200 行代码实现一个简单的区块链
java|区块链开发与交流群： 613121183
有兴趣的也可以加下哈，提供了不少区块链资料，以后有资料可以相会共享
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）。
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。
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class
Block
{
constructor
(
index
,
previousHash
,
timestamp
,
data
,
hash
)
{
this
.
index
=
index
;
this
.
previousHash
=
previousHash
.
toString
(
)
;
this
.
timestamp
=
timestamp
;
this
.
data
=
data
;
this
.
hash
=
hash
.
toString
(
)
;
}
}
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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。
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var
calculateHash
=
(
index
,
previousHash
,
timestamp
,
data
)
=
>
{
return
CryptoJS
.
SHA256
(
index
+
previousHash
+
timestamp
+
data
)
.
toString
(
)
;
}
;
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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。
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var
generateNextBlock
=
(
blockData
)
=
>
{
var
previousBlock
=
getLatestBlock
(
)
;
var
nextIndex
=
previousBlock
.
index
+
1
;
var
nextTimestamp
=
new
Date
(
)
.
getTime
(
)
/
1000
;
var
nextHash
=
calculateHash
(
nextIndex
,
previousBlock
.
hash
,
nextTimestamp
,
blockData
)
;
return
new
Block
(
nextIndex
,
previousBlock
.
hash
,
nextTimestamp
,
blockData
,
nextHash
)
;
}
;
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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。
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var
getGenesisBlock
=
(
)
=
>
{
return
new
Block
(
0
,
"0"
,
1465154705
,
"my genesis block!!"
,
"816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7"
)
;
}
;
var
blockchain
=
[
getGenesisBlock
(
)
]
;
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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。
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var
isValidNewBlock
=
(
newBlock
,
previousBlock
)
=
>
{
if
(
previousBlock
.
index
+
1
!==
newBlock
.
index
)
{
console
.
log
(
'invalid index'
)
;
return
false
;
}
else
if
(
previousBlock
.
hash
!==
newBlock
.
previousHash
)
{
console
.
log
(
'invalid previoushash'
)
;
return
false
;
}
else
if
(
calculateHashForBlock
(
newBlock
)
!==
newBlock
.
hash
)
{
console
.
log
(
'invalid hash: '
+
calculateHashForBlock
(
newBlock
)
+
' '
+
newBlock
.
hash
)
;
return
false
;
}
return
true
;
}
;
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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。
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var
replaceChain
=
(
newBlocks
)
=
>
{
if
(
isValidChain
(
newBlocks
)
&&
newBlocks
.
length
>
blockchain
.
length
)
{
console
.
log
(
'Received blockchain is valid. Replacing current blockchain with received blockchain'
)
;
blockchain
=
newBlocks
;
broadcast
(
responseLatestMsg
(
)
)
;
}
else
{
console
.
log
(
'Received blockchain invalid'
)
;
}
}
;
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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。
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。
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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
)
;
addBlock
(
newBlock
)
;
broadcast
(
responseLatestMsg
(
)
)
;
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
)
)
;
}
)
;
app
.
post
(
'/addPeer'
,
(
req
,
res
)
=
>
{
connectToPeers
(
[
req
.
body
.
peer
]
)
;
res
.
send
(
)
;
}
)
;
app
.
listen
(
http_port
,
(
)
=
>
console
.
log
(
'Listening http on port: '
+
http_port
)
)
;
}
;
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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：
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#get all blocks from the node
curl
http
:
//localhost:3001/blocks
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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）。
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。
你可以在 Github 库中查看更多的技术细节。 https://github.com/lhartikk/naivechain