C++从零开始区块链：一个简单的总体介绍
本系列博文对理论性的东西叙述的不多，主要是以代码为主，本例是模仿比特币实现的一个电子货币记账系统。
虽然不打算介绍理论性的东西，但交易流程还是要说一下的，毕竟所有的代码都是为这个交易流程服务的。
- 交易流程
- 程序设计
- Cryptography
- P2PNode
- BlockChain
- 完整代码
交易流程
当发起一个交易的时候，交易发起方先准备一条“地址a要向地址b转账n个币”的消息，然后用地址a的私钥进行数字签名，用以表明发起方对地址a的所有权，最后再把该消息和签名信息在P2P网络上对其他节点进行广播。
其他节点收到广播后，先对消息的数字签名进行验证，验证通过后再检查余额是否够用。全部验证通过后将该交易记在自己的交易列表上。至此，交易流程结束。
虽然交易流程结束了，但还没有记到区块链上，那怎么记到区块链上呢？挖矿啊。当一个节点找到了一个工作量证明，就将自己记录的交易列表打包记到一个区块上，然后再向所有的节点进行广播，告诉其他人。
其他节点收到区块后，对工作量证明进行验证，验证后将区块挂在区块链上，再将该区块上的交易列表和自己的交易列表进行比对，将自己交易列表中已经在区块上记录的消息删除。
当然，比特币中的交易流程要比这复杂的多，我们只为学习，把流程进行简化了。
程序设计
综上所述，可以看出应该有三个主要模块：数字签名，P2P网络和区块链逻辑。以下是对三个模块的定义：
Cryptography
该类主要用于处理数字签名，编码解码等数学和密码相关功能。
typedef struct __keydata
{
size_t len;
unsigned char key[256];
} KeyData;
typedef struct __KeyPair
{
KeyData pubKey;
KeyData priKey;
} KeyPair;
class Cryptography
{
public:
static std::string GetHash(void const* buffer, std::size_t len);
static std::string Base64Encode(const void*buff, int len);
static void Base64Decode(const std::string &str64, void *outbuff, size_t outsize, size_t *outlen);
static void Createkey(KeyPair &keyPair);
static bool Signature(const KeyData &priKey, const void *data, int datalen, unsigned char *sign, size_t signszie, unsigned int *signlen);
static int Verify(const KeyData &pubkey, const char *data, int datalen, const unsigned char *sign, size_t signszie, unsigned int signlen);
static std::string StringToLower(const std::string &str);
static bool CompareNoCase(const std::string &strA, const std::string &strB);
static std::vector<std::string> StringSplit(const std::string &str, const char sep);
protected:
Cryptography();
virtual ~Cryptography();
private:
};P2PNode
该类主要处理网络通信相关功能
typedef enum
{
p2p_transaction = 0x2000,
p2p_bookkeeping,
p2p_result,
p2p_merge,
p2p_blockchain,
p2p_max
} P2PCommand;
typedef struct st_broadcast
{
KeyData pubkey;
char json[1024];
unsigned int signlen;
unsigned char sign[1024];
} __attribute__((packed))
BroadcastMessage;
typedef struct st_p2pMessage
{
int index;
int total;
char messHash[64];
P2PCommand cmd;
size_t length;
char mess[MAX_P2P_SIZE];
} __attribute__((packed))
P2PMessage;
typedef struct st_p2pResult
{
int index;
char messHash[64];
bool operator == (const struct st_p2pResult & value) const
{
return
this->index == value.index &&
!strcmp(this->messHash, value.messHash);
}
} __attribute__((packed))
P2PResult;
class P2PNode
{
public:
static P2PNode *Instance(const char *if_name);
void Listen();
void Broadcast(P2PCommand cmd, const BroadcastMessage &bm);
void MergeChain();
protected:
P2PNode(const char *if_name);
virtual ~P2PNode();
private:
int m_sock;
Node m_selfNode;
Node m_otherNode;
char *m_otherIP;
int m_otherPort;
pthread_t m_tid;
pthread_mutex_t m_mutexPack;
pthread_mutex_t m_mutexResult;
struct sockaddr_in m_serverAddr;
struct sockaddr_in m_localAddr;
struct sockaddr_in m_recvAddr;
typedef struct st_package
{
int total;
char messHash[64];
P2PCommand cmd;
std::map<int, std::string> mapMess;
bool operator == (const struct st_package & value) const
{
return
this->total == value.total &&
this->cmd == value.cmd &&
!strcmp(this->messHash, value.messHash);
}
} Package;
std::listBlockChain
该类处理区块链相关业务逻辑
typedef struct __transactions
{
std::string sender;
std::string recipient;
float amount;
bool operator == (const struct __transactions & value) const
{
return
this->sender == value.sender &&
this->recipient == value.recipient &&
this->amount == value.amount;
}
}Transactions;
typedef struct __block
{
int index;
time_t timestamp;
std::list具体实现后面会细讲。
完整代码
完整代码戳这里。