go語言中怎么創(chuàng)建一個區(qū)塊鏈

這篇文章給大家介紹go語言中怎么創(chuàng)建一個區(qū)塊鏈，內(nèi)容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

開發(fā)環(huán)境

我們假設(shè)你已經(jīng)具備一點 Go 語言的開發(fā)經(jīng)驗。在安裝和配置 Go 開發(fā)環(huán)境后之后，我們還要獲取以下一些依賴：

~$ go get github.com/davecgh/go-spew/spew

spew可以幫助我們在終端中中直接查看 struct 和 slice 這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

~$ go get github.com/gorilla/mux

Gorilla 的 mux 包非常流行， 我們用它來寫 web handler。

~$ go get github.com/joho/godotenv

godotenv 可以幫助我們讀取項目根目錄中的.env 配置文件，這樣就不用將 http端口之類的配置硬編碼進代碼中了。比如像這樣：

ADDR=8080

接下來，我們創(chuàng)建一個 main.go 文件。之后的大部分工作都圍繞這個文件，開始寫代碼吧！

導(dǎo)入依賴包

我們將所有的依賴包以聲明的方式導(dǎo)入進去：

package main

import (
    "crypto/sha256"
    "encoding/hex"
    "encoding/json"
    "io"
    "log"
    "net/http"
    "os"
    "time"

    "github.com/davecgh/go-spew/spew"
    "github.com/gorilla/mux"
    "github.com/joho/godotenv"
)

數(shù)據(jù)模型

接著我們來定義一個結(jié)構(gòu)體，它代表組成區(qū)塊鏈的每一個塊的數(shù)據(jù)模型：

type Block struct {
    Index     int
    Timestamp string
    BPM       int
    Hash      string
    PrevHash  string
}

• Index 是這個塊在整個鏈中的位置

• Timestamp 顯而易見就是塊生成時的時間戳

• Hash 是這個塊通過 SHA256 算法生成的散列值

• PrevHash 代表前一個塊的 SHA256 散列值

• BPM 每分鐘心跳數(shù)，也就是心率

接著，我們再定義一個結(jié)構(gòu)表示整個鏈，最簡單的表示形式就是一個 Block 的 slice：

var Blockchain []Block

我們使用散列算法（SHA256）來確定和維護鏈中塊和塊正確的順序，確保每一個塊的 PrevHash 值等于前一個塊中的 Hash 值，這樣就以正確的塊順序構(gòu)建出鏈：

散列和生成新塊

我們?yōu)槭裁葱枰⒘?？主要是兩個原因：

• 在節(jié)省空間的前提下去唯一標識數(shù)據(jù)。散列是用整個塊的數(shù)據(jù)計算得出，在我們的例子中，將整個塊的數(shù)據(jù)通過 SHA256 計算成一個定長不可偽造的字符串。

• 維持鏈的完整性。通過存儲前一個塊的散列值，我們就能夠確保每個塊在鏈中的正確順序。任何對數(shù)據(jù)的篡改都將改變散列值，同時也就破壞了鏈。以我們從事的醫(yī)療健康領(lǐng)域為例，比如有一個惡意的第三方為了調(diào)整“人壽險”的價格，而修改了一個或若干個塊中的代表不健康的 BPM 值，那么整個鏈都變得不可信了。

我們接著寫一個函數(shù)，用來計算給定的數(shù)據(jù)的 SHA256 散列值：

func calculateHash(block Block) string {
    record := string(block.Index) + block.Timestamp + string(block.BPM) + block.PrevHash
    h := sha256.New()
    h.Write([]byte(record))
    hashed := h.Sum(nil)
    return hex.EncodeToString(hashed)
}

這個 calculateHash 函數(shù)接受一個塊，通過塊中的 Index，Timestamp，BPM，以及 PrevHash 值來計算出 SHA256 散列值。接下來我們就能編寫一個生成塊的函數(shù)：

func generateBlock(oldBlock Block, BPM int) (Block, error) {
    var newBlock Block

    t := time.Now()
    newBlock.Index = oldBlock.Index + 1
    newBlock.Timestamp = t.String()
    newBlock.BPM = BPM
    newBlock.PrevHash = oldBlock.Hash
    newBlock.Hash = calculateHash(newBlock)

    return newBlock, nil
}

其中，Index 是從給定的前一塊的 Index 遞增得出，時間戳是直接通過 time.Now() 函數(shù)來獲得的，Hash 值通過前面的 calculateHash 函數(shù)計算得出，PrevHash 則是給定的前一個塊的 Hash 值。

校驗塊

搞定了塊的生成，接下來我們需要有函數(shù)幫我們判斷一個塊是否有被篡改。檢查 Index 來看這個塊是否正確得遞增，檢查 PrevHash 與前一個塊的 Hash 是否一致，再來通過 calculateHash 檢查當前塊的 Hash 值是否正確。通過這幾步我們就能寫出一個校驗函數(shù)：

func isBlockValid(newBlock, oldBlock Block) bool {
    if oldBlock.Index+1 != newBlock.Index {
        return false
    }
    if oldBlock.Hash != newBlock.PrevHash {
        return false
    }
    if calculateHash(newBlock) != newBlock.Hash {
        return false
    }
    return true
}

除了校驗塊以外，我們還會遇到一個問題：兩個節(jié)點都生成塊并添加到各自的鏈上，那我們應(yīng)該以誰為準？這里的細節(jié)我們留到下一篇文章， 這里先讓我們記住一個原則：始終選擇最長的鏈：

通常來說，更長的鏈表示它的數(shù)據(jù)（狀態(tài)）是更新的，所以我們需要一個函數(shù)能幫我們將本地的過期的鏈切換成最新的鏈：

func replaceChain(newBlocks []Block) {
    if len(newBlocks) > len(Blockchain) {
        Blockchain = newBlocks
    }
}

到這一步，我們基本就把所有重要的函數(shù)完成了。接下來，我們需要一個方便直觀的方式來查看我們的鏈，包括數(shù)據(jù)及狀態(tài)。通過瀏覽器查看 web 頁面可能是最合適的方式！

Web 服務(wù)

我猜你一定對傳統(tǒng)的 web 服務(wù)及開發(fā)非常熟悉，所以這部分你肯定一看就會。

借助 Gorilla/mux 包，我們先寫一個函數(shù)來初始化我們的 web 服務(wù)：

func run() error {
    mux := makeMuxRouter()
    httpAddr := os.Getenv("ADDR")
    log.Println("Listening on ", os.Getenv("ADDR"))
    s := &http.Server{
        Addr:           ":" + httpAddr,
        Handler:        mux,
        ReadTimeout:    10 * time.Second,
        WriteTimeout:   10 * time.Second,
        MaxHeaderBytes: 1 << 20,
    }

    if err := s.ListenAndServe(); err != nil {
        return err
    }

    return nil
}

其中的端口號是通過前面提到的 .env 來獲得，再添加一些基本的配置參數(shù)，這個 web 服務(wù)就已經(jīng)可以 listen and serve 了！

接下來我們再來定義不同 endpoint 以及對應(yīng)的 handler。例如，對“/”的 GET 請求我們可以查看整個鏈，“/”的 POST 請求可以創(chuàng)建塊。

func makeMuxRouter() http.Handler {
    muxRouter := mux.NewRouter()
    muxRouter.HandleFunc("/", handleGetBlockchain).Methods("GET")
    muxRouter.HandleFunc("/", handleWriteBlock).Methods("POST")
    return muxRouter
}

GET 請求的 handler：

func handleGetBlockchain(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    bytes, err := json.MarshalIndent(Blockchain, "", "  ")
    if err != nil {
        http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)
        return
    }
    io.WriteString(w, string(bytes))
}

為了簡化，我們直接以 JSON 格式返回整個鏈，你可以在瀏覽器中訪問 localhost:8080 或者 127.0.0.1:8080 來查看（這里的8080就是你在 .env 中定義的端口號 ADDR）。

POST 請求的 handler 稍微有些復(fù)雜，我們先來定義一下 POST 請求的 payload：

type Message struct {
    BPM int
}

再看看 handler 的實現(xiàn)：

func handleWriteBlock(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    var m Message

    decoder := json.NewDecoder(r.Body)
    if err := decoder.Decode(&m); err != nil {
        respondWithJSON(w, r, http.StatusBadRequest, r.Body)
        return
    }
    defer r.Body.Close()

    newBlock, err := generateBlock(Blockchain[len(Blockchain)-1], m.BPM)
    if err != nil {
        respondWithJSON(w, r, http.StatusInternalServerError, m)
        return
    }
    if isBlockValid(newBlock, Blockchain[len(Blockchain)-1]) {
        newBlockchain := append(Blockchain, newBlock)
        replaceChain(newBlockchain)
        spew.Dump(Blockchain)
    }

    respondWithJSON(w, r, http.StatusCreated, newBlock)

}

我們的 POST 請求體中可以使用上面定義的 payload，比如：

{"BPM":75}

還記得前面我們寫的 generateBlock 這個函數(shù)嗎？它接受一個“前一個塊”參數(shù)，和一個 BPM 值。POST handler 接受請求后就能獲得請求體中的 BPM 值，接著借助生成塊的函數(shù)以及校驗塊的函數(shù)就能生成一個新的塊了！

除此之外，你也可以：

• 使用spew.Dump 這個函數(shù)可以以非常美觀和方便閱讀的方式將 struct、slice 等數(shù)據(jù)打印在控制臺里，方便我們調(diào)試。

• 測試 POST 請求時，可以使用 POSTMAN 這個 chrome 插件，相比 curl它更直觀和方便。

POST 請求處理完之后，無論創(chuàng)建塊成功與否，我們需要返回客戶端一個響應(yīng)：

func respondWithJSON(w http.ResponseWriter, r *http.Request, code int, payload interface{}) {
    response, err := json.MarshalIndent(payload, "", "  ")
    if err != nil {
        w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
        w.Write([]byte("HTTP 500: Internal Server Error"))
        return
    }
    w.WriteHeader(code)
    w.Write(response)
}

快要大功告成了。

接下來，我們把這些關(guān)于區(qū)塊鏈的函數(shù)，web 服務(wù)的函數(shù)“組裝”起來：

func main() {
    err := godotenv.Load()
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    go func() {
        t := time.Now()
        genesisBlock := Block{0, t.String(), 0, "", ""}
        spew.Dump(genesisBlock)
        Blockchain = append(Blockchain, genesisBlock)
    }()
    log.Fatal(run())
}

這里的 genesisBlock （創(chuàng)世塊）是 main 函數(shù)中最重要的部分，通過它來初始化區(qū)塊鏈，畢竟第一個塊的 PrevHash 是空的。

哦耶！完成了

可以從這里獲得完整的代碼：Github repo

讓我們來啟動它：

~$ go run main.go

在終端中，我們可以看到 web 服務(wù)器啟動的日志信息，并且打印出了創(chuàng)世塊的信息：

接著我們打開瀏覽器，訪問 localhost:8080 這個地址，我們可以看到頁面中展示了當前整個區(qū)塊鏈的信息（當然，目前只有一個創(chuàng)世塊）：

接著，我們再通過 POSTMAN 來發(fā)送一些 POST 請求：

刷新剛才的頁面，現(xiàn)在的鏈中多了一些塊，正是我們剛才生成的，同時你們可以看到，塊的順序和散列值都正確。

關(guān)于go語言中怎么創(chuàng)建一個區(qū)塊鏈就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。