背景
对于大多数开发者，区块链行业不容易在第一时间形成初步的思维印象。本文旨在在最短时间内，给与刚入门的开发者一个最简的区块链Demo。
最终效果
最终效果：每隔2s模拟一个区块的产生
实现流程
1. 构造一个模拟 区块 的类
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每个区块拥有区块头和区块体两部分；
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区块头有如下几个关键字段：height - 高度，previousHash - 上一个区块的哈希值，timestamp - 当前时间戳， Nonce - 一个随机数，MerkelRoot - 梅克尔树根的哈希值，hash - 当前区块的哈希；
-
区块体data中包括了：在当前这一段时间内发生的，并且被加入到该区块的交易；
class Block {
/**
* 构造函数
* @param {Number} height
* @param {String} previousHash
* @param {Number} timestamp
* @param {*} data
* @param {String} hash
*/
constructor(height, previousHash, timestamp, data, hash) {
this.height = height
this.previousHash = previousHash + ''
this.timestamp = timestamp
this.data = data
this.hash = hash + ''
}
static generateBlock(blockData, previousBlock) {
const nextHeight = previousBlock.height + 1;
const nextTimeStamp = new Date().getTime();
//暂时忽略MerkelRoot和Nonce
const nextHash = CryptoJS.SHA256(nextHeight + previousBlock.hash + nextTimeStamp + blockData) + '';
return new Block(nextHeight, previousBlock.hash, nextTimeStamp, blockData, nextHash);
}
}
2. 构造一个模拟 区块链 的类
区块链类拥有的功能：
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创建 “创世区块”；
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根据当前区块的各个字段和区块体的交易数据，计算对应的哈希值；
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得到区块链中最后一个块节点；
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计算当前链表的下一个区块；
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判断新加入的块是否合法；
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判断height是否连续且自增；
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判断前后区块的哈希是否相连；
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向区块链新增节点；
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插入新的短链表时判断是否合法，如何插入；
-
附加功能：保存/展示区块链的数据；
class BlockChain {
/**
* 如果指定在历史BlockChain上继续增加区块，则从本地存储中取出；否则默认创建新的区块链
* @param { string } historyChain
*/
constructor(historyChain) {
this.blocks = [this.getGenesisBlock()]
}
// constructor(historyChain) {
// if( historyChain) {
// let blocks = this.getHistoryChain(historyChain);
// this.blocks = blocks ? [blocks] : [this.getGenesisBlock()];
// } else {
// this.blocks = [this.getGenesisBlock()]
// }
// }
/**
* 将区块链异步保存到文件中
*/
async saveHistoryChain(file, block) {
await fs.appendFile(file, JSON.stringify(block), err => {
if (err) throw err;
console.log(`Height: ${block.height} is saved.`);
});
}
/**
* 从文件中同步读出历史区块数据
*/
// getHistoryChain() {
// return fs.readFileSync('historyChain.txt', 'utf-8');
// }
/**
* 创建区块链起源块, 此块是硬编码（取比特币高度:642022， 对应的时间是2020-08-03 17:00)
*/
getGenesisBlock() {
return new Block(0, '0', 1595490064640, 'GenesisBlock', '0000000000000000000d87bedef9550a014af9a3af74b791d84d049cc3ca85f4')
}
/**
* 根据信息计算hash值
*/
calcuteHash(height, previousHash, timestamp, data) {
return CryptoJS.SHA256(height + previousHash + timestamp + data) + ''
}
/**
* 得到区块链中最后一个块节点
*/
getLatestBlock() {
return this.blocks[this.blocks.length - 1]
}
/**
* 计算当前链表的下一个区块
* @param {*} blockData
*/
generateNextBlock(blockData) {
const previousBlock = this.getLatestBlock()
const nextIndex = previousBlock.height + 1
const nextTimeStamp = new Date().getTime()
const nextHash = this.calcuteHash(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimeStamp, blockData)
return new Block(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimeStamp, blockData, nextHash)
}
/**
* 判断新加入的块是否合法
* @param {Block} newBlock
* @param {Block} previousBlock
*/
isValidNewBlock(newBlock, previousBlock) {
if(
!(newBlock instanceof Block) ||
!(previousBlock instanceof Block)
) {
return false
}
// 判断height
if(newBlock.height !== previousBlock.height + 1) {
return false
}
// 判断hash值
if(newBlock.previousHash !== previousBlock.hash) {
return false
}
// 计算新块的hash值是否符合规则
if(this.calcuteHash(newBlock.height, newBlock.previousHash, newBlock.timestamp, newBlock.data) !== newBlock.hash) {
return false
}
return true
}
/**
* 向区块链添加新节点
* @param {Block} newBlock
*/
addBlock(newBlock) {
if(this.isValidNewBlock(newBlock, this.getLatestBlock())) {
this.blocks.push(newBlock)
return true
}
return false
}
/**
* 判断新插入的区块链是否合法而且可以覆盖原来的节点
* @param {Array} newChain
*/
isValidNewChain(newChain) {
if(Array.isArray(newChain) === false || newChain.length === 0) {
return false
}
let newChainLength = newChain.length,
firstBlock = newChain[0]
// 硬编码的起源块不能改变
if(firstBlock.height === 0) {
return false
}
// 移植新的链的长度 <= 现有链的长度
// 新的链不可信
if(newChainLength + firstBlock.height <= this.blocks.length) {
return false
}
// 下面检查新的链能否移植
// 以及新的链的每个节点是否符合规则
if(!this.isValidNewBlock(firstBlock, this.blocks[firstBlock.height - 1])) {
return false
}
for(let i = 1; i < newChainLength; ++i) {
if(!this.isValidNewBlock(newChain[i], newChain[i - 1])) {
return false
}
}
return true
}
/**
* 插入新链表
* @param {Array} newChain
*/
addChain(newChain) {
if(this.isValidNewChain(newChain)) {
const height = newChain[0].height
this.blocks.splice(height)
this.blocks = this.blocks.concat(newChain)
return true
}
return false
}
//打印该区块链的所有区块
printBlockChain() {
console.table(this.blocks);
}
//打印该区块链的最新区块
printLastBlock() {
console.table(this.blocks[this.blocks.length - 1]);
}
}
3. 测试上述代码
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模拟生成区块体中的交易数据；
-
新建一个区块链条；
-
定时（每隔2秒）模拟生成一个区块，并添加到区块链中；
-
同时打印该区块链
//生成模拟的区块体交易数据
function generateBlockData() {
const dataList = ['Zhangjie is cool', 'Pengxiaohua is cool', 'ChenZiqiang is cool', 'Fangguojun is cool', 'Lulina is beautiful', 'Maqicheng is cool', 'Wangchuanshuo is cool', 'Linshaoyuan is beautiful', 'Lulina is beautiful'];
return dataList[Math.random() * dataList.length >> 0];
}
function mockBlocks() {
//实例化一个区块链
const blockChain = new BlockChain('testNet');
blockChain.printLastBlock();
let newBlock;
setInterval(() => {
newBlock = Block.generateBlock(generateBlockData(), blockChain.getLatestBlock());
blockChain.addBlock(newBlock);
blockChain.printBlockChain();
}, 2000);
}
//开启模拟区块
mockBlocks();
完整源码
基于NodeJS的完整可运行的最简区块链Demo
运行方式
- 下载源码:
git clone https://github.com/stevekeol/YunDang-Chain - 切换至对应目录，并安装依赖项:
cd yundang-chain/demo && npm install - 运行:
npm start
作者简介
【stevekeol】毕业于三墩职业技术学院的一名loser。求索于区块链行业四五载，拥有近乎信仰级别的热爱。近期已提上日程的计划是打造一款 基于NodeJS的全节点公有链： YunDang-Chain。如需交流，参考 项目源码
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