区块链初体验

- 日理万妓 2022-03-28 03:37 228阅读 0赞

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**目录**

1 区块链是啥

2 区块链的最大特点

3 区块链链式结构

3.1 区块

3.2 链式结构

4 Hash哈希（散列）

5 Hash 的不可修改性

6 验证账本

7 区块链应用场景

8 实践（基于GO语言）

7.1 创建Block

7.2 创建Blockchain

7.3 创建Http Server

--------------------

# 1 区块链是啥 #

**一种特殊的分布式数据库**

因为比特币系统里的数据是用一个个区块存储的，然后通过hash的方式将一个一个区块连接，形成一个区块的链条，所以叫做区块链。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d5ZHlkMTEw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

区块链的主要作用是储存信息。任何需要保存的信息，都可以写入区块链，也可以从里面读取，所以它是**数据库**。

任何人都可以架设服务器，加入区块链网络，成为一个节点。区块链的世界里面，**没有中心节点**，每个节点都是平等的，都保存着整个数据库。你可以向任何一个节点，写入/读取数据，因为所有节点最后都会同步，保证区块链一致。

# 2 区块链的最大特点 #

分布式数据库并非新发明，市场上早有此类产品。但是，区块链有一个革命性特点。

**区块链没有管理员，它是彻底无中心的。**其他的数据库都有管理员，但是区块链没有。如果有人想对区块链添加审核，也实现不了，因为它的设计目标就是防止出现居于中心地位的管理当局。

正是因为无法管理，区块链才能做到无法被控制。否则一旦大公司大集团控制了管理权，他们就会控制整个平台，其他使用者就都必须听命于他们了。

但是，没有了管理员，人人都可以往里面写入数据，怎么才能保证数据是可信的呢？被坏人改了怎么办？请接着往下读，这就是区块链奇妙的地方。

# 3 区块链链式结构 #

## 3.1 区块 ##

区块链由一个个区块（block）组成。区块很像数据库的记录，每次写入数据，就是创建一个区块。

![20190109152302772.png][]

**区块头（Head）**：记录当前区块的头信息。

![2019010915381254.png][]

包含上一个区块的哈希值（PreHash），本区块体的哈希值（Hash），以及时间戳（TimeStamp）等等。

**区块体（Body）：**实际数据

![20190109153905451.png][]

## 3.2 链式结构 ##

![20190109153323488.png][]

区块链里的第一个区块由中本聪创建于2009年，被称为**创世区块**。它是区块链里面所有区块的共同祖先，这意味着你从任一区块，循链向后回溯，最终都将到达创世区块。

每一个节点都“知道”创世区块的哈希值、结构、被创建的时间和里面的一个交易。因此，每个节点都把该区块作为区块链的首区块，从而构建了一个安全的、可信的区块链的根。

**创世区块的哈希值**

> 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f

# 4 Hash哈希（散列） #

[数据结构检索（查找）之入土攻略（二）][Link 1]

把任意长度的输入key作为自变量，通过**hash函数（）**，变换成固定长度的输出，该输出就是**哈希值。**

**哈希值 = hash（key）**

区块链的哈希长度是256位，这就是说，不管原始内容是什么，最后都会计算出一个256位的二进制数字。而且可以保证，只要原始内容不同，对应的哈希一定是不同的。

# 5 Hash 的不可修改性 #

区块与哈希是一一对应的，每个区块的哈希都是针对"区块头"（Head）计算的。也就是说，把区块头的各项特征值，按照顺序连接在一起，组成一个很长的字符串，再对这个字符串计算哈希。

> Hash = SHA256(**区块头** )

上面就是区块哈希的计算公式，`SHA256`是区块链的哈希算法。

![20190109161559493.png][]

**举例说明：**  
Hash(张三借给李四100万，利息1%，1年后还本息 .....) = AC4635D34DEF  
账本上记录了AC4635D34DEF这样一条记录。

区块头包含很多内容，其中有当前区块的哈希，还有上一个区块的哈希。如果当前区块的哈希变了，或者上一个区块的哈希变了，一定会引起当前区块的哈希改变。

这一点对区块链有重大意义。

如果有人修改了一个区块，该区块的哈希就变了。为了让后面的区块还能连到它（因为下一个区块包含上一个区块的哈希），该人必须依次修改后面所有的区块，否则被改掉的区块就脱离区块链了。由于后面要提到的原因，哈希的计算很耗时，短时间内修改多个区块几乎不可能发生，除非有人掌握了全网51%以上的计算能力。

正是通过这种联动机制，区块链保证了自身的可靠性，数据一旦写入，就无法被篡改。这就像历史一样，发生了就是发生了，从此再无法改变。

# 6 验证账本 #

![20190109161700525.png][]

比如现在有这么一个账本，张三想搞点小手段，偷偷的把自己余额改为了300：

![20190109161712554.png][]

那么网络中就会出现一些假数据，如何确认张三修改了数据是假的数据呢？这就是比特币账本如何验证的问题。

hash函数登场！！！！

MD5是一个Hash函数。MD5可以用于校验下载文件是否出错：如果文件的数据有错误，那么文件的hash值就会和网站提供的正确的hash值不一样。这样就可以确定我们下载的文件是否出错。

同样的道理可以用在比特币账本校验中，对一个账本hash之后，就可以得到一个hash值

![20190109161903901.png][]

这样的hash值与其他数据保存下来，就形成了一个区块（也叫打包、记账、挖矿）

假如这时候来了第二个账本：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3d5ZHlkMTEw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

在对第二个账本进行Hash时，会传入第一个账本的Hash值，和第二个账本的原始数据一起进行Hash（就是通过这种方式将块与块相连接！）。如果hash值结果是正确的，就说明传入的hash值也是正确的。这样再将第二个账本的hash传入第三个账本，这样一直传递下去，产生第四个块，第五个块，第N个块...，连起来就成了区块链。

每个节点核对信息的时候，只需要核对最后一个区块的信息是否正确，如果最后一个区块的hash是正确的话，那么说明整个区块链的账本都是正确的，由此完成高效的验证。

# 7 区块链应用场景 #

![20190110170225805.png][]

# 8 实践（基于GO语言） #

[https://github.com/AustinDeng/BlockChain][https_github.com_AustinDeng_BlockChain]

func main(){
        bc := core.NewBlockchain()
        bc.sendData(data:"Send 1 BTC to Jacky")
        bc.sendData(data:"Send 1 EOSto Jack")
        bc.Print()
    }

## 7.1 创建Block ##

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  //当前区块哈希值
    
        Data string  //区块数据
    }
    
    func caculateHash(b Block) string{
        blockData := string(b.Index) + string(b.Timestamp) + string(b.PrevBlockHash) + string(b.Data)
        hashInBytes := sha256.Sum256([]byte(blockData))
        return hex.EncodeToString(hashInBytes[:])
    }
    
    func generateNewBlock(preBlock Block, data string) Block{
        newBlock := Block{}
        newBlock.Index = preBlock.Index + 1
        newBolck.PrevBlockHash = preBlock.Hash
        newBlock.Timestamp = time.Now().Unix()
        newBlock.Data = data
        newBlock.Hash = calculateHash(newBlock)
        return newBlock
    }
    
    //生成创世区块
    func generateGenesisBlock() Block{
        preBlock := Block{}
        preBlock.Index = -1
        preBlock.Hash = ""
        return generateNewBlock(preBlock, data:"Gensis Block") 
    }

## 7.2 创建Blockchain ##

type Blockchain struct{
        Block []*Block
    }
    
    func (bc *Blockchain) apendBlock(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(v:"invalid block")
        }
    }
    
    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
    }
    
    func (bc *Blockchain) SendData(data string){
        preBlock := bc.Blocks[len(bc.Blocks) - 1]
        newBlock := generateNewBlock(*preBlock, data)
        bc.apendBlock(&newBlock)
    }
    
    func NewBlockchain() *Blockchain{
        genesisBlock := generateGenesisBlock()
        blockchain := Blockchain{}
        blockchain.apendBlock(&genesisBlock)
        return &blockchain
    }
    
    func (bc *Blockchain) print(){
        for _, block := range bc.Blocks{
             fmt.Printf(format:"Index:%d\n", block.Index)
             fmt.Printf(format:"Prev.Hash:%d\n", block.PrevBlockHash)
             fmt.Printf(format:"Curr.Hash:%d\n", block.Hash)
             fmt.Printf(format:"Data:%d\n", block.Data)
             fmt.Printf(format:"Timestamp:%d\n", block.Timestamp)
        }
    }

## 7.3 创建Http Server ##

var blockchain *core.Blockchain
    
    func run(){
        http.HandleFunc(pattern:"/blockchain/get",blockchainGetHanle)
        http.HandleFunc(pattern:"/blockchain/write",blockchainWriteHanle)
        http.ListenAndServer(addr:"localhost:8888",handle:nil)
    }
    
    func blockchainGetHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request){
        bytes, error := json.Marshal(blockchain)
        if error != nil{
            http.Error(w, error.Error(), http.StatusInternalServerEoor)
            return
        }
        io.WriteString(w, string(bytes))
    }
    
    func blockchainWriterHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request){
        blockData := r.URL.Query().Get(key:"data")
        blockchain.sendData(blockData)
        blockchainGetHandler(w,r)
    }
    
    func main(){
        blockchain = core.NewBlockchain()
        run()
    }

--------------------

学习自：

[《区块链技术核心概念与原理讲解》][Link 2]

[《用GO语言构建自己的区块链》][GO]

[《私有区块链，我们一起GO》][GO 1]

[阮一峰《区块链入门教程》][Link 3]

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[20190109153323488.png]: /images/20220328/fd62fef0fd1f4dcf8efb2424671f9ab7.png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/wydyd110/article/details/82144549
[20190109161559493.png]: /images/20220328/327e97b58069429eaa114af05ae0bc04.png
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[https_github.com_AustinDeng_BlockChain]: https://github.com/AustinDeng/BlockChain
[Link 2]: https://www.imooc.com/learn/988
[GO]: https://www.imooc.com/learn/1011
[GO 1]: https://www.imooc.com/learn/1021
[Link 3]: http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/12/blockchain-tutorial.html