初识区块链_用JS构建你自己的区块链

更新日期: 2018-12-04阅读: 2.5k标签: 区块链

前言

区块链太复杂,那我们就讲点简单的。用JS来构建你自己的区块链系统,寥寥几行代码就可以说明区块链的底层数据结构、POW挖矿思想和交易过程等。当然了,真实的场景远远远比这复杂。本文的目的仅限于让大家初步了解、初步认识区块链。
文章内容主要参考视频:Building a blockchain with Javascript (https://www.youtube.com/playlist?list=PLzvRQMJ9HDiTqZmbtFisdXFxul5k0F-Q4)
感谢原作者,本文在原视频基础上做了修改补充,并加入了个人理解。


认识区块链

区块链顾名思义是由区块连接而成的链,因此最基本的数据结构是Block。每个Block都含有timestamp、data、hash、previousHash等信息。其中data用来存储数据,previousHash是前一个区块的hash值。示意如下:
技术分享图片
hash是对区块信息的摘要存储,hash的好处是任意长度的信息经过hash都可以映射成固定长度的字符串,如可用sha256:
calculateHash() {
    return SHA256(this.previousHash + this.timestamp + JSON.stringify(this.data)).toString();
}


Block的数据结构

Block的最基本数据结构如下:
class Block {
    constructor(timestamp, data, previousHash = ‘‘) {
        this.timestamp = timestamp;
        this.data = data;
        this.previousHash = previousHash;
        //对hash的计算必须放在最后,保证所有数据赋值正确后再计算
        this.hash = this.calculateHash(); 
    }

    calculateHash() {
        return SHA256(this.previousHash + this.timestamp + JSON.stringify(this.data)).toString();
    }
}


BlockChain的数据结构

多个Block链接而成BlockChain,显然可用用数组或链表来表示,如:
class BlockChain {
    constructor() {
        this.chain = [];
    }
}


创世区块

正所谓万物始于一,区块链的第一个区块总是需要人为来手动创建,这个区块的previousHash为空,如:
createGenesisBlock() {
    return new Block("2018-11-11 00:00:00", "Genesis block of simple chain", "");
}
区块链的构造方法也应改为:
class BlockChain {
    constructor() {
        this.chain = [this.createGenesisBlock()];
    }
}


添加区块

每新加一个区块,必须保证与原有区块链连接起来,即:
class BlockChain {
    getLatestBlock() {
        return this.chain[this.chain.length - 1];
    }
    
    addBlock(newBlock) {
        //新区块的前一个hash值是现有区块链的最后一个区块的hash值;
        newBlock.previousHash = this.getLatestBlock().hash;
        //重新计算新区块的hash值(因为指定了previousHash);
        newBlock.hash = newBlock.calculateHash(); 
        //把新区块加入到链中;
        this.chain.push(newBlock); 
    }
    ...
}


校验区块链

区块链数据结构的核心是保证前后链接、无法篡改,但是如果有人真的篡改了某个区块,我们该如何校验发现呢?最笨也是最自然是想法就是遍历所有情况,逐一校验,如:
isChainValid() {
    //遍历所有区块
    for (let i = 1; i < this.chain.length; i++) {
        const currentBlock = this.chain[i];
        const previousBlock = this.chain[i - 1];
        //重新计算当前区块的hash值,若发现hash值对不上,说明该区块有数据被篡改,hash值未重新计算
        if (currentBlock.hash !== currentBlock.calculateHash()) {
            console.error("hash not equal: " + JSON.stringify(currentBlock));
            return false;
        }
        //判断当前区块的previousHash是否真的等于前一个区块的hash,若不等,说明前一个区块被篡改,虽然hash值被重新计算正确,但是后续区块的hash值并未重新计算,导致整个链断裂
        if (currentBlock.previousHash !== previousBlock.calculateHash) {
            console.error("previous hash not right: " + JSON.stringify(currentBlock));
            return false;
        }
    }
    return true;
}


Just run it

跑起来看看,即:
let simpleChain = new BlockChain();
simpleChain.addBlock(new Block("2018-11-11 00:00:01", {amount: 10}));
simpleChain.addBlock(new Block("2018-11-11 00:00:02", {amount: 20}));


console.log(JSON.stringify(simpleChain, null, 4));

console.log("is the chain valid? " + simpleChain.isChainValid());
结果如下:
ali-186590cc4a7f:simple-chain shanyao$ node main_1.js 
{
    "chain": [
        {
            "timestamp": "2018-11-11 00:00:00",
            "data": "Genesis block of simple chain",
            "previousHash": "",
            "hash": "fd56967ff621a4090ff71ce88fdd456547d1c92d2e93766b7e8791f7a5f91f89"
        },
        {
            "timestamp": "2018-11-11 00:00:01",
            "data": {
                "amount": 10
            },
            "previousHash": "fd56967ff621a4090ff71ce88fdd456547d1c92d2e93766b7e8791f7a5f91f89",
            "hash": "150b196268a0152e9f0e719ac131a722472a809f49bd507965029a78c7400529"
        },
        {
            "timestamp": "2018-11-11 00:00:02",
            "data": {
                "amount": 20
            },
            "previousHash": "150b196268a0152e9f0e719ac131a722472a809f49bd507965029a78c7400529",
            "hash": "274a7a13ed20118e8cb745654934a7e24a4d59333ba17dfbf5d4cfe0fa8a6e34"
        }
    ]
}
is the chain valid? true

注意看其中的previousHash与hash,确实是当前区块的previousHash指向前一个区块的hash。


篡改下试试

都说区块链不可篡改,是真的吗?让我们篡改第2个区块试试,如:
let simpleChain = new BlockChain();
simpleChain.addBlock(new Block("2018-11-11 00:00:01", {amount: 10}));
simpleChain.addBlock(new Block("2018-11-11 00:00:02", {amount: 20}));

console.log("is the chain valid? " + simpleChain.isChainValid());

//将第2个区块的数据,由10改为15
simpleChain.chain[1].data = {amount: 15};

console.log("is the chain still valid? " + simpleChain.isChainValid());
console.log(JSON.stringify(simpleChain, null, 4));
结果如下:
ali-186590cc4a7f:simple-chain shanyao$ node main_1.js 
is the chain valid? true
hash not equal: {"timestamp":"2018-11-11 00:00:01","data":{"amount":15},"previousHash":"fd56967ff621a4090ff71ce88fdd456547d1c92d2e93766b7e8791f7a5f91f89","hash":"150b196268a0152e9f0e719ac131a722472a809f49bd507965029a78c7400529"}
is the chain still valid? false
{
    "chain": [
        {
            "timestamp": "2018-11-11 00:00:00",
            "data": "Genesis block of simple chain",
            "previousHash": "",
            "hash": "fd56967ff621a4090ff71ce88fdd456547d1c92d2e93766b7e8791f7a5f91f89"
        },
        {
            "timestamp": "2018-11-11 00:00:01",
            "data": {
                "amount": 15
            },
            "previousHash": "fd56967ff621a4090ff71ce88fdd456547d1c92d2e93766b7e8791f7a5f91f89",
            "hash": "150b196268a0152e9f0e719ac131a722472a809f49bd507965029a78c7400529"
        },
        {
            "timestamp": "2018-11-11 00:00:02",
            "data": {
                "amount": 20
            },
            "previousHash": "150b196268a0152e9f0e719ac131a722472a809f49bd507965029a78c7400529",
            "hash": "274a7a13ed20118e8cb745654934a7e24a4d59333ba17dfbf5d4cfe0fa8a6e34"
        }
    ]
}

显然,篡改了数据之后,hash值并未重新计算,导致该区块的hash值对不上。


再篡改下试试

那么,如果我们聪明点,篡改后把hash值也重新计算会如何?
let simpleChain = new BlockChain();
simpleChain.addBlock(new Block("2018-11-11 00:00:01", {amount: 10}));
simpleChain.addBlock(new Block("2018-11-11 00:00:02", {amount: 20}));

console.log("is the chain valid? " + simpleChain.isChainValid());
//篡改后重新计算hash值
simpleChain.chain[1].data = {amount: 15};
simpleChain.chain[1].hash = simpleChain.chain[1].calculateHash();
console.log("is the chain still valid? " + simpleChain.isChainValid());
console.log(JSON.stringify(simpleChain, null, 4));
结果如下:
ali-186590cc4a7f:simple-chain shanyao$ node main_1.js 
is the chain valid? true
previous hash not right: {"timestamp":"2018-11-11 00:00:02","data":{"amount":20},"previousHash":"150b196268a0152e9f0e719ac131a722472a809f49bd507965029a78c7400529","hash":"274a7a13ed20118e8cb745654934a7e24a4d59333ba17dfbf5d4cfe0fa8a6e34"}
is the chain still valid? false
{
    "chain": [
        {
            "timestamp": "2018-11-11 00:00:00",
            "data": "Genesis block of simple chain",
            "previousHash": "",
            "hash": "fd56967ff621a4090ff71ce88fdd456547d1c92d2e93766b7e8791f7a5f91f89"
        },
        {
            "timestamp": "2018-11-11 00:00:01",
            "data": {
                "amount": 15
            },
            "previousHash": "fd56967ff621a4090ff71ce88fdd456547d1c92d2e93766b7e8791f7a5f91f89",
            "hash": "74d139274fb692495b7c805dd5822faa0c5b5e6058b6beef96e87e18ab83a6b1"
        },
        {
            "timestamp": "2018-11-11 00:00:02",
            "data": {
                "amount": 20
            },
            "previousHash": "150b196268a0152e9f0e719ac131a722472a809f49bd507965029a78c7400529",
            "hash": "274a7a13ed20118e8cb745654934a7e24a4d59333ba17dfbf5d4cfe0fa8a6e34"
        }
    ]
}

显然,第3个区块的previousHash并未指向第2个区块的hash。


是真的无法篡改吗

其实并不是,如果我们再聪明一点,把后续区块的hash值也重新计算一下,不就OK了吗? 确实如此,如:
let simpleChain = new BlockChain();
simpleChain.addBlock(new Block("2018-11-11 00:00:01", {amount: 10}));
simpleChain.addBlock(new Block("2018-11-11 00:00:02", {amount: 20}));

console.log("is the chain valid? " + simpleChain.isChainValid());
//篡改第2个区块
simpleChain.chain[1].data = {amount: 15};
simpleChain.chain[1].hash = simpleChain.chain[1].calculateHash();
//并把第3个区块也重新计算
simpleChain.chain[2].previousHash = simpleChain.chain[1].hash;
simpleChain.chain[2].hash = simpleChain.chain[2].calculateHash();
console.log("is the chain still valid? " + simpleChain.isChainValid());
console.log(JSON.stringify(simpleChain, null, 4

 

原文链接

链接: https://fly63.com/article/detial/1491

从概念到底层技术,一文看懂区块链架构设计(附知识图谱)

区块链作为一种架构设计的实现,与基础语言或平台等差别较大。区块链是加密货币背后的技术,是当下与VR虚拟现实等比肩的热门技术之一,本身不是新技术,类似Ajax,可以说它是一种技术架构,所以我们从架构设计的角度谈谈区块链的技术实现。

200行JS代码实现超级简单的区块链,带你入门区块链

本文通过JavaScript源码实现一个简单的区块链框架,带你入门区块链的相关知识。区块链的基本概念非常简单:一个分布式数据库维持不断增长的有序记录列表。

用JavaScript写一个区块链

几乎每个人都听说过像比特币和以太币这样的加密货币,但是只有极少数人懂得隐藏在它们背后的技术。在这篇博客中,我将会用JavaScript来创建一个简单的区块链来演示它们的内部究竟是如何工作的

刚入门区块链的程序员应该看些什么?

区块链有很多的定义,大家的说法都不一样,业界都还没有统一。每个人心中都有自己的哈姆雷特。所以此处就不做定义了。那么我主要推荐一些关于区块链概念的学习资料,看完我所推荐的资料,你应该对这门技术有一个自己的了解

区块链 PoW 与 PoS 的纷争

有关注区块链的,肯定会经常看到这两个名词 -- PoW 与 PoS。但是很多人对他们的含义的理解存在很多偏差。那么他们的含义与区别是什么呢?简单而言,PoW 和 PoS 是 2 种不同的对记账权利的分配方式。

使用javascript实现小型区块链

区块链概念狭义:区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构,并以密码方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。

NodeJS实现简易区块链

很多区块链接在一起,就组成了一条链。这条链,也用class来表示。并且其中实现了很多方法:按照加密规则生成hash,插入新块和检查操作,批量插入块和检查操作以及可信度计算

区块链开发中使用的最流行的编程语言

我们目前正处于一个新兴的区块链开发行业中。区块链技术处于初期阶段,然而这种颠覆性技术已经成功地风靡全球,并且最近经历了一场与众不同的繁荣。由于许多资金充足的项目现在急于建立区块链网络并在其上部署分散的应用程序

探索区块链的原理

之前经常听别人说,挖矿、比特币、区块链之类的东西,听起来好高大上呀,后来在网上了解相关知识,但是网上大部分都是转载,没一个能讲明白的,后来不知不觉接触到了一些易懂的点

12个问题讲明白什么是区块链技术?

为什么要使用区块链技术? 虽然分布式账本肯定有很多优点,但它可能不适用于每个人或所有公司,至少目前还不适用。人们在听到区块链时,通常会产生疑问:区块链是什么?

点击更多...

内容以共享、参考、研究为目的,不存在任何商业目的。其版权属原作者所有,如有侵权或违规,请与小编联系!情况属实本人将予以删除!