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一.初始化区块链
1.代码结构
2. 定义区块结构与方法
3. 定义区块链结构与方法
4. 帮助库代码
5. 测试生成区块与初始化区块链
6. 测试代码
二. POW挖矿实现
1.代码结构
2. 定义pow算法实现
3. 修改区块的生成方式(从自定义到挖矿)
4. 测试代码，测试挖矿
5.验证区块有效性
一.初始化区块链
1. 代码结构
Block.go :定义区块结构与方法
BlockChain.go :定义区块链结构与方法
help.go :将常用代码块进行封装，形成帮助库
main.go:测试代码
2.定义区块结构与方法
package BLC import ( "time" "strconv" "bytes" "crypto/sha256" ) //定义区块 type Block struct //1.区块高度，也就是区块的编号，第几个区块 Height int64 //2.上一个区块的Hash值 PreBlockHash []byte //3.交易数据（最终都属于transaction 事务） Data []byte //4.创建时间的时间戳 TimeStamp int64 //5.当前区块的Hash值 Hash []byte //6.Nonce 随机数，用于验证工作量证明 Nonce int64 //定义区块生成Hash的方法 func (block *Block) SetHash() //1.将Height 转换为字节数组 []byte heightBytes := IntToHex(block.Height) //2.将TimeStamp 转换为字节数组 []byte //2.1 将Int64的TimeStamp 转换成二进制 timeString := strconv.FormatInt(block.TimeStamp, 2) //2.2 将二进制字符串转成字节数组 timeBytes := []byte(timeString) //3.拼接所有属性,形成一个二维的byte数组 blockBytes := bytes.Join([][]byteheightBytes, block.PreBlockHash, block.Data, timeBytes, block.Hash, []byte) //4.生成Hash hash := sha256.Sum256(blockBytes) block.Hash = hash[:] //1. 创建新的区块 func NewBlock(data string, height int64, PreBlockHash []byte) *Block //创建区块 block := &Block height, PreBlockHash, []byte(data), time.Now().Unix(), nil, 0, //设置Hash block.SetHash() return block //2.生成创世区块 func CreateGenesisBlock(data string) *Block return NewBlock(data, 1, []byte0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)
3.定义区块链与方法
package BLC
type BlockChain struct
Blocks []*Block //存储有序的区块
func (blc *BlockChain)AddBlockChain(data string,height int64,preHash []byte)
//创建新区块
newBlock := NewBlock(data,height,preHash)
//往链中添加区块
blc.Blocks=append(blc.Blocks,newBlock)
//1.创建带有创世区块的区块链
func CreateBlockChainWithGenesisBlock() *BlockChain
//创建创世区块
genesisBlock := CreateGenesisBlock("Genesis Data..")
//返回区块链对象
return &BlockChain[]*BlockgenesisBlock
4.帮助代码库
package BLC import ( "bytes" "encoding/binary" "log" ) //将int64转换为字节数组 func IntToHex(num int64) []byte buff := new(bytes.Buffer) err := binary.Write(buff, binary.BigEndian, num) if err != nil log.Panic(err) return buff.Bytes()
5.测试代码
package main
import (
"publicChain/BLC"
"fmt"
)
func main()
//创建创世区块
blockChain := BLC.CreateBlockChainWithGenesisBlock()
//创建新的区块
blockChain.AddBlockChain("Send $100 to Bruce", blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Height+1, blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Hash)
blockChain.AddBlockChain("Send $200 to Apple", blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Height+1, blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Hash)
blockChain.AddBlockChain("Send $300 to Alice", blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Height+1, blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Hash)
blockChain.AddBlockChain("Send $400 to Bob", blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Height+1, blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Hash)
fmt.Printf("创建的区块链为: %v
", blockChain)
fmt.Printf("区块链存储的区块为: %v
", blockChain.Blocks)
fmt.Printf("第二个区块的数据信息(交易信息)为: %v
", string(blockChain.Blocks[1].Data))
结果显示
二. POW挖矿实现
1.代码结构
多出的ProofOfWork.go用于实现挖矿
2. 定义pow算法实现
ProofOfWork.go
package BLC
import (
"math/big"
"bytes"
"crypto/sha256"
"fmt"
"time"
)
type ProofOfWork struct
Block *Block //当前要验证的区块
target *big.Int //大数存储，区块难度
//数据拼接，返回字节数组
func (pow *ProofOfWork) prePareData(nonce int) []byte
data := bytes.Join(
[][]byte
pow.Block.PreBlockHash,
pow.Block.Data,
IntToHex(pow.Block.TimeStamp),
IntToHex(int64(targetBit)),
IntToHex(int64(nonce)),
IntToHex(int64(pow.Block.Height)),
,
[]byte,
)
return data
//256位Hash里面至少要有16个零0000 0000 0000 0000
const targetBit = 16
func (proofOfWork *ProofOfWork) Run(num int64) ([]byte, int64)
//3.判断Hash的有效性，如果满足条件循环体
nonce := 0
var hashInt big.Int //存储新生成的hash值
var hash [32]byte
for
//1. 将Block的属性拼接成字节数组
databytes := proofOfWork.prePareData(nonce)
//2.生成Hash
hash = sha256.Sum256(databytes)
fmt.Printf("挖矿中..%x
", hash)
//3. 将hash存储至hashInt
hashInt.SetBytes(hash[:])
//4.判断hashInt是否小于Block里面的target
// Cmp compares x and y and returns:
//
// -1 if x < y
// 0 if x == y
// +1 if x > y
//需要hashInt(y)小于设置的target(x)
if proofOfWork.target.Cmp(&hashInt) == 1
//fmt.Println("挖矿成功", hashInt)
fmt.Printf("第%d个区块，挖矿成功:%x
",num,hash)
fmt.Println(time.Now())
time.Sleep(time.Second * 2)
break
nonce ++
return hash[:], int64(nonce)
//创建新的工作量证明对象
func NewProofOfWork(block *Block) *ProofOfWork
/*1.创建初始值为1的target
0000 0001
8 - 2
*/
target := big.NewInt(1)
//2.左移256-targetBit
target = target.Lsh(target, 256-targetBit)
return &ProofOfWorkblock, target
3. 修改区块的生成方式(从自定义到挖矿)
Block.go
package BLC import ( "time" ) //定义区块 type Block struct //1.区块高度，也就是区块的编号，第几个区块 Height int64 //2.上一个区块的Hash值 PreBlockHash []byte //3.交易数据（最终都属于transaction 事务） Data []byte //4.创建时间的时间戳 TimeStamp int64 //5.当前区块的Hash值 Hash []byte //6.Nonce 随机数，用于验证工作量证明 Nonce int64 //1. 创建新的区块 func NewBlock(data string, height int64, PreBlockHash []byte) *Block //创建区块 block := &Block height, PreBlockHash, []byte(data), time.Now().Unix(), nil, 0, //调用工作量证明的方法，并且返回有效的Hash和Nonce值 //创建pow对象 pow := NewProofOfWork(block) //挖矿验证 hash, nonce := pow.Run(height) block.Hash = hash[:] block.Nonce = nonce return block //2.生成创世区块 func CreateGenesisBlock(data string) *Block return NewBlock(data, 1, []byte0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)
4. 测试代码，测试挖矿
main.go
package main
import (
"publicChain/part2-工作量证明/BLC"
"fmt"
)
func main()
fmt.Println("开始挖矿")
//创建创世区块
blockChain := BLC.CreateBlockChainWithGenesisBlock()
//创建新的区块
blockChain.AddBlockChain("Send $100 to Bruce", blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Height+1, blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Hash)
blockChain.AddBlockChain("Send $200 to Apple", blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Height+1, blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Hash)
blockChain.AddBlockChain("Send $300 to Alice", blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Height+1, blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Hash)
blockChain.AddBlockChain("Send $400 to Bob", blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Height+1, blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Hash)
fmt.Printf("创建的区块链为: %v
", blockChain)
fmt.Printf("区块链存储的区块为: %v
", blockChain.Blocks)
fmt.Printf("第二个区块的数据信息(交易信息)为: %v
", string(blockChain.Blocks[1].Data))
fmt.Printf("第二个区块的随机数为: %v
", blockChain.Blocks[1].Nonce)
测试结果
共计对五个区块进行挖矿，结果如上
5.验证区块有效性
ProofOfWork.go
//判断挖矿得到的区块是否有效 func (proofOfWork *ProofOfWork) IsValid() bool //1.proofOfWork.Block.Hash //2.proofOfWork.Target var hashInt big.Int hashInt.SetBytes(proofOfWork.Block.Hash) if proofOfWork.target.Cmp(&hashInt) == 1 return true return false
测试代码:
main.go
//通过POW挖出新的区块block
block := BLC.NewBlock("Send $500 to Tom", blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Height+1, blockChain.Blocks[len(blockChain.Blocks)-1].Hash)
//手动将该区块添加至区块链中
blockChain.Blocks = append(blockChain.Blocks, block)
//创建一个工作量证明对象
proofOfWork := BLC.NewProofOfWork(block)
//判断该区块是否合法有效
fmt.Println(proofOfWork.IsValid())测试结果:
第六个区块是我们新创建的区块，返回值为true，验证有效
参考资料:
区块链共识算法-POW: https://www.jianshu.com/p/b23cbafbbad2
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