区块链技术——框架&基本原型

Dear 丶 2022-09-15 12:47 266阅读 0赞

# 区块链技术框架&区块链基本原型 #

## 一、区块链技术框架 ##

##### 1.区块链的定义 #####

一个分布式的共享账本和数据库。

##### 2.区块链的特点 #####

加密货币+智能合约。  
使用去中心化的分布式网络，有很多个终端。  
具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。

##### 3.比特币和区块链的关系 #####

区块链在2009年诞生，比特币是基于它的第一个系统，也就是说，区块链是比特币的底层技术。

##### 4.区块链的核心技术 #####

①分布式存储  
②密码学技术：哈希算法、对称加密、非对称加密、数字签名  
③智能合约：一个自动担保账户，例如，当特定的条件满足时，程序就会释放和转移资金;智能合约是编程在区块链上的汇编语言,代码的执行是自动的：要么成功执行，或者所有的状态变化都撤消  
④共识机制：一个预设的规则来指导各方节点在数据处理上达成一致，最开始的是：所有参与的节点通过比拼计算能力来竞争记账权

## 二、区块链基本原型 ##

##### 5.调用的算法 #####

sha256算法：对于任意长度（按bit计算）的消息，sha256都会产生一个32个字节长度数据，称作消息摘要。当接收到消息的时候，这个消息摘要可以用来验证数据是否发生改变，即验证其完整性。

##### 6.go语言语法必要介绍 #####

//hello.go文件
    package main
    
    import "fmt"
    
    func main() 
    {
        
        fmt.Println("Hello, World!")
    }

运行的命令：go run hello.go  
**需要注意的是 ‘\{ ’不能单独放在一行，但是下面为了展示得更加清晰，所以做了处理！！！**  
**需要注意的是 ‘\{ ’不能单独放在一行，但是下面为了展示得更加清晰，所以做了处理！！！**  
**需要注意的是 ‘\{ ’不能单独放在一行，但是下面为了展示得更加清晰，所以做了处理！！！**

##### 7.目录 #####

bin：可执行文件目录  
pkg：包目录  
src：源码目录  
![目录][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA54SVSEFO_size_17_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]

##### 8.定义区块(block)结构体 #####

type Block struct 
    {
        
    	Timestamp      int64           //时间戳：区块创建的时间
    	Data           []byte		   //区块包含的数据
    	PrevBlockHash  []byte		   //前一个区块的哈希值
    	Hash           []byte		   //区块自身的哈希值，用于校验区块数据有效
    }

##### 9.自定义方法：创建一个区块 #####

// NewBlock 初始化，创建一个新区块
    func NewBlock(data string,prevBlockHash []byte) *Block 
    {
        
    	block :=&Block
    	{
        
    		Timestamp: time.Now().Unix(),
    		Data: []byte(data),
    		//前一个区块哈希值为空
    		PrevBlockHash: prevBlockHash,Hash: []byte{
        }
    	}
    	//设置哈希值
    	block.SetHash()
    	return block
    }

##### 10.自定义方法：设置哈希值 #####

// SetHash 设置哈希值
    func (b *Block) SetHash()  
    {
        
    	//把时间戳转成字节数组
    	timestamp :=[]byte(strconv.FormatInt(b.Timestamp,10))
    	//所有的字节连在一起
    	headers :=bytes.Join([][]byte{
        b.PrevBlockHash,b.Data,timestamp},[]byte{
        })
    	//做校验，sha256算法
    	hash :=sha256.Sum256(headers)
    	
    	b.Hash=hash[:]
    }

##### 11.定义区块链（blockchain）数组 #####

// Blockchain 数组
    type Blockchain struct 
    {
        
    	Blocks []*Block
    }

##### 12.自定义方法：区块链中添加一个区块 #####

// AddBlock 加入新的block,传入data，而不是区块
    func (bc *Blockchain) AddBlock(data string)  
    {
        
    	prevBlock :=bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]
    	//确保数据没有被伪造
    	newBlock :=NewBlock(data,prevBlock.Hash)
    	bc.Blocks =append(bc.Blocks,newBlock)
    }

##### 13.自定义方法：创建第一个区块 #####

func NewGenesisBlock() *Block
     {
        
    	return NewBlock( "Genesis Block",[]byte{
        })
    }

##### 14.自定义方法：创建一个区块链 #####

func NewBlockchain() *Blockchain 
    {
        
    	return &Blockchain{
        Blocks: []*Block{
        NewGenesisBlock()}}
    }

##### 15.main.go文件 #####

package main
    import 
    (
    	"../core"
    	"fmt"
    )
    
    func main()  
    {
        
    	//初始化区块链，创建第一个区块
    	bc :=core.NewBlockchain()
    	bc.AddBlock("Send 1 BTC to Ivan")
    	bc.AddBlock("Send 2 more BTC to Ivan")
    	//遍历
    	for _,block :=range bc.Blocks
    	{
        
    		//前一个区块的哈希值
    		fmt.Printf( "Prev. hash: %x\n",block.PrevBlockHash)
    		fmt.Printf( "Data: %s\n",block.Data)
    		fmt.Printf( "Hash: %x\n",block.Hash)
    		fmt.Println()
    	}
    		//fmt.Println("Hello, World!")
    }

##### 16.block.go文件 #####

package core
    
    import
     (
    	"bytes"
    	"crypto/sha256"
    	"strconv"
    	"time"
    )
    
    type Block struct 
    {
        
    	Timestamp      int64           
    	Data           []byte		   
    	PrevBlockHash  []byte		   
    	Hash           []byte		   
    }
    
    func NewBlock(data string,prevBlockHash []byte) *Block 
    {
        
    	block :=&Block
    	{
        
    		Timestamp: time.Now().Unix(),
    		Data: []byte(data),
    		PrevBlockHash: prevBlockHash,Hash: []byte{
        }
    	}
    	block.SetHash()
    	return block
    }
    
    func (b *Block) SetHash()  
    {
        
    	timestamp :=[]byte(strconv.FormatInt(b.Timestamp,10))
    	headers :=bytes.Join([][]byte{
        b.PrevBlockHash,b.Data,timestamp},[]byte{
        })
    	hash :=sha256.Sum256(headers)
    	b.Hash=hash[:]
    }
    
    func NewGenesisBlock() *Block
     {
        
    	return NewBlock( "Genesis Block",[]byte{
        })
    }

##### 17.blockchain.go文件 #####

package core
    
    type Blockchain struct 
    {
        
    	Blocks []*Block
    }
    func (bc *Blockchain) AddBlock(data string)  
    {
        
    	prevBlock :=bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]
    	newBlock :=NewBlock(data,prevBlock.Hash)
    	bc.Blocks =append(bc.Blocks,newBlock)
    }
    
    func NewBlockchain() *Blockchain 
    {
        
    	return &Blockchain{
        Blocks: []*Block{
        NewGenesisBlock()}}
    }

##### 18.运行结果展示 #####

打开终端（如图or在左下角找到终端or利用快捷键Alt+F12)  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA54SVSEFO_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]  
利用命令执行main.go文件  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA54SVSEFO_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]

##### 19.运行结果解释： #####

首先创建了一个区块链：  
里面有三个区块：

1.  Prev. hash:  
    Data: Genesis Block  
    Hash: 4b8a18fbf804e8120bde13bca2f3789ba39c016baf3d7bce770d4b271c952b8e
2.  Prev. hash: 4b8a18fbf804e8120bde13bca2f3789ba39c016baf3d7bce770d4b271c952b8e  
    Data: Send 1 BTC to Ivan  
    Hash: 4f1364f0a2291bf5bc6492af47aa1ead56b655e81857691565a8d0196e0439fc
3.  Prev. hash: 4f1364f0a2291bf5bc6492af47aa1ead56b655e81857691565a8d0196e0439fc  
    Data: Send 2 more BTC to Ivan  
    Hash: 2e8e6b0888a471a942365c51c2c68d8c247d097bad22e69edd6751163a25ff98

##### 20.总结： #####

区块按照插入的顺序进行存储。
    	可以通过哈希高效地检索一个块。
    	区块链中存储有效信息的是区块；而区块中存储的实际有效信息是data。

[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA54SVSEFO_size_17_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]: /images/20220828/5c86aebc1bf64b478a872cb1a974df3c.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA54SVSEFO_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center]: /images/20220828/92a14d1f110f4190bc8cd37352744db2.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA54SVSEFO_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16_pic_center 1]: /images/20220828/d2d6b34896744d37ae0a7de124cd5242.png