200行代码轻松实现一个简单的区块链

英文原文：lauri hartikka

区块链的基础概念很简单：一个分布式数据库，存储一个不断加长的 list，list 中包含着许多有序的记录。然而，在通常情况下，当我们谈到区块链的时候也会谈起使用区块链来解决的问题，这两者很容易混淆。像流行的比特币和以太坊这样基于区块链的项目就是这样。“区块链”这个术语通常和像交易、智能合约、加密货币这样的概念紧紧联系在一起。

这就令理解区块链变得不必要得复杂起来，特别是当你想理解源码的时候。下面我将通过 200 行 js 实现的超级简单的区块链来帮助大家理解它，我给这段代码起名为 naivechain。

块结构

第一个逻辑步骤是决定块结构。为了保证事情尽可能的简单，我们只选择最必要的部分：index（下标）、timestamp（时间戳）、data（数据）、hash（哈希值）和 previous hash（前置哈希值）。

这个块中必须能找到前一个块的哈希值，以此来保证整条链的完整性。

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();
  }
}

块哈希

为了保存完整的数据，必须哈希区块。sha-256会对块的内容进行加密，记录这个值应该和“挖矿”毫无关系，因为这里不需要解决工作量证明的问题。

var calculatehash = (index, previoushash, timestamp, data) => {
  return cryptojs.sha256(index + previoushash + timestamp + data).tostring();
};

块的生成

要生成一个块，必须知道前一个块的哈希值，然后创造其余所需的内容（= index, hash, data and timestamp）。块的data部分是由终端用户所提供的。

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);
};

块的存储

内存中的javascript数组被用于存储区块链。区块链的第一个块通常被称为“起源块”，是硬编码的。

var getgenesisblock = () => {
  return new block(0, "0", 1465154705, "my genesis block!!", "816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7");
};
 
var blockchain = [getgenesisblock()];

确认块的完整性

在任何时候都必须能确认一个区块或者一整条链的区块是否完整。在我们从其他节点接收到新的区块，并需要决定接受或拒绝它们时，这一点尤为重要。

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;
};

选择最长的链

任何时候在链中都应该只有一组明确的块。万一冲突了（例如：两个结点都生成了72号块时），会选择有最大数目的块的链。

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');
  }
};

与其他结点的通信

结点的本质是和其他结点共享和同步区块链，下面的规则能保证网络同步。

当一个结点生成一个新块时，它会在网络上散布这个块。
当一个节点连接新peer时，它会查询最新的block。
当一个结点遇到一个块，其index大于当前所有块的index时，它会添加这个块到它当前的链中，或者到整个区块链中查询这个块。

如图为当节点遵循前文所述协议时会发生的一些典型通信场景

我没有采用自动发现peer的工具。peers的位置（url）必须是手动添加的。

结点控制

在某种程度上用户必须能够控制结点。这一点通过搭建一个http服务器可以实现。

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));
};

用户可以用下面的方法和结点互动：

• 列出所有的块
• 用用户提供的内容创建一个新的块
• 列出或者新增peers
  

下面这个curl的例子就是最直接的控制结点的方法：

#get all blocks from the node
curl http://localhost:3001/blocks

体系结构

需要指出的是，节点实际上展现了两个web服务器：一个（http服务器）是让用户控制节点，另一个（websocket http服务器）。

naivechain的主要组成部分

总结

创造 naivechain 的目的是为了示范和学习，因为它并没有“挖矿”算法（pos of pow），不能被用于公用网络，但是它实现了区块链运作的基本特性。

你可以在 github 库中查看更多的技术细节。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。