用Javasctipt程式碼簡單模擬解釋區塊鏈概念

摘要： 本文試圖用簡單200行程式碼來解析區塊鏈的基本原理。 區塊鏈基本概念很簡單：它其實是一個分散式資料庫，維護一個不斷增長的有序的記錄列表。“區塊鏈”術語通常與諸如交易，智慧合約或加密貨幣等概念密切相關。涉及這麼多概念使得理解區塊鏈變成一個艱鉅的任務。這裡將通過一個稱為NaiveChain...

本文試圖用簡單200行程式碼來解析區塊鏈的基本原理。

區塊鏈基本概念很簡單：它其實是一個分散式資料庫，維護一個不斷增長的有序的記錄列表。“區塊鏈”術語通常與諸如交易，智慧合約或加密貨幣等概念密切相關。涉及這麼多概念使得理解區塊鏈變成一個艱鉅的任務。這裡將通過一個稱為NaiveChain庫包使用200行的Javascript實現超簡單的blockchain。

第一個邏輯步驟是決定塊結構。為了使事情儘可能簡單，我們僅包含最必要的：index，timestamp，data，hash和previous hash。

必須在塊中找到前一個塊的Hash，以保持鏈的完整性，程式碼如下：

class Block {

constructor(index, previousHash, timestamp, data, hash) {
this.index = index;
this.previousHash = previousHash.toString();
this.timestamp = timestamp;
this.data = data;
this.hash = hash.toString();
}

}

塊Hash雜湊

塊需要實行Hash以保持資料的完整性。演算法使用SHA-256。應該注意，這個Hash與“ 挖掘 ” 無關，因為不需要解決Proof Of Work工作證明問題。

var calculateHash = (index, previousHash, timestamp, data) => {

return CryptoJS.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();

};

為了生成一個塊，我們必須知道前一個塊的雜湊，並建立所需內容的其餘部分（=索引，雜湊，資料和時間戳），塊資料是由終端使用者提供的。

var generateNextBlock = (blockData) => {
var previousBlock = getLatestBlock();
var nextIndex = previousBlock.index + 1;
var nextTimestamp = new Date().getTime() / 1000;
var nextHash = calculateHash(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData);
return new Block(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData, nextHash);

};

儲存塊

記憶體中的Javascript陣列用於儲存區塊鏈。區塊鏈的第一塊總是一個所謂的“基因塊genesis-block”，它是硬編碼的。

var getGenesisBlock = () =>{
return new Block(0,"0",1465154705,"my genesis block!!",
"816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7");
};

var blockchain=[getGenesisBlock()];

驗證塊的完整性

在任何指定時間，我們必須能夠驗證塊或塊鏈在完整性方面是否有效。特別是當我們從其他節點接收新塊，並必須決定是否接受他們時。

var isValidNewBlock = (newBlock, previousBlock) =>
{
if (previousBlock.index + 1 !== newBlock.index) {
console.log('invalid index');
return false;
} else if (previousBlock.hash !== newBlock.previousHash) {
console.log('invalid previoushash');
return false;
} else if (calculateHashForBlock(newBlock) !== newBlock.hash) {
console.log('invalid hash: ' + calculateHashForBlock(newBlock) + ' ' + newBlock.hash);
return false;
}
return true;
};

選擇最長的鏈

在指定時間鏈中應該總是隻有一個顯式塊。在衝突的情況下（例如，兩個節點都生成塊號72），我們選擇具有最長塊數的鏈。

var replaceChain = (newBlocks) =>
{
if (isValidChain(newBlocks) && newBlocks.length > blockchain.length) {
console.log('Received blockchain is valid. Replacing current blockchain with received blockchain');
blockchain = newBlocks;
broadcast(responseLatestMsg());
} else {
console.log('Received blockchain invalid');
}

};

與其他節點通訊

節點的一個重要部分是與其他節點共享和同步區塊鏈。以下規則用於保持網路同步。

• 當節點生成新塊時，它將其廣播到網路
• 當節點連線到新的對等體時，它查詢最新的塊
• 當節點遇到具有大於當前已知塊的索引的塊時，它將塊新增到其當前鏈或查詢整個區塊鏈。

上圖是當節點服從所描述的協議時遵循的一些典型的通訊場景

不使用自動對等體發現。對等體的位置（= URL）就必須手動新增。

控制節點

使用者必須能夠以某種方式控制節點。這是通過設定HTTP伺服器來完成的。

var initHttpServer = () =
>
{
var app = express();
app.use(bodyParser.json());
app.get('/blocks', (req, res) = > res.send(JSON.stringify(blockchain))
)
;

app.post('/mineBlock', (req, res) = > {
var newBlock = generateNextBlock(req.body.data);
addBlock(newBlock);
broadcast(responseLatestMsg());
console.log('block added: ' + JSON.stringify(newBlock));
res.send();
});


app.get('/peers', (req, res) = > {
res.send(sockets.map(s = > s._socket.remoteAddress + ':' + s._socket.remotePort)
);

});

app.post('/addPeer', (req, res) = > {
connectToPeers([req.body.peer]);
res.send();

});

app.listen(http_port, () = > console.log('Listening http on port: ' + http_port)
);
}
;

如程式碼所示，使用者能夠以以下方式與節點互動：

• 列出所有塊
• 建立由使用者提供內容的新塊
• 列出或新增對等體

控制節點的最直接的方法是例如使用Curl：

#get所有節點的塊

curl http://localhost:3001/blocks

架構

應該注意，一個節點實際上暴露了兩個Web伺服器：一個用於使用者控制節點（HTTP伺服器），一個用於節點之間的對等通訊（Websocket HTTP伺服器）

NaiveChain的主要元件

結論

NaiveChain是為了演示和學習區塊鏈而建立的。由於它沒有“ 挖掘 ”演算法（PoS的PoW），它不能在公共網路中使用。它仍然實現了功能區塊鏈的基本特徵。

您可以檢查ofollow,noindex" target="_blank">Github儲存庫 以獲取更多技術詳細資訊。

什麼是區塊鏈?