在这一系列文章中,我们将基于区块链的原理来实现一个简单的加密数字货币系统。
区块是区块链的基本组成部分。它起到存储有价值数据的作用。举个例子,比特币的区块中存储了交易信息,而交易是加密数字货币的核心构成部分。一个区块还可以包含一些技术信息,如版本号、时间戳和上一个区块的哈希值。
在这篇文章中,我们只会实现区块的一些重要信息,而不是完整实现区块链或比特币中的区块。下面是区块的结构定义:
其中,timestamp是当前区块被创建的时间戳,data是存储有价值信息的地方,prevBlockHash存储了上一个区块的哈希值,hash是当前区块的哈希值。在比特币中,timestamp、prevBlockHash和hash构成了区块头的数据结构,而transactions(在我们当前的实现中称为data)则是与区块头分开的数据结构。目前,我们将这两者放在一起,以简化我们的工作。
那么,我们如何计算哈希值呢?哈希值的计算在区块链中是一项非常重要的设计,这种计算方式保证了区块链的安全性。实际上,计算哈希值是一项非常耗费计算资源的操作,即使对于速度很快的计算机来说,也需要一定的时间(这也是为什么人们购买GPU来挖比特币的原因)。这是一种刻意设计的架构,旨在增加区块的难度,从而防止在区块被添加到区块链数据库后被篡改。我们将在后续详细讨论和实现这套机制。
目前,我们只是将区块中的字段连接在一起,然后计算其SHA-256哈希值。下面是实现的代码: (注:其中Hashes是github上的一个项目,网址是https://github.com/h2non/jshashes)
已经介绍完了区块,接下来我们创建一个简单的函数来构造区块。
结束!这就是一个区块!
现在,我们来实现区块链。从定义上来看,区块链本质上是一个有特定结构的数据库,它是一个按时间顺序排列、串联的链表。也就是说,区块链中的区块按照插入的时间顺序排列,并且每个区块与前一个区块相连。因此,可以快速获取最新的区块,并且根据哈希值高效地获取一个区块。
在JavaScript中,我们可以使用array和map来实现这种结构:array用于保证哈希值按顺序排列,map使得可以快速查找到区块。不过,在我们即将实现的原型中,我们暂时只使用array,因为我们目前不需要根据哈希值来查找对应的区块。
非常简单对吧!
现在我们来实现一个添加区块的函数。
完成了!不过,还有一个遗漏的地方。
如果当前没有区块,则此函数将出错。因此,我们必须确保区块链至少有一个区块。在区块链实现中,我们通常将第一个区块称为“创世块”。现在来实现创世块:
this.blocks[this.blocks.length-1]
因此,创建新的区块链时,需要同时创建创世块。
好了,区块链的基本原型就完成了。
接下来,我们来测试代码。
在这个Node.js程序中,我们在package.json中添加了mocha测试代码。然后运行可以看到测试结果。
"scripts":{"test":"mocha"},
npm test
最后
我们建立了区块链的简单原型,其中包括一个由区块组成的数组,每个区块与前一个区块相连。然而,真正的区块链系统比此原型更加复杂。在该系统中,添加一个区块是简单而快速的,但在真正的区块链中,添加一个区块需要进行一些复杂的操作:必须消耗大量的计算资源才能获得添加区块的权限(该机制被称为工作量证明)。此外,区块链还是一个没有中央决策角色的去中心化数据库。因此,新区块的生成必须经过网络中的其他成员的确认和授权(该机制被称为共识)。嗯,目前我们的区块链实现尚未包含交易。
来源:娑婆诃花开