out.println("\nThe block chain: ");System.out.println(blockchainJson);}/*** 创建新的区块* @param newBlock*/private static void addBlock(Block newBlock) {newBlock.mineBlock(difficulty);blockchain.add(newBlock);}
}
结果
"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\bin\java.exe" "-javaagent:D:\devenv\IntelliJ IDEA 2021.1.1\lib\idea_rt.jar=51144:D:\devenv\IntelliJ IDEA 2021.1.1\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath "C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\charsets.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\deploy.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\cldrdata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\dnsns.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\jaccess.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\jfxrt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\localedata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\nashorn.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\sunec.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\ext\zipfs.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\javaws.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\jfr.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\jfxswt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\jsse.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\management-agent.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\plugin.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_221\jre\lib\rt.jar;D:\code\before\csdncode\out\production\CSDNcode;C:\Users\Administrator\Desktop\学习笔记\老刘\jar包\gson-2.8.2.jar" blockChain.TestBlockChain
Trying to Mine block 1...
Block Mined!!! : 0000071d5ed7e99267ffbe73df5b01affe62928347bbe4032187f20fac1c8bb0
Trying to Mine block 2...
Block Mined!!! : 00000015080301d4e8a24786cc9ed85949fc96607d28373e04dfd5dd003a0233
Trying to Mine block 3...
Block Mined!!! : 0000096564160a2b6758839900780138760fb210044cb8685715646e4b511534The block chain:
[{"hash": "0000071d5ed7e99267ffbe73df5b01affe62928347bbe4032187f20fac1c8bb0","previousHash": "0","data": "Hi im the first block","timeStamp": 1666431244665,"nonce": 1214985},{"hash": "00000015080301d4e8a24786cc9ed85949fc96607d28373e04dfd5dd003a0233","previousHash": "0000071d5ed7e99267ffbe73df5b01affe62928347bbe4032187f20fac1c8bb0","data": "Yo im the second block","timeStamp": 1666431246529,"nonce": 656899},{"hash": "0000096564160a2b6758839900780138760fb210044cb8685715646e4b511534","previousHash": "00000015080301d4e8a24786cc9ed85949fc96607d28373e04dfd5dd003a0233","data": "Hey im the third block","timeStamp": 1666431247645,"nonce": 157564}
]Process finished with exit code 0
使用在线加密工具验证
以第一个区块为例
源码地址
https://gitee.com/ipkiss/csdncode
参考
sunny_ice
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