JavaScript開發區塊鏈只需200行代碼

使用JavaScript實現簡單的開發一個區塊鏈。經過javascript這一開發區塊鏈的實現過程，你將會真正理解區塊鏈是什麼：區塊鏈就是一個分佈式數據庫，存儲結構是一個不斷增加的鏈表，鏈表中包含着許多有序的記錄。

然而，在一般狀況下，當咱們談到區塊鏈的時候也會談起使用區塊鏈來解決的問題，這二者很容易混淆。像流行的比特幣和以太坊這樣基於區塊鏈的項目就是這樣。「區塊鏈」這個術語一般和像交易、智能合約、加密貨幣這樣的概念牢牢聯繫在一塊兒。

這就令理解區塊鏈變得沒必要要得複雜起來，特別是當你想理解源碼的時候。下面我將經過 200 行 JS 實現的超級簡單的區塊鏈來幫助你們理解它，我給這段代碼起名爲 NaiveChain。你能夠在Github 查看更多的技術細節。

塊結構

第一個邏輯步驟是決定塊結構。爲了保證事情儘量的簡單，咱們只選擇最必要的部分：index（下標）、timestamp（時間戳）、data（數據）、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，以此來保證整條鏈的完整性。

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

爲了保存完整的數據，必須哈希區塊。SHA-256會對塊的內容進行加密，記錄這個值應該和「挖礦」毫無關係，由於這裏不須要解決工做量證實的問題。

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，而後創造其他所需的內容（= index, hash, data and timestamp）。塊的data部分是由終端用戶所提供的。

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

內存中的Javascript數組被用於存儲區塊鏈。區塊鏈的第一個塊一般被稱爲「起源塊」，是硬編碼的。

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

確認塊的完整性

在任什麼時候候都必須能確認一個區塊或者一整條鏈的區塊是否完整。在咱們從其餘節點接收到新的區塊，並須要決定接受或拒絕它們時，這一點尤其重要。

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');
        return false;
    } else if (calculateHashForBlock(newBlock) !== newBlock.hash) {
        console.log('invalid hash: ' + calculateHashForBlock(newBlock) + ' ' + newBlock.hash);
        return false;
    }
    return true;
};

選擇最長的鏈

任什麼時候候在鏈中都應該只有一組明確的塊。萬一衝突了（例如：兩個結點都生成了72號塊時），會選擇有最大數目的塊的鏈。

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');
    }
};

與其餘結點的通訊

結點的本質是和其餘結點共享和同步區塊鏈，下面的規則能保證網絡同步。

• 當一個結點生成一個新塊時，它會在網絡上散佈這個塊。
• 當一個節點鏈接新peer時，它會查詢最新的block。
• 當一個結點遇到一個塊，其index大於當前全部塊的index時，它會添加這個塊到它當前的鏈中， 或者到整個區塊鏈中查詢這個塊。

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。

節點控制

在某種程度上用戶必須可以控制節點。這一點經過搭建一個HTTP服務器能夠實現。

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));
};

用戶能夠用下面的方法和節點互動：

• 列出全部的塊
• 用用戶提供的內容建立一個新的塊
• 列出或者新增peers

下面這個Curl的例子就是最直接的控制節點的方法：

#get all blocks from the node
curl http://localhost:3001/blocks

系統架構

須要指出的是，節點實際上展示了兩個web服務器：一個（HTTP服務器）是讓用戶控制節點，另外一個（Websocket HTTP服務器）。

總結

創造 NaiveChain 的目的是爲了示範和學習，由於它並無「挖礦」算法（PoS或PoW），不能被用於公用網絡，可是它實現了區塊鏈運做的基本特性。

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