200行 JS 代码实现区块链

AleHipple 1年前
   <p><img src="https://simg.open-open.com/show/5272449edfc7b46f47580143ea65f37f.jpg" alt="200行 JS 代码实现区块链" width="550" height="300"></p>    <p>原文 <a href="/misc/goto?guid=4959757521937720915" rel="nofollow,noindex">A blockchain in 200 lines of code</a></p>    <p>译者:若愚,来自饥人谷, 更多好文,关注“饥人谷”公众号</p>    <p>区块链的基本概念非常简单:一个分布式数据库维持不断增长的有序记录列表。然而当我们谈论区块链时,我们也会谈论我们用区块链所要解决的问题,这二者通常很容易弄混淆。流行的基于区块链的项目如比特币和以太坊就是这种情况 。术语“区块链”通常与交易、智能合约 或加密货币等概念紧密相关。</p>    <p>这使得理解区块链是一项必然要艰巨的任务。特别是源码级别的理解。在这里,我将介绍一个使用200行代码实现的超级简单的区块链—— <a href="/misc/goto?guid=4959757522031120129" rel="nofollow,noindex">NaiveChain</a> 。</p>    <p> </p>    <h2>块结构</h2>    <p>第一个逻辑步骤是确定块结构。为了让事情尽可能简单,我们只包含最必要的:索引(index),时间戳(timestamp),数据(data),哈希(hash)和上一个哈希(previousHash)。</p>    <p> </p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/69e4b89734f1eeb19822552984dd129e.jpg" alt="200行 JS 代码实现区块链" width="550" height="128"></p>    <p> </p>    <pre>  <code class="language-javascript">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();      }  }</code></pre>    <h2>块哈希</h2>    <p>该块需要被哈希运算以保持数据的完整性。SHA-256被用来做哈希算法处理块的内容。需要注意的是这个哈希与“挖矿” 无关,因为没有解决工作量证明(Proof Of Work )的问题。</p>    <pre>  <code class="language-javascript">var calculateHash = (index, previousHash, timestamp, data) => {      return CryptoJS.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();  };</code></pre>    <h2>创建块</h2>    <p>要创建一个块,我们必须知道上一个块的哈希,并创建剩余的所需内容(=索引,哈希,数据和时间戳)。块数据是由终端用户提供。</p>    <pre>  <code class="language-javascript">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);  };</code></pre>    <h2>存储块</h2>    <p>内存中的Javascript数组用于存储区块链。区块链的第一个区块也叫“创世纪块(译者著:genesis-block,区块链中的第一个块)”,它是直接写死的。</p>    <pre>  <code class="language-javascript">var getGenesisBlock = () => {      return new Block(0, "0", 1465154705, "my genesis block!!", "816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7");  };    var blockchain = [getGenesisBlock()];</code></pre>    <h2>验证块的完整性</h2>    <p>在任何时候,我们必须能够验证块或区块链的完整性。特别是当我们从其他节点接收到新块时,并且必须决定是否接受它们。</p>    <pre>  <code class="language-javascript">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;  };</code></pre>    <h2>选择最长的链</h2>    <p>任意时间,链中应始终只有一组块。如果发生冲突(例如下图中两个节点都生成id 为72的块),我们选择具有最长块数的链。</p>    <p> </p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/aec79d0f5e4d51c9791c0e4082c54954.jpg" alt="200行 JS 代码实现区块链" width="550" height="302"></p>    <p> </p>    <pre>  <code class="language-javascript">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');      }  };</code></pre>    <h2>与其他节点通信</h2>    <p>一个节点的最重要的职能是与其他节点共享和同步区块链。以下规则用来保持网络同步。</p>    <ul>     <li>当一个节点产生一个新块时,它将它广播到网络</li>     <li>当一个节点连接到一个新的节点时,它将查询最新的块</li>     <li>当一个节点遇到一个索引大于当前已知块的块时,它会将该块添加到当前链中,或者查询完整的区块链。</li>    </ul>    <p> </p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/a775e552608a584d571504f743bdaba6.jpg" alt="200行 JS 代码实现区块链" width="550" height="203"></p>    <p> </p>    <p>我们暂未实现节点自动发现,必须手动添加对等点的位置(=URLs)。</p>    <h2>控制节点</h2>    <p>用户必须能够以某种方式控制节点。这是通过设置HTTP服务器完成的。</p>    <pre>  <code class="language-javascript">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));  };</code></pre>    <p>如上所示,用户能够通过以下方式与节点交互:</p>    <ul>     <li>列出所有的块</li>     <li>用用户给出的内容创建一个新块</li>     <li>列出或添加节点</li>    </ul>    <p>控制节点最直接的方法是使用Curl:</p>    <pre>  <code class="language-javascript">#get all blocks from the node  curl http://localhost:3001/blocks</code></pre>    <h2>架构</h2>    <p>值得注意的是,一个节点实际上暴露了两个Web服务器:一个用于控制节点(HTTP服务器),一个用于节点之间的点对点通信(Websocket HTTP服务器)。</p>    <p> </p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/12ecc8e89ebd2a222cca9d3faa1979ae.jpg" alt="200行 JS 代码实现区块链" width="389" height="176"></p>    <p> </p>    <h2>结论</h2>    <p>NaiveChain是为演示和学习目的而创建的。因为它不具有“挖矿”算法(PoS 或者PoW),不能在公共网络中使用。尽管如此,它仍然实现了功能区块链的基本功能。</p>    <p> </p>    <p>来自: https://zhuanlan.zhihu.com/p/34827027</p>