JavaScript开发区块链只需200行代码
ranbluer
发表于 2023-1-2 10:25:45
89
0
0
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。4 S: A) J# A; n- U6 O8 b
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。你可以在Github(https://github.com/lhartikk/naivechain)查看更多的技术细节。
块结构" r t1 z8 \" Q
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)。+ O0 b5 @% ^$ l. q! y6 W
8 ?' B! l7 |9 e$ W0 [. k( K
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,JavaScript代码如下:
class Block {
constructor(index, previousHash, timestamp, data, hash) {
this.index = index;
this.previousHash = previousHash.toString();8 W( ?* q6 r, G% c
this.timestamp = timestamp;* r; P* G2 h" d# Z' G8 g
this.data = data;
this.hash = hash.toString(); _ i6 u$ d1 x
}1 ~" v. d3 @/ R
}* y0 }( {5 v- c9 k" U) g- X* _
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。JavaScript代码如下:$ Z& M* C. d1 E! p9 V9 a+ z2 ]% q2 }
var calculateHash = (index, previousHash, timestamp, data) => { a# Q2 h: }- ]. E6 H \
return CryptoJS.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();
};
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。JavaScript代码如下:+ ^, J+ j7 F$ ]+ T; D) H
var generateNextBlock = (blockData) => {4 ~, j; }( k) o' N0 ?
var previousBlock = getLatestBlock();3 m& U6 Z1 z- T1 F* f
var nextIndex = previousBlock.index + 1;' ?+ n" w5 t- q8 V7 z4 L* s4 `
var nextTimestamp = new Date().getTime() / 1000;4 m) Q" s0 I; V! q& q$ L
var nextHash = calculateHash(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData);
return new Block(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData, nextHash);! g3 S0 a7 I: W( w1 u
};
块的存储 D: t) y- W( Y+ [* \
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。JavaScript代码如下:: f" r! c" q/ G4 f6 ^0 u
var getGenesisBlock = () => {
return new Block(0, "0", 1465154705, "my genesis block!!", "816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7"); `7 U4 `% m1 x: f; r: J) A
};$ \! _1 K6 D. L# a) Z
var blockchain = [getGenesisBlock()];
确认块的完整性& m2 T1 t- p6 |: @9 I: n$ E4 h
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。JavaScript代码如下:
var isValidNewBlock = (newBlock, previousBlock) => {
if (previousBlock.index + 1 !== newBlock.index) {; G. o# _2 {/ I/ }% G3 w5 Z4 v" G0 x
console.log('invalid index');
return false;2 ^- s% p. l# n$ ]6 ?) u9 K
} else if (previousBlock.hash !== newBlock.previousHash) {( `, P6 \9 p" T, P6 f! p( o8 I, `
console.log('invalid previoushash');( n. c$ z Q( h8 _/ {! M0 @- @
return false;
} else if (calculateHashForBlock(newBlock) !== newBlock.hash) {1 d# p# g" p" Q6 {/ Z8 h1 S% ]
console.log('invalid hash: ' + calculateHashForBlock(newBlock) + ' ' + newBlock.hash); O3 S$ \7 f. }! V4 m
return false;* D N3 J! F" ?+ y: [- K7 F! N
}* _' m" P: |, U8 e1 k$ l
return true;
};
选择最长的区块链
: U# c2 @4 i6 B, J9 [( V: P: R
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。JavaScript代码如下:
var replaceChain = (newBlocks) => {
if (isValidChain(newBlocks) && newBlocks.length > blockchain.length) {+ p: \: |: k, D2 Q, K; o
console.log('Received blockchain is valid. Replacing current blockchain with received blockchain');
blockchain = newBlocks;
broadcast(responseLatestMsg());
} else {% t% R9 J) d8 F& p2 ]" q5 n% e
console.log('Received blockchain invalid');
}! @5 m4 I6 s6 q! G1 t+ d) I
};7 g7 g6 c) A0 D; A7 r: J7 u& b) |
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。' f5 ?5 ]; w8 z# d' v: |, X- s
当一个结点生成一个新块时,它会在网络上散布这个块。/ q" D' N1 D& q4 U7 h8 B8 H: O
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。
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。
节点控制8 _: f$ ^7 ?# }) G! @/ v4 a
在某种程度上用户必须能够控制节点。这一点通过搭建一个HTTP服务器可以实现。JavaScript代码如下:
var initHttpServer = () => {
var app = express();
app.use(bodyParser.json());6 Q4 O/ k: X" Z- g
app.get('/blocks', (req, res) => res.send(JSON.stringify(blockchain)));' j" } G8 |; E
app.post('/mineBlock', (req, res) => {
var newBlock = generateNextBlock(req.body.data);+ S/ E# B9 ?7 O8 D- x, e* E
addBlock(newBlock);, g+ ~; ?6 N X; a7 X
broadcast(responseLatestMsg());- O- K- O! @/ Q2 X4 [
console.log('block added: ' + JSON.stringify(newBlock)); Y% [- @$ ^& u0 S2 [7 G
res.send();
});4 i' n1 Y5 V# G! }! H4 ^- l2 a
app.get('/peers', (req, res) => {- R" h0 U5 n* h# j; B
res.send(sockets.map(s => s._socket.remoteAddress + ':' + s._socket.remotePort));) r2 }6 Z- v5 a$ O4 |- t1 F
});3 C4 u* ^% z. h
app.post('/addPeer', (req, res) => {6 |" i. d8 j7 w1 x8 t- N E
connectToPeers([req.body.peer]);2 ?2 K6 ^' g( N& n4 D
res.send();
});5 b2 a- {4 P, n/ j" g
app.listen(http_port, () => console.log('Listening http on port: ' + http_port));
};) k5 w5 m( H' b3 z$ v( B, x$ K
用户可以用下面的方法和节点互动:
列出所有的块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节点的方法:6 G. s* p) b, Q! O
#get all blocks from the node
curl http://localhost:3001/blocks
系统架构# O" @' m/ t) Y! s% W& O, ^
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)。
, ?. Q0 O# d1 {( S" [) s
总结% r; E! w+ W% O$ K
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或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。
成为第一个吐槽的人