JavaScript开发区块链只需200行代码
ranbluer
发表于 2023-1-2 10:25:45
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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。% K8 Y6 Z# C- s, J# Q# b1 M& E
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。2 r& T. L; ?( Z
块结构: A) O; r! o/ I; c
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)。
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) {/ V5 `7 a# L4 A
this.index = index;
this.previousHash = previousHash.toString();
this.timestamp = timestamp;$ i; z* D# ^& n
this.data = data;
this.hash = hash.toString();
}5 V7 [0 j% O% L! \! k; e" m/ B
}( h8 i; J' t( a( a
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:
var calculateHash = (index, previousHash, timestamp, data) => {( I( E: E9 i& L# i+ F$ h& y2 |
return CryptoJS.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();
};* N2 p; j- o8 t: ?7 l
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:
var generateNextBlock = (blockData) => {/ {$ ~ G( w, K; `6 ~( j
var previousBlock = getLatestBlock();2 z# @7 Y: A" F$ B. w3 L. ?. k
var nextIndex = previousBlock.index + 1;- ^9 _" }6 A" N! N* V
var nextTimestamp = new Date().getTime() / 1000;
var nextHash = calculateHash(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData);6 F' i; v3 c! P* n6 f @
return new Block(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData, nextHash);7 j4 B7 k) O8 ^, M7 y6 Y5 A
};
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。JavaScript代码如下:4 z1 g$ `2 m. N1 l) _6 n& d
var getGenesisBlock = () => {: p0 A% S& D1 l" ^& F
return new Block(0, "0", 1465154705, "my genesis block!!", "816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7");
};
# O/ O% o% g4 L9 a4 F8 T
var blockchain = [getGenesisBlock()];/ ]) {6 o' q' X) m3 @3 k4 |
确认块的完整性) @( _0 K0 ^- V6 @$ N) ~
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) {$ T" m7 Y( @$ M5 n+ e
console.log('invalid index');& q5 Q# A% Z5 z0 l0 \: r' A
return false;* |0 w( m1 {% G- n$ M6 Q# j- s
} else if (previousBlock.hash !== newBlock.previousHash) {
console.log('invalid previoushash'); x9 ~% o9 C3 b7 u+ U
return false;( x- `/ W- ~1 I6 N
} else if (calculateHashForBlock(newBlock) !== newBlock.hash) {
console.log('invalid hash: ' + calculateHashForBlock(newBlock) + ' ' + newBlock.hash);4 B* C4 `( y! S2 }8 J
return false;
}/ A& J h4 }+ \! ?9 m
return true;# X n7 b/ i* r2 {( H: g( s2 K
};
选择最长的区块链) ~$ M' c6 N$ M0 U
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:% Y9 F: _. M9 G: p
var replaceChain = (newBlocks) => {
if (isValidChain(newBlocks) && newBlocks.length > blockchain.length) {
console.log('Received blockchain is valid. Replacing current blockchain with received blockchain');
blockchain = newBlocks;2 T4 I$ V& }/ R! u" t6 X
broadcast(responseLatestMsg());
} else {
console.log('Received blockchain invalid');
}9 n; Q- D2 K6 W0 @/ V
};
与其他结点的通信+ t/ w7 J( }# \
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。
0 {9 T: B' ~+ a) h6 D/ G
当一个结点生成一个新块时,它会在网络上散布这个块。3 F6 E' h' k% ^
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。+ N/ B6 r0 b4 L& A( U4 [, k. o3 H& H2 z
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
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 = () => {8 B. u4 u; P0 z' p1 R! u
var app = express();. Q* s2 a) C$ a. R( _* |
app.use(bodyParser.json());2 U' T7 M& J) C# i8 A: F
app.get('/blocks', (req, res) => res.send(JSON.stringify(blockchain)));2 |9 X2 W6 ~& [' g$ b& [+ _: I
app.post('/mineBlock', (req, res) => {' e5 H6 d! ^8 g' B, z2 ~3 u
var newBlock = generateNextBlock(req.body.data);. E; X7 Q0 i% `" R
addBlock(newBlock);
broadcast(responseLatestMsg());& T# {. O8 E9 q8 P* g. o: P
console.log('block added: ' + JSON.stringify(newBlock));
res.send();( S5 ^/ w5 \) a) P
});
app.get('/peers', (req, res) => {
res.send(sockets.map(s => s._socket.remoteAddress + ':' + s._socket.remotePort));
});8 V5 H" s2 t) w7 v+ F
app.post('/addPeer', (req, res) => {. S4 e; t0 ^3 X& d. k1 |
connectToPeers([req.body.peer]);
res.send();2 o8 v2 B9 Q8 [+ {" A- f' q
});
app.listen(http_port, () => console.log('Listening http on port: ' + http_port));
};1 t' z& e) ^2 ^. a
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" [* b7 R2 @5 g
下面这个Curl的例子就是最直接的控制节点的方法:1 Z# g5 ~+ m( q! o' b
#get all blocks from the node( Z# k$ m% _' B+ }" f2 B3 _9 E
curl http://localhost:3001/blocks
系统架构 ~8 Q! H) r* ~' P
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)。
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。
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