简单区块链的实现(带POW挖矿系统)
蓝天天使2017
发表于 2022-12-7 11:38:58
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代码分析
三大模块
代码还是比较简单清晰的,主要有三个模块,Block模块、BlockChain模块、POW模块即挖矿模块。. J. c* p0 z$ g* c
运行流程. y! o% u( E) y% \4 W9 [( b5 Y
首先从定义一个区块开始,一个区块中包含的信息有区块信息,时间戳,前区块哈希值,现区块哈希值,经过挖矿后得到的哈希碰撞值等等。
接着我们开启一个切片用来存放一个个区块,但是第一个区块是比较特殊的,我们称之为创世区块,在真实的比特币中,第一个区块是由创始人中本聪挖矿所得,没有前哈希值,所以这里我们直接将第一个创世区块创建添加到区块切片中。
然后给到一个添加区块的方法,用户添加区块信息后,经过POW挖矿系统才能成功添加到区块链上。3 G) t- ^+ {' b$ g8 @3 Q
有了大概的运行流程接下来再来看代码就会轻松很多了。( H2 D0 ~( g3 m% w- T
package main4 f0 s8 I" T4 z! ]* r
import (
"math/big"
"bytes"& [; L) [. a; U& h+ c
"encoding/binary"# U9 R( T" L" C, T% ?: E
"crypto/sha256", w/ q% m P4 J5 e; Q7 K
"fmt"
"time"
)
//Block模块
type Block struct {
Version uint64 //版本号
MerkelRoot []byte //这是一个默克尔数,这里先默认为空
TimeStamp string //时间戳
Difficulty uint64 //难度值: b& f9 v# `9 I' Q4 i
Nonce uint64 //挖矿所找到的随机数% t2 B; O( Z& @
PrevBlockHash []byte//前区块哈希值
Data []byte //插入的数据: g+ }# i" a5 W) B1 \/ O
Hash []byte //当前区块哈希值! i& j W0 m8 a' A' u
}
//给到一个创建新区块的方法
func newBlock(data,prehash []byte)*Block {$ B! q5 L( r" n0 V7 J# V9 v4 K
block:=Block{; V. x1 g; H% L% \9 R6 z
Version:00,; i/ |. m& p% L) `/ K1 a! B+ L3 V
MerkelRoot:[]byte{},
TimeStamp:time.Now().Format("2006-15:04:05"),: J }) P- O5 D' Q' ]( e; X' r
Difficulty:difficulty,- a3 ^: l, X; Z" g+ l; N& }
Data:data,
PrevBlockHash:prehash,
}
//需要被挖矿之后才能创建区块,所以调用挖矿函数( N3 G: H6 F* Y" U
pow:=NewPOW(&block): p6 |8 s% W% Z, u9 o
nonce,hash:=pow.Mine()0 M8 ]- [$ T, k8 z( Y) x
//挖矿结束,得到哈希碰撞值
block.Nonce=nonce' M `1 r, f9 `9 z
block.Hash=hash( a0 d5 Z" K) b: K7 l1 c* ?2 k
return &block- k! u2 Z1 N3 ?/ l D5 |# Q5 O6 t7 K
}/ H0 C0 e' X8 i# k+ E3 V5 G
//Blockchain模块. I# }. A" d' @6 J9 b% e( J
const gnnesinfo="1996年9月2日,一代伟人诞生了" # S; F1 C- ?% E
//给到一个区块链结构) q& A+ E& z& H: T- l8 A
type Blockchain struct {
blocks []*Block5 n9 V( u' S6 G+ J; j
}
//将创世区块加入区块链,并返回一条可供操作的区块链
func NewblockChain()*Blockchain {' O) l3 e7 M& g9 U* { s
var bc Blockchain
block:=newBlock([]byte(gnnesinfo),[]byte{})0 Q+ p! p: K) ^/ x8 [" v. \
bc.blocks=append(bc.blocks,block)
return &bc
}! D6 w$ U0 ?! ?" t
//给到一个增加区块的方法1 k: x6 }1 w2 L0 f1 S+ v) M+ P8 v
func (this *Blockchain)Addblock(data []byte) {
lastblockhash:=this.blocks[len(this.blocks)-1].Hash6 l( N2 p$ S ?" D
block:=newBlock(data,lastblockhash)0 K" T0 T/ ?8 g8 ^3 B C2 m# Y
this.blocks=append(this.blocks,block)
}
//遍历,打印所有
func (this *Blockchain)PrintAll() {- R" t& [8 m4 W" A3 N
for i,v:=range this.blocks {
fmt.Printf("=========区块高度%d=========\n",i) {: [8 r8 ~/ ~# u
fmt.Printf("Version : %d\n", v.Version); i. l! y; V6 \# b) w+ d/ R# x1 C$ }
fmt.Printf("PrevBlockHash : %x\n", v.PrevBlockHash)
fmt.Printf("Hash : %x\n", v.Hash)
fmt.Printf("MerkleRoot : %x\n", v.MerkelRoot)6 E5 W! q5 k' k
fmt.Printf("TimeStamp : %s\n", v.TimeStamp)" @0 D6 @# u* p. D+ `& z
fmt.Printf("Difficuty : %d\n", v.Difficulty)1 y, e3 i2 l+ D. O
fmt.Printf("Nonce : %d\n", v.Nonce)7 o0 v; S- d1 m9 K6 M% P
fmt.Printf("Data : %s\n", v.Data)
}
}
//pow挖矿模块) K! @/ @8 C. P8 C
const difficulty=24: o' y4 b" ]$ z% Q. F& l& X
//POW挖矿结构需要两个参数,一个是所需挖矿的区块,另一个是挖矿成功所需目标数字
type ProofOfWork struct {' M' s& A" k$ M/ z9 U
target *big.Int f+ u7 ^0 e! ^
block *Block
}. `+ q' l7 I# o( j, v. M) A. z
//给到一个根据难度值得到哈希碰撞目标值的函数
func Gettargetint()*big.Int {
targetint:=big.NewInt(1)3 F/ s* i$ ]/ W! D: R0 J2 c
targetint.Lsh(targetint,256-difficulty)
return targetint; t6 A' O% `+ A
}
//创建挖矿的方法
func NewPOW(block *Block)*ProofOfWork {' E+ P0 H h7 I. u) b6 _1 r
var this ProofOfWork
this.block=block, T: q2 O5 k# V+ K& z( \
targetint:=Gettargetint()
this.target=targetint( ]$ u+ `9 H& h, w( {/ K S
return &this
}% h! u+ L5 ], h( g
//一个用来将uint64转化为字符切片的小函数,方便接下来的转化6 j4 S+ B- z. i8 z0 a: D" B
func uint2byte(num uint64)[]byte {$ o+ J# f5 ]" B' y; s7 @- g
var buff bytes.Buffer
binary.Write(&buff,binary.BigEndian,&num) _7 \8 S# ~# ~. t
return buff.Bytes()# o% E' X6 L! \. ?5 f
}
//挖矿的准备工作,将其他字符组合起来之后求其哈希值7 j% o& e% o5 ^5 U' J
func (pow *ProofOfWork)PreparetoMine(nonce uint64)[]byte {# N! @; r* j" x0 A+ e3 V" q
info:=[][]byte{) u G3 |! t0 o" V8 d
pow.block.PrevBlockHash,
pow.block.Data,: z! R' W5 S% w
uint2byte(nonce),( c5 T/ {: w$ s; j8 X
uint2byte(pow.block.Version),5 e3 p$ |! ^% C+ L- v* |6 u
uint2byte(pow.block.Difficulty),) J( F- a6 A7 N+ W9 d6 _" `
[]byte(pow.block.TimeStamp),
pow.block.MerkelRoot,
}
allinfo:=bytes.Join(info,[]byte{})5 e: R7 Y; b- N/ ^, b9 @
hash:=sha256.Sum256(allinfo)
return hash[:]
}& a1 M/ E; b; E: b( H4 H
//pow挖矿方法,返回两个参数,一个是碰撞成功的数字nonce,另一个是当前区块哈希值1 X' n: U# ]3 _ [
func (pow *ProofOfWork)Mine()(uint64,[]byte) {$ y7 t) M* h( r, j h" V
var nonce uint64
//nonce从0开始穷举,直到出现哈希值小于给到的目标值+ Z& I/ i8 D5 H0 M2 m- Y. m, U% B
var hash []byte
for {: h' Y) \* }# Z4 u+ t
hash=pow.PreparetoMine(nonce)
var hashint big.Int
hashint.SetBytes(hash). i! B3 V6 e% h: ]/ S% C( s
//对比哈希值是否小于目标值,小于则成功退出
if hashint.Cmp(pow.target)==-1 {
break
}
//不小于则继续穷举
nonce++5 F A* a2 g9 h$ i8 Z# j- V4 P
}2 p; n3 l8 q( `, k- H! T
return nonce,hash
}
//调用7 B5 S$ y. _0 ]5 S, w
func main() {
bc:=NewblockChain()
bc.Addblock([]byte("welcometo"))+ v; S3 l" c7 `! f' G
bc.Addblock([]byte("mycsdnblog"))
bc.PrintAll()6 w5 G6 [3 z. M F
}3 \1 v) t! L! C/ T
以上就是一个微型的区块链了,虽然看起来很简单,但是对于理解比特币、区块链还是有不少帮助的。
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声明:该文观点仅代表作者本人,本文不代表比特池塘立场,且不构成建议,请谨慎对待。
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