200 行代码实现一个简单的区块链

怼烎@ 2022-04-25 04:02 276阅读 0赞

区块链的基础概念很简单：一个分布式数据库，存储一个不断加长的 list，list 中包含着许多有序的记录。然而，在通常情况下，当我们谈到区块链的时候也会谈起使用区块链来解决的问题，这两者很容易混淆。像流行的比特币和以太坊这样基于区块链的项目就是这样。“区块链”这个术语通常和像交易、智能合约、加密货币这样的概念紧紧联系在一起。

这就令理解区块链变得不必要得复杂起来，特别是当你想理解源码的时候。下面我将通过 200 行 JS 实现的超级简单的区块链来帮助大家理解它，我给这段代码起名为 NaiveChain。

### 块结构 ###

第一个逻辑步骤是决定块结构。为了保证事情尽可能的简单，我们只选择最必要的部分：index（下标）、timestamp（时间戳）、data（数据）、hash（哈希值）和 previous hash（前置哈希值）。

![63918611ly1femgx7dzc6j20m8057q3v.jpg][]

这个块中必须能找到前一个块的哈希值，以此来保证整条链的完整性。

### 块哈希 ###

为了保存完整的数据，必须哈希区块。SHA-256会对块的内容进行加密，记录这个值应该和“挖矿”毫无关系，因为这里不需要解决工作量证明的问题。

### 块的生成 ###

要生成一个块，必须知道前一个块的哈希值，然后创造其余所需的内容（= index, hash, data and timestamp）。块的data部分是由终端用户所提供的。

### 块的存储 ###

内存中的Javascript数组被用于存储区块链。区块链的第一个块通常被称为“起源块”，是硬编码的。

### 确认块的完整性 ###

在任何时候都必须能确认一个区块或者一整条链的区块是否完整。在我们从其他节点接收到新的区块，并需要决定接受或拒绝它们时，这一点尤为重要。

### 选择最长的链 ###

任何时候在链中都应该只有一组明确的块。万一冲突了（例如：两个结点都生成了72号块时），会选择有最大数目的块的链。

![63918611ly1femgx7s0cnj20m80c7taq.jpg][]

### 与其他结点的通信 ###

结点的本质是和其他结点共享和同步区块链，下面的规则能保证网络同步。

*  当一个结点生成一个新块时，它会在网络上散布这个块。

*  当一个节点连接新peer时，它会查询最新的block。

*  当一个结点遇到一个块，其index大于当前所有块的index时，它会添加这个块到它当前的链中，或者到整个区块链中查询这个块。

![63918611ly1femgx87ba7j20m8087t9h.jpg][]

如图为当节点遵循前文所述协议时会发生的一些典型通信场景

我没有采用自动发现peer的工具。peers的位置（URL）必须是手动添加的。

### 结点控制 ###

在某种程度上用户必须能够控制结点。这一点通过搭建一个HTTP服务器可以实现。

<table style="background:none;border:;text-align:left;font-size:13px;border-collapse:collapse;table-layout:auto;border-spacing:0px;"> 
 <tbody style="border:0px;"> 
 <tr style="background:none;border-width:1px 0px 0px;vertical-align:top;border-top-color:rgb(221,221,221);"> 
 <td style="border:1px rgb(221,221,221);text-align:center;color:rgb(79,79,79);line-height:22px;font-family:Monaco, MonacoRegular, 'Courier New', monospace;font-size:13px;vertical-align:top;background-image:none;"> 
 <div style="background:none;border:;text-align:left;line-height:15px;font-weight:400;"> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 1 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 2 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 3 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 4 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 5 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 6 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 7 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 8 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 9 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 10 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 11 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 12 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 13 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 14 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 15 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 16 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 17 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 18 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 19 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 20 
 </div> 
 <div style="background:none;border-width:medium 1px medium medium;border-style:none solid none none;text-align:right;color:rgb(170,170,170);font-family:inherit;font-weight:400;">
 21 
 </div> 
 </div> </td> 
 <td style="background:none;border:1px rgb(221,221,221);text-align:center;color:rgb(79,79,79);line-height:22px;font-family:Monaco, MonacoRegular, 'Courier New', monospace;font-size:13px;vertical-align:top;"> 
 <div style="background:none;border:;text-align:left;color:rgb(0,0,0);line-height:15px;font-weight:400;"> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 var 
 
 initHttpServer 
 
 = 
 
 ( 
 ) 
 
 = 
 &gt; 
 
 { 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 var 
 
 app 
 
 = 
 
 express 
 ( 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 app 
 . 
 use 
 ( 
 bodyParser 
 . 
 json 
 ( 
 ) 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;">
 &nbsp; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 app 
 . 
 get 
 ( 
 '/blocks' 
 , 
 
 ( 
 req 
 , 
 
 res 
 ) 
 
 = 
 &gt; 
 
 res 
 . 
 send 
 ( 
 JSON 
 . 
 stringify 
 ( 
 blockchain 
 ) 
 ) 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 app 
 . 
 post 
 ( 
 '/mineBlock' 
 , 
 
 ( 
 req 
 , 
 
 res 
 ) 
 
 = 
 &gt; 
 
 { 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 var 
 
 newBlock 
 
 = 
 
 generateNextBlock 
 ( 
 req 
 . 
 body 
 . 
 data 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 addBlock 
 ( 
 newBlock 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 broadcast 
 ( 
 responseLatestMsg 
 ( 
 ) 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 console 
 . 
 log 
 ( 
 'block added: ' 
 
 + 
 
 JSON 
 . 
 stringify 
 ( 
 newBlock 
 ) 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 res 
 . 
 send 
 ( 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 } 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 app 
 . 
 get 
 ( 
 '/peers' 
 , 
 
 ( 
 req 
 , 
 
 res 
 ) 
 
 = 
 &gt; 
 
 { 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 res 
 . 
 send 
 ( 
 sockets 
 . 
 map 
 ( 
 s 
 
 = 
 &gt; 
 
 s 
 . 
 _socket 
 . 
 remoteAddress 
 
 + 
 
 ':' 
 
 + 
 
 s 
 . 
 _socket 
 . 
 remotePort 
 ) 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 } 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 app 
 . 
 post 
 ( 
 '/addPeer' 
 , 
 
 ( 
 req 
 , 
 
 res 
 ) 
 
 = 
 &gt; 
 
 { 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 connectToPeers 
 ( 
 [ 
 req 
 . 
 body 
 . 
 peer 
 ] 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 res 
 . 
 send 
 ( 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 } 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 
 app 
 . 
 listen 
 ( 
 http_port 
 , 
 
 ( 
 ) 
 
 = 
 &gt; 
 
 console 
 . 
 log 
 ( 
 'Listening http on port: ' 
 
 + 
 
 http_port 
 ) 
 ) 
 ; 
 </div> 
 <div style="background:none;border:;font-family:inherit;font-weight:400;"> 
 } 
 ; 
 </div> 
 </div> </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

用户可以用下面的方法和结点互动：

*  列出所有的块

*  用用户提供的内容创建一个新的块

*  列出或者新增peers

下面这个Curl的例子就是最直接的控制结点的方法：

### 体系结构 ###

需要指出的是，节点实际上展现了两个web服务器：一个（HTTP服务器）是让用户控制节点，另一个（Websocket HTTP服务器）。

![63918611ly1femgx8q1r4j20at04w3yg.jpg][]

NaiveChain的主要组成部分

### 总结 ###

创造 NaiveChain 的目的是为了示范和学习，因为它并没有“挖矿”算法（PoS of PoW），不能被用于公用网络，但是它实现了区块链运作的基本特性。

原文发布时间为：2018年04月01日  
本文作者：怪我太帥  
本文来源：[CSDN][]，如需转载请联系原作者。

[63918611ly1femgx7dzc6j20m8057q3v.jpg]: /images/20220210/e2a92ab93c7549eb9c6ea6d38ebb212b.png
[63918611ly1femgx7s0cnj20m80c7taq.jpg]: /images/20220210/b60acf3bf9624d72a914a39a0a5a8baa.png
[63918611ly1femgx87ba7j20m8087t9h.jpg]: /images/20220210/011ea6a49dac4953b81ee88235a5a4e1.png
[63918611ly1femgx8q1r4j20at04w3yg.jpg]: /images/20220210/77ca8a45589b4b6bb2f78a74634f625e.png
[CSDN]: https://blog.csdn.net/taoanbang/article/details/79611653