bitcoin

最新推荐文章于 2024-03-28 15:18:40 发布

TuxedoLinux

最新推荐文章于 2024-03-28 15:18:40 发布

阅读量1.1k

点赞数

区块链中每个块包含一个头部和一个正文：

这些是每个块具有的数据。除此之外，每个块都有一个由开发人员定义的最大字节数。达到此最大大小时，此块将添加到区块链中，并开始创建新区块。

块号BlockNumber

区块链中的每个区块都有一个代表区块在整个链中位置的数字，链中的第一个块有一个特殊的名称，它们被称为genesis块，也就是起始块，创世块。

前一块号PrevBlockHash

每个块在头部中都有前一个块哈希号的引用，这非常重要，因为这就是区块链保持一致并控制不变性的方式，创世块没有任何引用前一个块的内容，因为它是第一个块。

MerkleRoot

merkleRoot是块内所有事务的散列结果，如果在块内部更改了任何内容，则此哈希值也会更改并使更改的块和下一个块无效。
现在你可以想想：为什么这个字段被称为MerkleRoot而不是blockHash？这是因为比特币使用Merkle树算法从块的数据生成哈希值的。

nonce

这是一个与块的挖掘过程相关的32位数字。此数字仅用于查找与区块链难度相匹配的哈希值

CreationTimestamp

这是块创建的时间戳。

数据

这是所有交易数据的保留位置。

哈希

哈希算法实际上取决于区块链的每个实现，比特币使用长度为256位的SHA-256（安全哈希算法）。

区块链

区块链通过prevBlockHash将块链接在一起：

merkleRoot值是从Data信息生成的，如果有任何变化，merkleRoot也会改变，并且在更改的块之后链接prevBlockHash的其余块将不再有效。这就是区块链不可变的原因。

工作证明

工作证明对于区块链是一个重要特征，而且是必须的；区块链中其他经常被提及特征（如安全性）反而是次要的，虽有用但非必须。

任何分类账都绝对需要顺序。一个人不能花没有收到的钱，也不能花已经花了的钱。区块链交易（或称区块链事务）必须明确顺序，并且不需要可信任的第三方来协调顺序，这就是前面讲的分布式事务机制。如果交易是由世界各地的匿名参与者产生的，并且没有中心化组织负责交易之间的顺序排列(不同于集中式的分布式事务数据库)，但事实确实需要一个排序，那么该怎么办呢？虽然一个交易（或块）可能包括时间戳，但这些时间戳怎么可信？

在分布式系统中不可能将事件与时间点关联起来，这是一个未解决的问题，直到中本聪发明了区块链的工作证明这个解决方案之后，分散的分类帐才可能得以实现。

区块链的工作证明是一个符合某个要求的SHA-2哈希值，这个值是非常难以找到的。困难之处在于哈希小于一个特定数字，数字越小，输入值越稀少并且发现它的难度就越高。它被称为“工作证明”，就是因为已知具有这种哈希的值已经非常罕见，这意味着找到新的这样的值需要大量的试错，即“工作”。反过来，这意味着消耗"时间"。比特币寻找难度是动态调整的，这样每十分钟平均能找到一个正确的哈希值。

也就是说，区块链没有办法决定谁最快算出哈希值（因为每个参与者的服务器时钟不可能像对手表那样对得精确），那么延后一段时间比如10分钟，谁先算出谁获胜，然后迅速繁衍，谁的链越长越有优势，这是对于10分钟内可能有两个获胜者的附加判断条件

用Javasctipt代码简单模拟解释区块链概念

本文试图用简单200行代码来解析区块链的基本原理。

区块链基本概念很简单：它其实是一个分布式数据库，维护一个不断增长的有序的记录列表。“区块链”术语通常与诸如交易，智能合约或加密货币等概念密切相关。涉及这么多概念使得理解区块链变成一个艰巨的任务。这里将通过一个称为NaiveChain库包使用200行的Javascript实现超简单的blockchain。

块结构

第一个逻辑步骤是决定块结构。为了使事情尽可能简单，我们仅包含最必要的：index，timestamp，data，hash和previous hash。

必须在块中找到前一个块的Hash，以保持链的完整性，代码如下：

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Hash散列

块需要实行Hash以保持数据的完整性。算法使用SHA-256。应该注意，这个Hash与“ 挖掘 ” 无关，因为不需要解决Proof Of Work工作证明问题。

var calculateHash = (index, previousHash, timestamp, data) => {

   return CryptoJS.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();

   };

生成块

为了生成一个块，我们必须知道前一个块的哈希，并创建所需内容的其余部分（=索引，散列，数据和时间戳），块数据是由最终用户提供的。

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);

   };

存储块

内存中的Javascript数组用于存储区块链。区块链的第一块总是一个所谓的“基因块genesis-block”，它是硬编码的。

var getGenesisBlock = () =>{
   return new Block(0,"0",1465154705,"my genesis block!!",
   "816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7");
   };

   var blockchain=[getGenesisBlock()];

验证块的完整性

在任何指定时间，我们必须能够验证块或块链在完整性方面是否有效。特别是当我们从其他节点接收新块，并必须决定是否接受他们时。

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

在指定时间链中应该总是只有一个显式块。在冲突的情况下（例如，两个节点都生成块号72），我们选择具有最长块数的链。

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');
    }

};

与其他节点通信

节点的一个重要部分是与其他节点共享和同步区块链。以下规则用于保持网络同步。

当节点生成新块时，它将其广播到网络
当节点连接到新的对等体时，它查询最新的块
当节点遇到具有大于当前已知块的索引的块时，它将块添加到其当前链或查询整个区块链。

上图是当节点服从所描述的协议时遵循的一些典型的通信场景

不使用自动对等体发现。对等体的位置（= URL）就必须手动添加。

控制节点

用户必须能够以某种方式控制节点。这是通过设置HTTP服务器来完成的。

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)
);
}
;

如代码所示，用户能够以以下方式与节点交互：