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。) u2 |+ _7 ^9 T+ j0 m8 D
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。1 i& J p* x- ?) m
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! o3 d+ F: Z) z2 l' M
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)。1 }8 U# {( G9 _2 Z- |# m7 [1 A) X3 K. P
/ I X4 Q3 m8 N; N* ]
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 {% F& m' @( }$ L+ p$ M
constructor(index, previousHash, timestamp, data, hash) {
this.index = index;( c* _' S/ K) q0 ~4 {. y
this.previousHash = previousHash.toString();3 C" f* E9 T; a$ q: @# |1 [1 I: P( W
this.timestamp = timestamp;5 u5 _% s. O! I; a% G, }: d: \- j
this.data = data;
this.hash = hash.toString();
}
}
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:: k% ~7 | X. t2 l
var calculateHash = (index, previousHash, timestamp, data) => {: P+ M( Z% x3 M3 Z" c, V* f. z' |
return CryptoJS.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();
};4 t6 Y. d5 [( n! [: q$ x! \
块的生成% W2 d, J4 ?0 ^6 K
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)。3 v u6 X2 ^; Y, j, }! \
块的data部分是由终端用户所提供的。JavaScript代码如下:
var generateNextBlock = (blockData) => {3 r/ N- |2 b" \( V% G9 U7 z$ ~
var previousBlock = getLatestBlock();
var nextIndex = previousBlock.index + 1;! {3 j* f! H( R& L) z
var nextTimestamp = new Date().getTime() / 1000;/ E& u M6 z7 q# q0 U. Z* y
var nextHash = calculateHash(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData);
return new Block(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData, nextHash);
}; h5 A: u! P" ?
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:; h5 q% D- @( X' ]
var getGenesisBlock = () => {3 ?( Y5 Q; M. d+ w5 u5 ~: T
return new Block(0, "0", 1465154705, "my genesis block!!", "816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7");, r! [& @! K, x+ {1 ^. ^
};
var blockchain = [getGenesisBlock()];
确认块的完整性* a6 t p6 J" f: S1 C* k
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) => {1 Y1 u" h6 H; z4 G1 D' z
if (previousBlock.index + 1 !== newBlock.index) {" j) G) B% x% E# p5 k
console.log('invalid index');8 F! K/ {2 c' w3 V3 x) j1 b
return false;
} else if (previousBlock.hash !== newBlock.previousHash) {# Y9 C/ {. Z1 Z9 ]
console.log('invalid previoushash');% A$ _ |2 A) N8 G; e& f
return false;
} else if (calculateHashForBlock(newBlock) !== newBlock.hash) {
console.log('invalid hash: ' + calculateHashForBlock(newBlock) + ' ' + newBlock.hash);
return false;, i5 T3 g' Z1 X+ f- C# N
}( K; R& a% a3 P7 t- O
return true;& O7 g. ^8 X( U8 i6 g
};
选择最长的区块链$ K7 ]( w. @% A) i1 Z, B
6 a8 N. }) ^+ D
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:7 b* U! |2 ~5 r: F, j
var replaceChain = (newBlocks) => {9 I- r7 r5 K# ]7 L' E1 v
if (isValidChain(newBlocks) && newBlocks.length > blockchain.length) {7 A& Y, Y; ]: C
console.log('Received blockchain is valid. Replacing current blockchain with received blockchain');
blockchain = newBlocks;! G: F+ P9 j- o6 a- w+ c8 x" E
broadcast(responseLatestMsg());. X4 j( ]5 ]4 u6 b
} else {) D2 h8 E) s4 I0 M4 E
console.log('Received blockchain invalid');$ v$ h. j! ?0 i% g8 S
}
};
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。; j6 j6 R! h2 j
5 F5 _5 B% X1 ~' P6 g) P- _3 z
当一个结点生成一个新块时,它会在网络上散布这个块。 c6 C6 c; D4 ^' Q" X! Y" Q
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。0 t4 K2 |' h0 @; c0 m
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 = () => {
var app = express();
app.use(bodyParser.json());
app.get('/blocks', (req, res) => res.send(JSON.stringify(blockchain)));
app.post('/mineBlock', (req, res) => {
var newBlock = generateNextBlock(req.body.data);: t# Z6 M% Y8 `% ?3 E5 r% I
addBlock(newBlock);
broadcast(responseLatestMsg());6 w, \- Q# |* I1 G
console.log('block added: ' + JSON.stringify(newBlock));
res.send();
});
app.get('/peers', (req, res) => {
res.send(sockets.map(s => s._socket.remoteAddress + ':' + s._socket.remotePort));) x4 m( d4 {, P- M0 j$ }
});+ u1 u1 q& |) |
app.post('/addPeer', (req, res) => {
connectToPeers([req.body.peer]);
res.send();0 e3 _8 S; x# o M0 l+ g( G' K! {. F
});; e8 V# n& g$ b1 v9 b, E: H
app.listen(http_port, () => console.log('Listening http on port: ' + http_port));
};% C. O1 b; u5 D( L
用户可以用下面的方法和节点互动:6 Y5 ^' P( e" u# c$ Y% l5 S" G3 Y
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:) C5 ?# D: Y# x$ j1 F3 j
#get all blocks from the node0 d0 N* @$ S: }& A+ v
curl http://localhost:3001/blocks
系统架构
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)。) `9 w* Z& ~8 O% T
" W. z: q$ K( q3 M% N4 Q' v
总结- b5 P7 L/ A9 o. b" Q
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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