區塊鍊的基礎概念很簡單：一個分布式資料庫，存儲一個不斷加長的 list，list 中包含着許多有序的記錄。然而，在通常情況下，當我們談到區塊鍊的時候也會談起使用區塊鍊來解決的問題，這兩者很容易混淆。像流行的比特币和以太坊這樣基于區塊鍊的項目就是這樣。“區塊鍊”這個術語通常和像交易、智能合約、加密貨币這樣的概念緊緊聯系在一起。
這就令了解區塊鍊變得不必要得複雜起來，特别是當你想了解源碼的時候。下面我将通過 200 行 JS 實作的超級簡單的區塊鍊來幫助大家了解它，我給這段代碼起名為 NaiveChain。
塊結構
第一個邏輯步驟是決定塊結構。為了保證事情盡可能的簡單，我們隻選擇最必要的部分：index（下标）、timestamp（時間戳）、data（資料）、hash（哈希值）和 previous hash（前置哈希值）。
這個塊中必須能找到前一個塊的哈希值，以此來保證整條鍊的完整性。
[plain] view plain copy- 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();
- }
- }
塊哈希
為了儲存完整的資料，必須哈希區塊。SHA-256會對塊的内容進行加密，記錄這個值應該和“挖礦”毫無關系，因為這裡不需要解決工作量證明的問題。
- var calculateHash = (index, previousHash, timestamp, data) => {
- return CryptoJS.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();
- };
塊的生成
要生成一個塊，必須知道前一個塊的哈希值，然後創造其餘所需的内容（= index, hash, data and timestamp）。塊的data部分是由終端使用者所提供的。
- 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);
塊的存儲
記憶體中的Javascript數組被用于存儲區塊鍊。區塊鍊的第一個塊通常被稱為“起源塊”，是寫死的。
- var getGenesisBlock = () => {
- return new Block(0, "0", 1465154705, "my genesis block!!", "816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7");
- var blockchain = [getGenesisBlock()];
确認塊的完整性
在任何時候都必須能确認一個區塊或者一整條鍊的區塊是否完整。在我們從其他節點接收到新的區塊，并需要決定接受或拒絕它們時，這一點尤為重要。
- 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');
- } else if (calculateHashForBlock(newBlock) !== newBlock.hash) {
- console.log('invalid hash: ' + calculateHashForBlock(newBlock) + ' ' + newBlock.hash);
- return true;
選擇最長的鍊
任何時候在鍊中都應該隻有一組明确的塊。萬一沖突了（例如：兩個結點都生成了72号塊時），會選擇有最大數目的塊的鍊。
- 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');
與其他結點的通信
結點的本質是和其他結點共享和同步區塊鍊，下面的規則能保證網絡同步。
- 當一個結點生成一個新塊時，它會在網絡上散布這個塊。
- 當一個節點連接配接新peer時，它會查詢最新的block。
- 當一個結點遇到一個塊，其index大于目前所有塊的index時，它會添加這個塊到它目前的鍊中，或者到整個區塊鍊中查詢這個塊。
如圖為當節點遵循前文所述協定時會發生的一些典型通信場景
我沒有采用自動發現peer的工具。peers的位置（URL）必須是手動添加的。
結點控制
在某種程度上使用者必須能夠控制結點。這一點通過搭建一個HTTP伺服器可以實作。
- 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);
- 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]);
- app.listen(http_port, () => console.log('Listening http on port: ' + http_port));
使用者可以用下面的方法和結點互動：
- 列出所有的塊
- 用使用者提供的内容建立一個新的塊
- 列出或者新增peers
下面這個Curl的例子就是最直接的控制結點的方法：
- #get all blocks from the node
- curl http://localhost:3001/blocks
體系結構
需要指出的是，節點實際上展現了兩個web伺服器：一個（HTTP伺服器）是讓使用者控制節點，另一個（Websocket HTTP伺服器）。
NaiveChain的主要組成部分
總結
創造 NaiveChain 的目的是為了示範和學習，因為它并沒有“挖礦”算法（PoS of PoW），不能被用于公用網絡，但是它實作了區塊鍊運作的基本特性。
原文釋出時間為：2017年04月18日
本文作者：業餘草
本文來源：
CSDN，如需轉載請聯系原作者。
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