Go语言开发区块链只需180行代码(推荐)

区块链开发用什么语言？通过本文你将使用go语言开发自己的区块链(或者说用go语言搭建区块链)、理解哈希函数是如何保持区块链的完整性、掌握如何用go语言编程创造并添加新的块、实现多个节点通过竞争生成块、通过浏览器来查看整个链、了解所有其他关于区块链的基础知识。

但是，文章中将不会涉及工作量证明算法（pow）以及权益证明算法（pos）这类的共识算法，同时为了让你更清楚得查看区块链以及块的添加，我们将网络交互的过程简化了，关于 p2p 网络比如“全网广播”这个过程等内容将在后续文章中补上。

开发环境

我们假设你已经具备一点 go 语言的开发经验。在安装和配置 go 开发环境后之后，我们还要获取以下一些依赖：

~$ go get github.com/davecgh/go-spew/spew

spew可以帮助我们在终端中中直接查看 struct 和 slice 这两种数据结构。

~$ go get github.com/gorilla/mux

gorilla 的 mux 包非常流行， 我们用它来写 web handler。

~$ go get github.com/joho/godotenv

godotenv可以帮助我们读取项目根目录中的.env 配置文件，这样就不用将 http端口之类的配置硬编码进代码中了。比如像这样：

addr=8080

接下来，我们创建一个 main.go 文件。之后的大部分工作都围绕这个文件，开始写代码吧！

导入依赖包

我们将所有的依赖包以声明的方式导入进去：

package main
import (
 "crypto/sha256"
 "encoding/hex"
 "encoding/json"
 "io"
 "log"
 "net/http"
 "os"
 "time"

 "github.com/davecgh/go-spew/spew"
 "github.com/gorilla/mux"
 "github.com/joho/godotenv"
)

数据模型

接着我们来定义一个结构体，它代表组成区块链的每一个块的数据模型：

type block struct {
 index  int
 timestamp string
 bpm  int
 hash  string
 prevhash string
}

index 是这个块在整个链中的位置
timestamp 显而易见就是块生成时的时间戳
hash 是这个块通过 sha256 算法生成的散列值
prevhash 代表前一个块的 sha256 散列值
bpm 每分钟心跳数，也就是心率
接着，我们再定义一个结构表示整个链，最简单的表示形式就是一个 block 的 slice：

var blockchain []block

我们使用散列算法（sha256）来确定和维护链中块和块正确的顺序，确保每一个块的 prevhash 值等于前一个块中的 hash 值，这样就以正确的块顺序构建出链：

散列和生成新块

我们为什么需要散列？主要是两个原因：

• 在节省空间的前提下去唯一标识数据。散列是用整个块的数据计算得出，在我们的例子中，将整个块的数据通过 sha256 计算成一个定长不可伪造的字符串。
• 维持链的完整性。通过存储前一个块的散列值，我们就能够确保每个块在链中的正确顺序。任何对数据的篡改都将改变散列值，同时也就破坏了链。以我们从事的医疗健康领域为例，比如有一个恶意的第三方为了调整“人寿险”的价格，而修改了一个或若干个块中的代表不健康的 bpm 值，那么整个链都变得不可信了。
  

我们接着写一个函数，用来计算给定的数据的 sha256 散列值：

func calculatehash(block block) string {
 record := string(block.index) + block.timestamp + string(block.bpm) + block.prevhash
 h := sha256.new()
 h.write([]byte(record))
 hashed := h.sum(nil)
 return hex.encodetostring(hashed)
}

这个 calculatehash 函数接受一个块，通过块中的 index，timestamp，bpm，以及 prevhash 值来计算出 sha256 散列值。接下来我们就能编写一个生成块的函数：

func generateblock(oldblock block, bpm int) (block, error) {
 var newblock block
 t := time.now()
 newblock.index = oldblock.index + 1
 newblock.timestamp = t.string()
 newblock.bpm = bpm
 newblock.prevhash = oldblock.hash
 newblock.hash = calculatehash(newblock)
 return newblock, nil
}

其中，index 是从给定的前一块的 index 递增得出，时间戳是直接通过 time.now() 函数来获得的，hash 值通过前面的 calculatehash 函数计算得出，prevhash 则是给定的前一个块的 hash 值。

校验块

搞定了块的生成，接下来我们需要有函数帮我们判断一个块是否有被篡改。检查 index 来看这个块是否正确得递增，检查 prevhash 与前一个块的 hash 是否一致，再来通过 calculatehash 检查当前块的 hash 值是否正确。通过这几步我们就能写出一个校验函数：

func isblockvalid(newblock, oldblock block) bool {
 if oldblock.index+1 != newblock.index {
  return false
 }
 if oldblock.hash != newblock.prevhash {
  return false
 }
 if calculatehash(newblock) != newblock.hash {
  return false
 }
 return true
}

除了校验块以外，我们还会遇到一个问题：两个节点都生成块并添加到各自的链上，那我们应该以谁为准？这里的细节我们留到下一篇文章，这里先让我们记住一个原则：始终选择最长的链：

通常来说，更长的链表示它的数据（状态）是更新的，所以我们需要一个函数能帮我们将本地的过期的链切换成最新的链：

func replacechain(newblocks []block) {
 if len(newblocks) > len(blockchain) {
  blockchain = newblocks
 }
}

到这一步，我们基本就把所有重要的函数完成了。接下来，我们需要一个方便直观的方式来查看我们的链，包括数据及状态。通过浏览器查看 web 页面可能是最合适的方式！

web 服务

我猜你一定对传统的 web 服务及开发非常熟悉，所以这部分你肯定一看就会。

借助 gorilla/mux 包，我们先写一个函数来初始化我们的 web 服务：

func run() error {
 mux := makemuxrouter()
 httpaddr := os.getenv("addr")
 log.println("listening on ", os.getenv("addr"))
 s := &http.server{
  addr:   ":" + httpaddr,
  handler:  mux,
  readtimeout: 10 * time.second,
  writetimeout: 10 * time.second,
  maxheaderbytes: 1 << 20,
 }
 if err := s.listenandserve(); err != nil {
  return err
 }
 return nil
}

其中的端口号是通过前面提到的 .env 来获得，再添加一些基本的配置参数，这个 web 服务就已经可以 listen and serve 了！

接下来我们再来定义不同 endpoint 以及对应的 handler。例如，对“/”的 get 请求我们可以查看整个链，“/”的 post 请求可以创建块。

func makemuxrouter() http.handler {
 muxrouter := mux.newrouter()
 muxrouter.handlefunc("/", handlegetblockchain).methods("get")
 muxrouter.handlefunc("/", handlewriteblock).methods("post")
 return muxrouter
}

get 请求的 handler：

func handlegetblockchain(w http.responsewriter, r *http.request) {
 bytes, err := json.marshalindent(blockchain, "", " ")
 if err != nil {
  http.error(w, err.error(), http.statusinternalservererror)
  return
 }
 io.writestring(w, string(bytes))
}

为了简化，我们直接以 json 格式返回整个链，你可以在浏览器中访问 localhost:8080 或者 127.0.0.1:8080 来查看（这里的8080就是你在 .env 中定义的端口号 addr）。

post 请求的 handler 稍微有些复杂，我们先来定义一下 post 请求的 payload：

type message struct {
 bpm int
}

再看看 handler 的实现：

func handlewriteblock(w http.responsewriter, r *http.request) {
 var m message
 decoder := json.newdecoder(r.body)
 if err := decoder.decode(&m); err != nil {
  respondwithjson(w, r, http.statusbadrequest, r.body)
  return
 }
 defer r.body.close()
 newblock, err := generateblock(blockchain[len(blockchain)-1], m.bpm)
 if err != nil {
  respondwithjson(w, r, http.statusinternalservererror, m)
  return
 }
 if isblockvalid(newblock, blockchain[len(blockchain)-1]) {
  newblockchain := append(blockchain, newblock)
  replacechain(newblockchain)
  spew.dump(blockchain)
 }
 respondwithjson(w, r, http.statuscreated, newblock)
}

我们的 post 请求体中可以使用上面定义的 payload，比如：

{"bpm":75}

还记得前面我们写的 generateblock 这个函数吗？它接受一个“前一个块”参数，和一个 bpm 值。post handler 接受请求后就能获得请求体中的 bpm 值，接着借助生成块的函数以及校验块的函数就能生成一个新的块了！

除此之外，你也可以：

使用spew.dump 这个函数可以以非常美观和方便阅读的方式将 struct、slice 等数据打印在控制台里，方便我们调试。
测试 post 请求时，可以使用 postman 这个 chrome 插件，相比 curl它更直观和方便。
post 请求处理完之后，无论创建块成功与否，我们需要返回客户端一个响应：

func respondwithjson(w http.responsewriter, r *http.request, code int, payload interface{}) {
  response, err := json.marshalindent(payload, "", " ")
  if err != nil {
    w.writeheader(http.statusinternalservererror)
    w.write([]byte("http 500: internal server error"))
    return
  }
  w.writeheader(code)
  w.write(response)
}

快要大功告成了。

接下来，我们把这些关于区块链的函数，web 服务的函数“组装”起来：

func main() {
  err := godotenv.load()
  if err != nil {
    log.fatal(err)
  }
  go func() {
    t := time.now()
    genesisblock := block{0, t.string(), 0, "", ""}
    spew.dump(genesisblock)
    blockchain = append(blockchain, genesisblock)
  }()
  log.fatal(run())
}

这里的 genesisblock （创世块）是 main 函数中最重要的部分，通过它来初始化区块链，毕竟第一个块的 prevhash 是空的。

哦耶！完成了

可以从这里获得完整的代码：github repo

让我们来启动它：

~$ go run main.go

在终端中，我们可以看到 web 服务器启动的日志信息，并且打印出了创世块的信息：

接着我们打开浏览器，访问 localhost:8080 这个地址，我们可以看到页面中展示了当前整个区块链的信息（当然，目前只有一个创世块）：

接着，我们再通过 postman 来发送一些 post 请求：

刷新刚才的页面，现在的链中多了一些块，正是我们刚才生成的，同时你们可以看到，块的顺序和散列值都正确。

总结

刚刚我们完成了一个自己的区块链，虽然很简单（陋），但它具备块生成、散列计算、块校验等基本能力。接下来你就可以继续深入的学习区块链的其他重要知识，比如工作量证明、权益证明这样的共识算法，或者是智能合约、dapp、侧链等等。

以上所述是小编给大家介绍的go语言开发区块链只需180行代码(推荐)，希望对大家有所帮助