Golang实现区块链（一）使用Go语言实现简易区块链

这篇文章使用Go语言实现简易区块链，通过这篇文章可以了解到：

• 区块的结构和作用
• Hash 算法的基本概念
• 如何构建区块链并添加新区块

一、设计逻辑

1. 设计区块结构
2. 实现区块的 Hash 计算
3. 构建区块链
4. 向区块链中添加新区块

区块信息

区块链的基本组成部分是区块。每个区块包含了以下信息：

• Index: 区块的位置索引
• TimeStamp: 区块创建的时间戳
• Data: 存放的数据
• PrevBlockHash: 前一个区块的 Hash 值
• Hash: 当前区块的 Hash 值

二、区块实现

1.区块结构代码

type Block struct {
    Index         int64
    TimeStamp     int64
    Data          []byte
    PrevBlockHash []byte
    Hash          []byte
}

2.创建区块

我们可以使用以下方法来创建一个新的区块，也就是构建 Block 对象：

func NewBlock(index int64, data, prevBlockHash []byte) *Block {
    block := &Block{index, time.Now().Unix(), data, prevBlockHash, []byte{}}
    block.setHash() // 设置当前区块 Hash
    return block
}

3.设置 Hash 函数

区块链采用 Hash 函数进行数据验证的原因包括：

1. 计算 Hash 是困难的，增加了创建新区块的难度。
2. 任何微小的数据变化都会导致 Hash 值的显著变化，从而保护区块的安全性。
3. 每个区块的信息都依赖于当前区块的 Hash，节省存储空间。

实现 Hash 函数的方法如下：

func (b *Block) setHash() {
    timestamp := []byte(strconv.FormatInt(b.TimeStamp, 10))
    index := []byte(strconv.FormatInt(b.Index, 10))
    headers := bytes.Join([][]byte{timestamp, index, b.PrevBlockHash}, []byte{})
    hash := sha256.Sum256(headers)
    b.Hash = hash[:]  // 保存 Hash 结果
}

4.构建创世区块

如同火车需要一节火车头以引导后续的车厢，区块链也需要一个创世区块。

func NewGenesisBlock() *Block {
    return NewBlock(0, []byte("first block"), []byte{})
}

三、链实现

区块链是一个有序连接区块的结构，可以视作一种特殊的数据存储。每个区块通过其 Hash 值彼此相连。

1.定义区块链结构

在 Go 语言中，我们可以使用切片来实现区块链：

type Blockchain struct {
    blocks []*Block
}

2.添加区块

首先，将创世区块添加到区块链中以引导后续区块：

func NewBlockchain() *Blockchain {
    return &Blockchain{[]*Block{NewGenesisBlock()}}
}

func (bc *Blockchain) AddBlock(data string) {
    prevBlock := bc.blocks[len(bc.blocks)-1]
    newBlock := NewBlock(prevBlock.Index+1, []byte(data), prevBlock.Hash)
    bc.blocks = append(bc.blocks, newBlock)
}

3.调用

基本的区块链功能已实现，下面是如何展示区块链内容的代码：

func main() {
    bc := NewBlockchain()
    bc.AddBlock("Joy send 1 BTC to Jay")
    bc.AddBlock("Jack sent 2 BTC to Jay")

    for _, block := range bc.blocks {
        fmt.Printf("Index : %d\n", block.Index)
        fmt.Printf("TimeStamp: %d\n", block.TimeStamp)
        fmt.Printf("Data: %s\n", block.Data)
        fmt.Printf("PrevHash: %x\n", block.PrevBlockHash)
        fmt.Printf("Hash: %x\n", block.Hash)
        fmt.Println("_____________________________")
    }
}

四、运行结果示例

Index : 0
TimeStamp: 1538560879
Data: first block
PrevHash: 
Hash: 4f72e1adeaf4c2c3953465dea1d7224280014128f972554724fe93cf2c6760a7
_____________________________
Index : 1
TimeStamp: 1538560879
Data: Joy send 1 BTC to Jay
PrevHash: 4f72e1adeaf4c2c3953465dea1d7224280014128f972554724fe93cf2c6760a7
Hash: 070b089b9a7128dcfaca53258f004b3797e22c416c48faae1c6a3cefccc975c4
_____________________________
Index : 2
TimeStamp: 1538560879
Data: Jack sent 2 BTC to Jay
PrevHash: 070b089b9a7128dcfaca53258f004b3797e22c416c48faae1c6a3cefccc975c4
Hash: da1244af0658655ac8f82fec235acfe5dab47ce0f58b9afe75ac821c406c1dc6
_____________________________