區(qū)塊鏈概念
狹義：區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N按照時間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。

一、挖礦（產(chǎn)生新區(qū)塊）

首先，區(qū)塊鏈?zhǔn)怯擅恳粋€區(qū)塊聯(lián)系而形成的，在產(chǎn)生新區(qū)塊之前必須先有一個最初始的區(qū)塊，這個區(qū)塊也叫創(chuàng)世區(qū)塊。通過這個創(chuàng)世區(qū)塊，不停地通過變化隨機數(shù)（nonce）來計算出符合條件的區(qū)塊。以下是創(chuàng)世區(qū)塊基本信息：

const initBlock = {
 index: 0,
 data: 'hey，this is a block chain',
 previousHash: '0',
 timestamp: '1551806536961',
 nonce: 80490,
 hash: '0000352fb27dd1141fa7265833190a53e5776b1111e275db0d9a77bf840081e6'
};

1. index：是指每個區(qū)塊的序號
2. data： 這里存放著區(qū)塊中所有的信息，例如轉(zhuǎn)賬，余額等數(shù)據(jù)
3. previousHash： 指的是上一個區(qū)塊的hash值，創(chuàng)世區(qū)塊沒有上一個，顯示0即可
4. timestamp：指的是創(chuàng)建這個區(qū)塊的時間
5. nonce：這個是隨機數(shù)，挖礦就是通過不停變換這個nonce來計算出符合條件的哈希。
6. hash： 本區(qū)塊的hash值，通過前面5個字段的信息進行hash運算得出的值。

接著，通過不停的hash運算計算出符合條件的哈希，即挖礦。挖礦也可以調(diào)節(jié)難度的大小，例如算出的哈希值必須前3位數(shù)必須為1或者末3位數(shù)必須為1等等，這個可以自行的去定義，只要最后留一個控制的開關(guān)，方便控制即可?？梢栽诙x一個變量

哈希的計算：

.createHash('sha256')
 .update(index + data + previousHash + timestamp + nonce)
 .digest('hex')

_that.difficulty = 3 // 即前3位或者末3位數(shù)必須為1，數(shù)量越多難度越大

生成了符合條件的hash之后，則產(chǎn)生了新的區(qū)塊，但是還要對這個區(qū)塊進行校驗看看是否有效，因為可能這是一個被篡改的非法的區(qū)塊，也有可能和這個鏈沒有任何關(guān)系的區(qū)塊而僅僅只是符合上述哈希的規(guī)則而已。所以，需要進行一下校驗,,前后區(qū)塊的有效性。

isValidaBlock(newBlock,lastBlock) {
  if (newBlock.index !== lastBlock.index+1) return false
  if (newBlock.previousHash !== lastBlock.hash) return false
  if (newBlock.timestamp <= lastBlock.timestamp) return false
  if (newBlock.hash.slice(1 ,_that.difficulty) !== '1'.repeat(_that.difficulty)) return false
  if (newBlock.hash !== this.computeHashForBlock(newBlock)) return false //確保隨機數(shù)正確
  // 都滿足則返回true
  return true
 }

除了上面的校驗之外，還需要使用上面這個函數(shù)對整一個chain進行一個每一個塊的校驗，以保證每一個塊的信息是正確的，是沒有被篡改過的是合法的。

二、構(gòu)建P2P網(wǎng)絡(luò)

區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)是去中心化的，即沒有中心服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)，客戶端不需要依賴中心服務(wù)器來獲取或者處理數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，有這許許多多的節(jié)點，每個節(jié)點都是一個獨立的成員，他們既是客戶端也是服務(wù)器，節(jié)點與節(jié)點直接都是點對點進行連接（peer-to-peer），不需要通過某一個中心服務(wù)器進行中轉(zhuǎn)，所以，信息安全的角度來說，點對點的連接方式對信息私密性是非?？煽康?。

雖然，區(qū)塊鏈?zhǔn)峭ㄟ^點對點的連接方式進行數(shù)據(jù)傳輸，但是，在這之前還需要一個東西作為引導(dǎo)，這個就是種子節(jié)點。因為，兩個節(jié)點之間他們可能不是處在同一個域下，他們之間想要聯(lián)系，必須有一方知道對方的ip和端口，這樣才能和對方聯(lián)系上。節(jié)點ip和端口號，在這個節(jié)點創(chuàng)建出來之后，種子節(jié)點就會發(fā)給它在這個區(qū)塊鏈中所有節(jié)點的ip和端口號同時記錄下這個新伙伴的ip和端口號。

那么，新的節(jié)點拿到了這一份"通訊錄"之后，就會給這個"通訊錄"中的所有小伙伴發(fā)個消息，告訴他們有一位新的小伙伴加入，之后，其他節(jié)點收到了這個信息，也會在自己的"通訊錄"中加上新伙伴的ip和端口號，相當(dāng)于加入了白名單。這樣新的節(jié)點接下來就可以和任意的的節(jié)點進行通信了。

下面用代碼演示一下：

(res)=>{
 _that.remotePeerInfo = res.data.data //1
 _that.addPeersList(res.peersList)    //2
 _that.boardCast(_that.remotePeerInfo) //3
 _that.blockChainUpdate(blockChain,blockData)  //4
}

addPeersList(peers) {
 peers.forEach(peer => {
  if (!_that.peers.find(v => _that.isEqualPeer(peer, v))) {
   _that.peers.push(peer)
  }
 })
}

boardCast(remotePeerInfo) {
 this.peers.forEach(v => {
  this.send(action, v.port, v.address)
 })
}

blockChainUpdate(blockChain,blockData){
 if(newChain.length === 1 ){
 return
 }

 if(_that.isValidaChain(newChain) && newChain.length>_that.blockchain.length){
 _that.blockchain = Object.assign({}, newChain)
 }else{
 console.log('error')
 return
 }

 if (trans.every(v => _that.isValidTransfer(v))) {
 _that.data = trans
 }
}

1.保存種子節(jié)點傳來的此新節(jié)點的信息包括ip和端口號，因為，新節(jié)點的ip和端口號是會有改變的情況。

2.接受種子節(jié)點傳來的節(jié)點列表，將列表的節(jié)點遍歷檢查一下，沒有相同的就寫進列表中。

3.將新節(jié)點的信息廣播到所有的節(jié)點上，同時接受到信息的節(jié)點更新一下節(jié)點列表

4.將區(qū)塊鏈上信息同步一份都本地，同時對種子節(jié)點傳來的blockchain進行每個區(qū)塊的信息

三、轉(zhuǎn)賬交易

BTC的交易模型是使用的是UTXO

而這個小型區(qū)塊鏈的交易模型使用的是最簡單的方法。

區(qū)塊鏈中"現(xiàn)金”，它是一個虛擬的東西就是一個字符串，來源于挖礦。每次挖礦成功都會有一定的獎勵，得到的這些“錢”就可以在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中自由的轉(zhuǎn)賬交易。

在區(qū)塊鏈中，進行記錄轉(zhuǎn)賬交易的時候是需要一個加密的算法，把所有的信息進行加密之后再push到新區(qū)塊中的data中，從而完成一筆新交易的記錄。以BTC為例，BTC的加密算法是使用elliptic這個加密算法，elliptic是一個非對稱性的加密算法，非對稱的加密算法的特點就是，私鑰是惟一的，只有擁有者才可以和他私鑰對應(yīng)的公鑰進行校驗 。 nodejs也有對應(yīng)的庫在github上搜索elliptic即可。

{
 "privateKey": "34a425df3eb1f22fb6cb74b0e7298b16ffd7f3fb",
 "publicKey": "ac208623a38d2906b090dbcf3a09378dfe79b77bf39c2b753ef98ea94fe08dc3995a1bd05c917"
}

上面是一個生成好的密鑰對格式，僅作為展示，我刪減了一部分長度。

使用銀行卡進行轉(zhuǎn)賬交易的時候，會有一個轉(zhuǎn)出的賬號和一個轉(zhuǎn)入的賬號，在區(qū)塊鏈中的記賬也會有這個賬號，這個賬號就是上面使用生成的密鑰對中的公鑰，公鑰就是地址，或者說公鑰代表的就是自己的錢包。

校驗的方法，首先使用字段“from”，“to”，“amount”的參數(shù)進行sign簽名，然后在每次挖礦（記賬）的時候，則使用verify(),通過前面的三個參數(shù)，和sig進行校驗

verify(type,data){
 swtich(type){
  case 'sign':
   const bufferMsg = Buffer.from(`${data.from}-${data.to}-${data.amount}`)
   let signature = Buffer.from(keypair.sign(bufferMsg).toDER()).toString('hex')
    this.signature = signature
  break;
  case 'verify':
    const keypairTemp = ec.keyFromPublic(pub, 'hex')
    const bufferMsg = Buffer.from(`${data.from}-${data.to}-${data.amount}`)
    this.keypair = keypairTemp.verify(bufferMsg, sig)
  break;
  default;
 }
}

轉(zhuǎn)帳的時候需要3步，分別是校驗轉(zhuǎn)出賬戶是否有足夠的金額，轉(zhuǎn)出賬戶就是本地公鑰。如有則進行記賬并且使用兩個地址、金額、時間，還有簽名加密打包，之后進行全節(jié)點廣播。其他節(jié)點收到這個信息之后第一件事也是對新區(qū)塊的有效性做一個校驗，通過校驗之后就會寫入data中。

transfer(data) {
 const timestamp = new Date().getTime()
 const sig = rsa.sign({data.from, data.to, data.amount , timestamp})
 const sigTrans = {data.from, data.to, data.amount ,timestamp, sig }

  // 非創(chuàng)世區(qū)塊
 if (trans.from !== '0') {
   // 檢驗余額
  if (!(_that.blance < amount)) { //_that.blance 當(dāng)前賬戶余額
   //全節(jié)點廣播
   _that.send('trans', sigTrans)
  }else{
   console.log('not enough blance')
   return
  }
 }
 this.data.push(sigTrans)
 return sigTrans
}

其他節(jié)點收到消息之后，先進行去重校驗，然后再更新數(shù)據(jù)。

四、查詢余額

這個鏈的查詢方法比較簡單，就是將區(qū)塊中的每一條交易的信息進行校驗和匹配，滿足條件的就進行增減，同時忽略精度上的問題。

this.blance = blance(address)
 blance(address) {
  let blance = 0;
  this.blockchain.forEach(block => {
   block.data.forEach(trans => {
    if (address == trans.from) {
     blance -= trans.amount
    }

    if (address == trans.to) {
     blance += trans.amount
    }

   })

  });
  return blance
 }

至此，區(qū)塊鏈的最簡單的功能就實現(xiàn)完畢。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，謝謝大家對腳本之家的支持。

最新評論