区块链技术实现只需180行go代码!
区块链技术实现只需180行go代码!
通过本文,你将可以使用Go创建自己的区块链、理解哈希函数是如何保持区块链的完整性、掌握如何创造并添加新的块、实现多个节点通过竞争生成块、通过浏览器来查看整个链、了解所有其他关于区块链的基础知识。
如果你希望马上开始学习以太坊DApp开发,可以访问汇智网提供的出色的在线互动教程:
- 以太坊DApp实战开发入门
- 去中心化电商DApp实战开发
但是,文章中将不会涉及工作量证明算法(PoW)以及权益证明算法(PoS)这类的共识算法,同时为了让你更清楚得查看区块链以及块的添加,我们将网络交互的过程简化了,关于 P2P 网络比如“全网广播”这个过程等内容将在后续文章中补上。
开发环境
我们假设你已经具备一点 Go 语言的开发经验。在安装和配置 Go 开发环境后之后,我们还要获取以下一些依赖:
~$ go get github.com/davecgh/go-spew/spew
- 1
spew
可以帮助我们在终端中中直接查看 struct 和 slice 这两种数据结构。
~$ go get github.com/gorilla/mux
- 1
Gorilla 的 mux
包非常流行, 我们用它来写 web handler。
~$ go get github.com/joho/godotenv
- 1
godotenv
可以帮助我们读取项目根目录中的.env
配置文件,这样就不用将 http端口之类的配置硬编码进代码中了。比如像这样:
ADDR=8080
- 1
接下来,我们创建一个 main.go
文件。之后的大部分工作都围绕这个文件,开始写代码吧!
导入依赖包
我们将所有的依赖包以声明的方式导入进去:
package mainimport ("crypto/sha256""encoding/hex""encoding/json""io""log""net/http""os""time""github.com/davecgh/go-spew/spew""github.com/gorilla/mux""github.com/joho/godotenv"
)
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
数据模型
接着我们来定义一个结构体,它代表组成区块链的每一个块的数据模型:
type Block struct {Index intTimestamp stringBPM intHash stringPrevHash string
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- Index 是这个块在整个链中的位置
- Timestamp 显而易见就是块生成时的时间戳
- Hash 是这个块通过 SHA256 算法生成的散列值
- PrevHash 代表前一个块的 SHA256 散列值
- BPM 每分钟心跳数,也就是心率
接着,我们再定义一个结构表示整个链,最简单的表示形式就是一个 Block 的 slice:
var Blockchain []Block
- 1
我们使用散列算法(SHA256)来确定和维护链中块和块正确的顺序,确保每一个块的 PrevHash 值等于前一个块中的 Hash 值,这样就以正确的块顺序构建出链:
散列和生成新块
我们为什么需要散列?主要是两个原因:
- 在节省空间的前提下去唯一标识数据。散列是用整个块的数据计算得出,在我们的例子中,将整个块的数据通过 SHA256 计算成一个定长不可伪造的字符串。
- 维持链的完整性。通过存储前一个块的散列值,我们就能够确保每个块在链中的正确顺序。任何对数据的篡改都将改变散列值,同时也就破坏了链。以我们从事的医疗健康领域为例,比如有一个恶意的第三方为了调整“人寿险”的价格,而修改了一个或若干个块中的代表不健康的 BPM 值,那么整个链都变得不可信了。
我们接着写一个函数,用来计算给定的数据的 SHA256 散列值:
func calculateHash(block Block) string {record := string(block.Index) + block.Timestamp + string(block.BPM) + block.PrevHashh := sha256.New()h.Write([]byte(record))hashed := h.Sum(nil)return hex.EncodeToString(hashed)
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
这个 calculateHash 函数接受一个块,通过块中的 Index,Timestamp,BPM,以及 PrevHash 值来计算出 SHA256 散列值。接下来我们就能编写一个生成块的函数:
func generateBlock(oldBlock Block, BPM int) (Block, error) {var newBlock Blockt := time.Now()newBlock.Index = oldBlock.Index + 1newBlock.Timestamp = t.String()newBlock.BPM = BPMnewBlock.PrevHash = oldBlock.HashnewBlock.Hash = calculateHash(newBlock)return newBlock, nil
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
其中,Index 是从给定的前一块的 Index 递增得出,时间戳是直接通过 time.Now() 函数来获得的,Hash 值通过前面的 calculateHash 函数计算得出,PrevHash 则是给定的前一个块的 Hash 值。
校验块
搞定了块的生成,接下来我们需要有函数帮我们判断一个块是否有被篡改。检查 Index 来看这个块是否正确得递增,检查 PrevHash 与前一个块的 Hash 是否一致,再来通过 calculateHash 检查当前块的 Hash 值是否正确。通过这几步我们就能写出一个校验函数:
func isBlockValid(newBlock, oldBlock Block) bool {if oldBlock.Index+1 != newBlock.Index {return false}if oldBlock.Hash != newBlock.PrevHash {return false}if calculateHash(newBlock) != newBlock.Hash {return false}return true
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
除了校验块以外,我们还会遇到一个问题:两个节点都生成块并添加到各自的链上,那我们应该以谁为准?这里的细节我们留到下一篇文章,
这里先让我们记住一个原则:始终选择最长的链:
通常来说,更长的链表示它的数据(状态)是更新的,所以我们需要一个函数能帮我们将本地的过期的链切换成最新的链:
func replaceChain(newBlocks []Block) {if len(newBlocks) > len(Blockchain) {Blockchain = newBlocks}
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
到这一步,我们基本就把所有重要的函数完成了。接下来,我们需要一个方便直观的方式来查看我们的链,包括数据及状态。通过浏览器查看 web 页面可能是最合适的方式!
Web 服务
我猜你一定对传统的 web 服务及开发非常熟悉,所以这部分你肯定一看就会。
借助 Gorilla/mux 包,我们先写一个函数来初始化我们的 web 服务:
func run() error {mux := makeMuxRouter()httpAddr := os.Getenv("ADDR")log.Println("Listening on ", os.Getenv("ADDR"))s := &http.Server{Addr: ":" + httpAddr,Handler: mux,ReadTimeout: 10 * time.Second,WriteTimeout: 10 * time.Second,MaxHeaderBytes: 1 << 20,}if err := s.ListenAndServe(); err != nil {return err}return nil
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
其中的端口号是通过前面提到的 .env 来获得,再添加一些基本的配置参数,这个 web 服务就已经可以 listen and serve 了!
接下来我们再来定义不同 endpoint 以及对应的 handler。例如,对“/”的 GET 请求我们可以查看整个链,“/”的 POST 请求可以创建块。
func makeMuxRouter() http.Handler {muxRouter := mux.NewRouter()muxRouter.HandleFunc("/", handleGetBlockchain).Methods("GET")muxRouter.HandleFunc("/", handleWriteBlock).Methods("POST")return muxRouter
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
GET 请求的 handler:
func handleGetBlockchain(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {bytes, err := json.MarshalIndent(Blockchain, "", " ")if err != nil {http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)return}io.WriteString(w, string(bytes))
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
为了简化,我们直接以 JSON 格式返回整个链,你可以在浏览器中访问 localhost:8080 或者 127.0.0.1:8080 来查看(这里的8080就是你在 .env 中定义的端口号 ADDR)。
POST 请求的 handler 稍微有些复杂,我们先来定义一下 POST 请求的 payload:
type Message struct {BPM int
}
- 1
- 2
- 3
再看看 handler 的实现:
func handleWriteBlock(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {var m Messagedecoder := json.NewDecoder(r.Body)if err := decoder.Decode(&m); err != nil {respondWithJSON(w, r, http.StatusBadRequest, r.Body)return}defer r.Body.Close()newBlock, err := generateBlock(Blockchain[len(Blockchain)-1], m.BPM)if err != nil {respondWithJSON(w, r, http.StatusInternalServerError, m)return}if isBlockValid(newBlock, Blockchain[len(Blockchain)-1]) {newBlockchain := append(Blockchain, newBlock)replaceChain(newBlockchain)spew.Dump(Blockchain)}respondWithJSON(w, r, http.StatusCreated, newBlock)}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
我们的 POST 请求体中可以使用上面定义的 payload,比如:
{"BPM":75}
- 1
还记得前面我们写的 generateBlock 这个函数吗?它接受一个“前一个块”参数,和一个 BPM 值。POST handler 接受请求后就能获得请求体中的 BPM 值,接着借助生成块的函数以及校验块的函数就能生成一个新的块了!
除此之外,你也可以:
- 使用spew.Dump 这个函数可以以非常美观和方便阅读的方式将 struct、slice 等数据打印在控制台里,方便我们调试。
- 测试 POST 请求时,可以使用 POSTMAN 这个 chrome 插件,相比 curl它更直观和方便。
POST 请求处理完之后,无论创建块成功与否,我们需要返回客户端一个响应:
func respondWithJSON(w http.ResponseWriter, r *http.Request, code int, payload interface{}) {response, err := json.MarshalIndent(payload, "", " ")if err != nil {w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)w.Write([]byte("HTTP 500: Internal Server Error"))return}w.WriteHeader(code)w.Write(response)
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
快要大功告成了。
接下来,我们把这些关于区块链的函数,web 服务的函数“组装”起来:
func main() {err := godotenv.Load()if err != nil {log.Fatal(err)}go func() {t := time.Now()genesisBlock := Block{0, t.String(), 0, "", ""}spew.Dump(genesisBlock)Blockchain = append(Blockchain, genesisBlock)}()log.Fatal(run())
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
这里的 genesisBlock (创世块)是 main 函数中最重要的部分,通过它来初始化区块链,毕竟第一个块的 PrevHash 是空的。
哦耶!完成了
可以从这里获得完整的代码:Github repo
让我们来启动它:
~$ go run main.go
- 1
在终端中,我们可以看到 web 服务器启动的日志信息,并且打印出了创世块的信息:
接着我们打开浏览器,访问 localhost:8080 这个地址,我们可以看到页面中展示了当前整个区块链的信息(当然,目前只有一个创世块):
接着,我们再通过 POSTMAN 来发送一些 POST 请求:
刷新刚才的页面,现在的链中多了一些块,正是我们刚才生成的,同时你们可以看到,块的顺序和散列值都正确。
总结
刚刚我们完成了一个自己的区块链,虽然很简单(陋),但它具备块生成、散列计算、块校验等基本能力。接下来你就可以继续深入的学习
区块链的其他重要知识,比如工作量证明、权益证明这样的共识算法,或者是智能合约、Dapp、侧链等等。
目前这个实现中不包括任何 P2P 网络的内容,我们会在下一篇文章中补充这部分内容,当然,我们鼓励你在这个基础上自己实践一遍!
原文:180行go代码让你彻底理解区块链是什么
区块链技术实现只需180行go代码!相关推荐
- bert获得词向量_只需几行 Python 代码,即可用 BERT 玩转词嵌入!
作者 | Anirudh_S 译者 | Sambodhi 编辑 | 张之栋 AI 前线导读: 在自然语言处理领域中,诞生于 2018 年末的 BERT 非常的"火热".强悍如 BE ...
- python目标识别代码_利用ImageAI库只需几行python代码超简实现目标检测
什么是目标检测 目标检测关注图像中特定的物体目标,需要同时解决解决定位(localization) + 识别(Recognition).相比分类,检测给出的是对图片前景和背景的理解,我们需要从背景中分 ...
- python的控件text的文本属性_只需6行Python代码就给图片加上水印——你一看就会了...
大家在做项目开发的过程中,会不会经常遇到需要处理图片却没有快速有效的工具的情况呢?比如客户需要给图片加上水印,你可能会用到PS这些高级软件去处理,这样虽然有效果但是需要相对较长的时间:作为程序猿,你一 ...
- 竟可如此轻松解决,PDF 转 Word只需几行 Python 代码
PDF转Word是一个古老的话题,其难点在于建立从PDF基于元素位置的格式到Word基于内容的格式的映射. PDF文档实际并不存在段落.表格的概念,PDF转Word要做的就是将PDF文档中" ...
- 只需数行python代码就可鉴定黄图的小程序
最近学习到PIL,这是一个处理图片的神器,API调用非常简单,若你需要写校验码,压缩图片都可用它处理. 这里写了鉴黄小程序,算法很简陋,计算皮肤颜色的像素占比,若超过30%则为黄图(当然专业的算法肯定 ...
- python好看图案的编程代码_只需15行Python代码,实现图像定位功能
引言本教程使用的环境:Windows 10 + Python 3.6 数据源:The Oxford-IIIT Pet Dataset 需要的第三方库:import tensorflow as tf i ...
- 视频创作没有音效素材?只需16行Python代码让你用都用不完,步骤非常详细
文章目录 序言 环境/模块/目标 1.目标 2.开发环境 3.模块 流程讲解 全部代码 序言 作为当代新青年,应该多少会点短视频制作吧? 哈哈,那当代自媒体创作者好了~ 制作视频的时候,多少需要一些搞 ...
- 36氪专访 | Tripio CEO沈巍:在OTA行业,区块链技术只适合创业公司
在传统行业中,常有区块链技术的落地者试图加入已经拥挤不堪的中心化赛道,他们是否有胜算? 近日,36氪记者专访了Tripio的联合创始人及CEO沈巍.作为原艺龙旅行网无线业务高级副总裁.互联网连续创业者 ...
- 区块链技术在金融行业的应用与风险管理
近年来,随着我国数字经济飞速发展,区块链技术已开始广泛应用,全面融入社会经济发展体系之中,成为继大数据.人工智能.云计算的又一新型技术领域.区块链技术本身具有去中心化.分布式存储.防篡改.可追溯等特性 ...
最新文章
- 实现简单的注解型MVC框架 —— 低配SpringMVC
- 国产品牌“爱国者”首次杀入数码相机十强
- hbase 用户名密码_HBase开源 | HBase表管理系统HBaseManager2.0.2
- Struts2(三)
- delphi延时 4种方法
- 2021 年电工杯 B 题
- GmSSL3.0 在Android上的命令行风格封装
- R语言建立VAR模型分析联合内生变量的动态关系
- Linux下常用软件大比拼
- 软件工程基础篇(五):结构化程序分析SA+结构化程序设计SP+详细设计
- Excel绘制CDF图
- Linux基础命令与操作
- 李飞飞在谷歌开发者大会宣布谷歌AI中国中心正式成立
- 手机app网易邮箱服务器设置,苹果手机iphone怎么设置网易邮箱 iphone设置网易邮箱教程【步骤】...
- jpeg图像质量参数及icc信息提取
- unity软粒子softparticle仿真实现
- 在受控主机上创建文件或目录
- 目前市面上流行的几种VR头盔设备介绍
- Anaconda matplotlib中文乱码解决
- 微信公众号添加自定义菜单