Javascript如何實現(xiàn)一個小型區(qū)塊鏈

這篇文章主要講解了“Javascript如何實現(xiàn)一個小型區(qū)塊鏈”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Javascript如何實現(xiàn)一個小型區(qū)塊鏈”吧！

區(qū)塊鏈概念

狹義：區(qū)塊鏈是一種按照時間順序將數(shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數(shù)據(jù)結構，并以密碼方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。

一、挖礦（產生新區(qū)塊）

首先，區(qū)塊鏈是由每一個區(qū)塊聯(lián)系而形成的，在產生新區(qū)塊之前必須先有一個最初始的區(qū)塊，這個區(qū)塊也叫創(chuàng)世區(qū)塊。通過這個創(chuàng)世區(qū)塊，不停地通過變化隨機數(shù)（nonce）來計算出符合條件的區(qū)塊。以下是創(chuàng)世區(qū)塊基本信息：

const initBlock = {      index: 0,      data: 'hey，this is a block chain',      previousHash: '0',      timestamp: '1551806536961',      nonce: 80490,      hash: '0000352fb27dd1141fa7265833190a53e5776b1111e275db0d9a77bf840081e6'  };

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2.   index：是指每個區(qū)塊的序號

3.   data： 這里存放著區(qū)塊中所有的信息，例如轉賬，余額等數(shù)據(jù)

4.   previousHash： 指的是上一個區(qū)塊的hash值，創(chuàng)世區(qū)塊沒有上一個，顯示0即可

5.   timestamp：指的是創(chuàng)建這個區(qū)塊的時間

6.   nonce：這個是隨機數(shù)，挖礦就是通過不停變換這個nonce來計算出符合條件的哈希。

7.   hash： 本區(qū)塊的hash值，通過前面5個字段的信息進行hash運算得出的值。

接著，通過不停的hash運算計算出符合條件的哈希，即挖礦。挖礦也可以調節(jié)難度的大小，例如算出的哈希值必須前3位數(shù)必須為1或者末3位數(shù)必須為1等等，這個可以自行的去定義，只要***留一個控制的開關，方便控制即可?？梢栽诙x一個變量

哈希的計算：

.createHash('sha256')   .update(index + data + previousHash + timestamp + nonce)   .digest('hex')

_that.difficulty = 3 // 即前3位或者末3位數(shù)必須為1，數(shù)量越多難度越大

生成了符合條件的hash之后，則產生了新的區(qū)塊，但是還要對這個區(qū)塊進行校驗看看是否有效，因為可能這是一個被篡改的非法的區(qū)塊，也有可能和這個鏈沒有任何關系的區(qū)塊而僅僅只是符合上述哈希的規(guī)則而已。所以，需要進行一下校驗,,前后區(qū)塊的有效性。

isValidaBlock(newBlock,lastBlock) {       if (newBlock.index !== lastBlock.index+1) return false       if (newBlock.previousHash !== lastBlock.hash) return false       if (newBlock.timestamp <= lastBlock.timestamp) return false       if (newBlock.hash.slice(1 ,_that.difficulty) !== '1'.repeat(_that.difficulty)) return false       if (newBlock.hash !== this.computeHashForBlock(newBlock)) return false  //確保隨機數(shù)正確          // 都滿足則返回true          return true      }

除了上面的校驗之外，還需要使用上面這個函數(shù)對整一個chain進行一個每一個塊的校驗，以保證每一個塊的信息是正確的，是沒有被篡改過的是合法的。

二、構建P2P網絡

區(qū)塊鏈的網絡是去中心化的，即沒有中心服務器的網絡，客戶端不需要依賴中心服務器來獲取或者處理數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈網絡中，有這許許多多的節(jié)點，每個節(jié)點都是一個獨立的成員，他們既是客戶端也是服務器，節(jié)點與節(jié)點直接都是點對點進行連接（peer-to-peer），不需要通過某一個中心服務器進行中轉，所以，信息安全的角度來說，點對點的連接方式對信息私密性是非?？煽康摹?/p>

雖然，區(qū)塊鏈是通過點對點的連接方式進行數(shù)據(jù)傳輸，但是，在這之前還需要一個東西作為引導，這個就是種子節(jié)點。因為，兩個節(jié)點之間他們可能不是處在同一個域下，他們之間想要聯(lián)系，必須有一方知道對方的ip和端口，這樣才能和對方聯(lián)系上。節(jié)點ip和端口號，在這個節(jié)點創(chuàng)建出來之后，種子節(jié)點就會發(fā)給它在這個區(qū)塊鏈中所有節(jié)點的ip和端口號同時記錄下這個新伙伴的ip和端口號。那么，新的節(jié)點拿到了這一份"通訊錄"之后，就會給這個"通訊錄"中的所有小伙伴發(fā)個消息，告訴他們有一位新的小伙伴加入，之后，其他節(jié)點收到了這個信息，也會在自己的"通訊錄"中加上新伙伴的ip和端口號，相當于加入了白名單。這樣新的節(jié)點接下來就可以和任意的的節(jié)點進行通信了。

下面用代碼演示一下：

(res)=>{    _that.remotePeerInfo = res.data.data   //1    _that.addPeersList(res.peersList)             //2    _that.boardCast(_that.remotePeerInfo)    //3    _that.blockChainUpdate(blockChain,blockData)     //4  }  addPeersList(peers) {      peers.forEach(peer => {          if (!_that.peers.find(v => _that.isEqualPeer(peer, v))) {              _that.peers.push(peer)          }      })  }  boardCast(remotePeerInfo) {      this.peers.forEach(v => {          this.send(action, v.port, v.address)      })  }  blockChainUpdate(blockChain,blockData){    if(newChain.length === 1 ){      return      }      if(_that.isValidaChain(newChain) && newChain.length>_that.blockchain.length){      _that.blockchain = Object.assign({}, newChain)      }else{      console.log('error')      return      }      if (trans.every(v => _that.isValidTransfer(v))) {      _that.data = trans      } }

1.保存種子節(jié)點傳來的此新節(jié)點的信息包括ip和端口號，因為，新節(jié)點的ip和端口號是會有改變的情況。

2.接受種子節(jié)點傳來的節(jié)點列表，將列表的節(jié)點遍歷檢查一下，沒有相同的就寫進列表中。

3.將新節(jié)點的信息廣播到所有的節(jié)點上，同時接受到信息的節(jié)點更新一下節(jié)點列表

4.將區(qū)塊鏈上信息同步一份都本地，同時對種子節(jié)點傳來的blockchain進行每個區(qū)塊的信息

三、轉賬交易

BTC的交易模型是使用的是UTXO。

在區(qū)塊鏈中，進行記錄轉賬交易的時候是需要一個加密的算法，把所有的信息進行加密之后再push到新區(qū)塊中的data中，從而完成一筆新交易的記錄。以BTC為例，BTC的加密算法是使用elliptic這個加密算法，elliptic是一個非對稱性的加密算法，非對稱的加密算法的特點就是，私鑰是惟一的，只有擁有者才可以和他私鑰對應的公鑰進行校驗 。 nodejs也有對應的庫在github上搜索elliptic即可。

{    "privateKey": "34a425df3eb1f22fb6cb74b0e7298b16ffd7f3fb",    "publicKey": "ac208623a38d2906b090dbcf3a09378dfe79b77bf39c2b753ef98ea94fe08dc3995a1bd05c917"  }

上面是一個生成好的密鑰對格式，僅作為展示，我刪減了一部分長度。

使用銀行卡進行轉賬交易的時候，會有一個轉出的賬號和一個轉入的賬號，在區(qū)塊鏈中的記賬也會有這個賬號，這個賬號就是上面使用生成的密鑰對中的公鑰，公鑰就是地址，或者說公鑰代表的就是自己的錢包。

校驗的方法，首先使用字段“from”，“to”，“amount”的參數(shù)進行sign簽名，然后在每次挖礦（記賬）的時候，則使用verify(),通過前面的三個參數(shù)，和sig進行校驗

verify(type,data){      swtich(type){          case 'sign':              const bufferMsg = Buffer.from(`${data.from}-${data.to}-${data.amount}`)              let signature = Buffer.from(keypair.sign(bufferMsg).toDER()).toString('hex')                 this.signature =  signature          break;          case 'verify':               const keypairTemp = ec.keyFromPublic(pub, 'hex')                  const bufferMsg = Buffer.from(`${data.from}-${data.to}-${data.amount}`)               this.keypair = keypairTemp.verify(bufferMsg, sig)          break;          default;      }  }

轉帳的時候需要3步，分別是校驗轉出賬戶是否有足夠的金額，轉出賬戶就是本地公鑰。如有則進行記賬并且使用兩個地址、金額、時間，還有簽名加密打包，之后進行全節(jié)點廣播。其他節(jié)點收到這個信息之后***件事也是對新區(qū)塊的有效性做一個校驗，通過校驗之后就會寫入data中。

transfer(data)  {      const timestamp = new Date().getTime()      const sig = rsa.sign({data.from, data.to, data.amount , timestamp})      const sigTrans = {data.from, data.to, data.amount ,timestamp, sig }           // 非創(chuàng)世區(qū)塊      if (trans.from !== '0') {              // 檢驗余額          if (!(_that.blance < amount)) { //_that.blance 當前賬戶余額              //全節(jié)點廣播              _that.send('trans', sigTrans)          }else{              console.log('not enough blance')              return          }      }      this.data.push(sigTrans)      return sigTrans  }

其他節(jié)點收到消息之后，先進行去重校驗，然后再更新數(shù)據(jù)。

四、查詢余額

這個鏈的查詢方法比較簡單，就是將區(qū)塊中的每一條交易的信息進行校驗和匹配，滿足條件的就進行增減，同時忽略精度上的問題。

this.blance = blance(address)  blance(address) {         let blance = 0;         this.blockchain.forEach(block => {             block.data.forEach(trans => {                 if (address == trans.from) {                     blance -= trans.amount                 }                 if (address == trans.to) {                     blance += trans.amount                }             })         });         return blance     }

感謝各位的閱讀，以上就是“Javascript如何實現(xiàn)一個小型區(qū)塊鏈”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對Javascript如何實現(xiàn)一個小型區(qū)塊鏈這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！