区块链的实现

区块链的实现

大家好，华春来为大家解答区块链的实现的相关区块链备案知识。区块链的实现很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

区块链就是一串或者是一系列区块的集合，类似于链表的概念，每个区块都指向于后面一个区块，然后顺序的连接在一起。在区块链中的每一个区块都存放了很多很有价值的信息，主要包括三个部分：自己的数字签名，上一个区块的数字签名，还有一切需要加密的数据（这些数据在比特币中就相当于是交易的信息，它是加密货币的本质）。每个数字签名不但证明了自己是特有的一个区块，而且指向了前一个区块的来源，让所有的区块在链条中可以串起来，而数据就是一些特定的信息，你可以按照业务逻辑来保存业务数据。

这里的hash指的就是数字签名

所以每一个区块不仅包含前一个区块的hash值，同时包含自身的一个hash值，自身的hash值是通过之前的hash值和数据data通过hash计算出来的。如果前一个区块的数据一旦被篡改了，那么前一个区块的hash值也会同样发生变化（因为数据也被计算在内），这样也就导致了所有后续的区块中的hash值。所以计算和比对hash值会让我们检查到当前的区块链是否是有效的，也就避免了数据被恶意篡改的可能性，因为篡改数据就会改变hash值并破坏整个区块链。

/**
 * 区块
 */
@ToString
@Getter
public class Block {
    //数字签名
    private String hash;
    //上一个区块的数字签名
    private String preHash;
    //保存的数据
    private String data;
    //时间戳
    private long timeStamp;
    //工作量证明
    private int nonce;

    public Block(String data,String preHash) {
        this.data = data;
        this.preHash = preHash;
        timeStamp = new Date().getTime();
        hash = calculateHash();
    }

    /**
     * 计算数字签名
     * @return
     */
    public String calculateHash() {
        return StringUntil.applySha256(preHash + timeStamp + nonce + data);
    }

    /**
     * 挖矿
     * @param difficuity 挖矿难度
     */
    public void mineBlock(int difficuity) {
        String target = new String(new char[difficuity]).replace('\0','0');
        while (!hash.substring(0,difficuity).equals(target)) {
            nonce++;
            hash = calculateHash();
        }
        System.out.println("Block Mind!!!: " + hash);
    }
}

public class StringUntil {
    /**
     * Sha256离散
     * @param input
     * @return
     */
    public static String applySha256(String input){
        try {
            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
            //Applies sha256 to our input,
            byte[] hash = digest.digest(input.getBytes("UTF-8"));
            StringBuffer hexString = new StringBuffer(); // This will contain hash as hexidecimal
            for (int i = 0; i < hash.length; i++) {
                String hex = Integer.toHexString(0xff & hash[i]);
                if(hex.length() == 1) hexString.append('0');
                hexString.append(hex);
            }
            return hexString.toString();
        }
        catch(Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

public class BlockChain {
    public static List<Block> blockChain = new ArrayList<>();
    public static int difficulty = 5;

    /**
     * 判断整条区块链是否有效
     * @return
     */
    public static boolean isChainValid() {
        Block currentBlock;
        Block prevBlock;
        String hashTarget = new String(new char[difficulty]).replace('\0','0');

        for (int i = 1; i < blockChain.size(); i++) {
            currentBlock = blockChain.get(i);
            prevBlock = blockChain.get(i - 1);
            if (!currentBlock.getHash().equals(currentBlock.calculateHash())) {
                System.out.println("当前区块哈希值不匹配");
                return false;
            }
            if (!prevBlock.getHash().equals(currentBlock.getPreHash())) {
                System.out.println("前一个区块哈希值不匹配");
                return false;
            }
            if (!currentBlock.getHash().substring(0,difficulty).equals(hashTarget)) {
                System.out.println("当前区块有异常");
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //生成首区块
        Block genesisBlock = new Block("first","0");
        blockChain.add(genesisBlock);
        //挖矿
        blockChain.get(0).mineBlock(difficulty);
        System.out.println(genesisBlock);
        //第二个区块
        Block secBlock = new Block("second",genesisBlock.getHash());
        blockChain.add(secBlock);
        blockChain.get(1).mineBlock(difficulty);
        System.out.println(secBlock);
        //第三个区块
        Block thirdBlock = new Block("third",secBlock.getHash());
        blockChain.add(thirdBlock);
        blockChain.get(2).mineBlock(difficulty);
        System.out.println(thirdBlock);
        System.out.println("区块链有效性: " + isChainValid());
        System.out.println(JSONObject.toJSONString(blockChain));
    }
}

运行结果

Block Mind!!!: 000000dcabbe4bbeccbedc1efc25a886c598652e1efac0dfe1a3d74d9bc9f858
Block(hash=000000dcabbe4bbeccbedc1efc25a886c598652e1efac0dfe1a3d74d9bc9f858, preHash=0, data=first, timeStamp=1608653349150, nonce=1196438)
Block Mind!!!: 00000f6e06be2d09e9e8ba232d84ebe0de75b8e395feaa0f3ddb01377b55c72d
Block(hash=00000f6e06be2d09e9e8ba232d84ebe0de75b8e395feaa0f3ddb01377b55c72d, preHash=000000dcabbe4bbeccbedc1efc25a886c598652e1efac0dfe1a3d74d9bc9f858, data=second, timeStamp=1608653351114, nonce=1312709)
Block Mind!!!: 0000004bdf0b2af602460d79cdd247ac1b57fb651eb68ae68198b514de490569
Block(hash=0000004bdf0b2af602460d79cdd247ac1b57fb651eb68ae68198b514de490569, preHash=00000f6e06be2d09e9e8ba232d84ebe0de75b8e395feaa0f3ddb01377b55c72d, data=third, timeStamp=1608653353097, nonce=1552650)
区块链有效性: true
[{"data":"first","hash":"000000dcabbe4bbeccbedc1efc25a886c598652e1efac0dfe1a3d74d9bc9f858","nonce":1196438,"preHash":"0","timeStamp":1608653349150},{"data":"second","hash":"00000f6e06be2d09e9e8ba232d84ebe0de75b8e395feaa0f3ddb01377b55c72d","nonce":1312709,"preHash":"000000dcabbe4bbeccbedc1efc25a886c598652e1efac0dfe1a3d74d9bc9f858","timeStamp":1608653351114},{"data":"third","hash":"0000004bdf0b2af602460d79cdd247ac1b57fb651eb68ae68198b514de490569","nonce":1552650,"preHash":"00000f6e06be2d09e9e8ba232d84ebe0de75b8e395feaa0f3ddb01377b55c72d","timeStamp":1608653353097}]

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