介绍

区块链是21世纪最具革命性的技术之一，它仍在逐步成熟，潜力尚未完全实现。 就其本质而言，区块链只是一个分布式记录数据库。 但是，它的独特之处在于它不是一个私人数据库，而是一个公共数据库，即每个使用它的人都拥有它的全部或部分副本。 只有得到数据库其他人员的同意才能添加新记录。 此外，它是区块链，使加密货币和智能合约成为可能。

在本系列文章中，我们将构建一个基于简单区块链实现的简化加密货币。

块

让我们从“blockchain”的“block”部分开始。 在区块链中，它存储有价值的信息。 例如，比特币块存储交易，这是任何加密货币的本质。 除此之外，块包含一些技术信息，如版本，当前时间戳和前一个块的散列。

在本文中，我们不会实现区块链或比特币规范中描述的区块，而是使用简化版本，其中只包含重要信息。 这是它的样子：

type Block struct {
    Timestamp     int64
    Data          []byte
    PrevBlockHash []byte
    Hash          []byte
}

Timestamp是当前时间戳（当创建块时）， Data是包含在块中的实际有价值信息， PrevBlockHash存储前一块的散列，并且Hash是块的散列。 在Bitcoint规范中， Timestamp ， PrevBlockHash和Hash是PrevBlockHash ，它们形成一个单独的数据结构，事务（在我们的例子中是数据）是一个独立的数据结构。 所以我们在这里将它们混合起来以简化。

那么我们如何计算哈希？ 哈希计算方式是区块链的一个非常重要的特性，正是这一特性使区块链更加安全。 问题是计算哈希是一个计算上困难的操作，即使在快速计算机上也需要一些时间（这就是为什么人们购买强大的GPU来挖掘比特币）。 这是一个有意识的建筑设计，这使得添加新块变得困难，从而防止添加后的修改。 我们将在以后的文章中讨论和实现这个机制。

现在，我们只取块字段，连接它们，并在连接组合上计算SHA-256哈希。 让我们在SetHash方法中执行此SetHash ：

  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[:]
  }

接下来，按照Golang约定，我们将实现一个将简化块创建的函数：

func NewBlock(data string, prevBlockHash []byte) *Block {
      block := &Block{time.Now().Unix(), []byte(data), prevBlockHash, []byte{}}
      block.SetHash()
      return block
}

这就是块！

Blockchain

现在我们来实现一个区块链。 其本质区块链仅仅是一个具有特定结构的数据库：它是一个有序的后向链表。 这意味着块按照插入顺序存储，并且每个块都链接到前一个块。 该结构允许快速获取链中的最新块，并通过其哈希（有效）获取块。

在Golang中，这个结构可以通过使用数组和地图来实现：数组将保持有序散列（数组在Go中排序），并且映射将保持hash → block对（地图无序）。 但是对于我们的区块链原型，我们只需要使用一个数组，因为现在我们不需要通过它们的哈希来获取块。

type Blockchain struct {
    blocks []*Block
}

这是我们的第一块区块链！ 我从未想过它会如此轻松😉

现在让我们可以添加块：

  func (bc *Blockchain) AddBlock(data string) {
      prevBlock := bc.blocks[len(bc.blocks)-1]
      newBlock := NewBlock(data, prevBlock.Hash)
      bc.blocks = append(bc.blocks, newBlock)
  }

就这样么！ 也许不会这么简单？..

要添加新的区块，我们需要一个现有的区块，但区块链中没有区块！ 因此，在任何区块链中，必须至少有一个区块，而这个区块是链中的第一个区块，称为生成区块 。 让我们来实现一个创建这样一个块的方法：

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

现在，我们可以实现一个创建区块链的功能，其中包含创建区块：

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

让我们来检查一下区块链是否正常工作：

func main() {
    bc := NewBlockchain()

    bc.AddBlock("Send 1 BTC to Ivan")
    bc.AddBlock("Send 2 more BTC to Ivan")

    for _, block := range bc.blocks {
        fmt.Printf("Prev. hash: %x\n", block.PrevBlockHash)
        fmt.Printf("Data: %s\n", block.Data)
        fmt.Printf("Hash: %x\n", block.Hash)
        fmt.Println()
    }
}

输出：

Prev. hash:
Data: Genesis Block
Hash: aff955a50dc6cd2abfe81b8849eab15f99ed1dc333d38487024223b5fe0f1168

Prev. hash: aff955a50dc6cd2abfe81b8849eab15f99ed1dc333d38487024223b5fe0f1168
Data: Send 1 BTC to Ivan
Hash: d75ce22a840abb9b4e8fc3b60767c4ba3f46a0432d3ea15b71aef9fde6a314e1

Prev. hash: d75ce22a840abb9b4e8fc3b60767c4ba3f46a0432d3ea15b71aef9fde6a314e1
Data: Send 2 more BTC to Ivan
Hash: 561237522bb7fcfbccbc6fe0e98bbbde7427ffe01c6fb223f7562288ca2295d1

就是这样

结论

我们构建了一个非常简单的区块链原型：它只是一个块的数组，每个块都与前一个块有连接。 实际的区块链要复杂得多。 在我们的区块链中添加新区块非常简单快捷，但是在真正的区块链中添加新区块需要做一些工作：在获得添加区块的权限（此机制称为工作量验证）之前，必须执行一些繁重的计算。 另外，区块链是没有单一决策者的分布式数据库。 因此，一个新的区块必须得到网络的其他参与者的确认和批准（这种机制被称为共识）。 而且我们的区块链还没有交易！

在以后的文章中，我们将介绍这些功能。