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    使用go实现简易比特币区块链公链功能

    作者:sgentle 时间:2021-02-04 06:10

    使用go语言实现具备以下功能的简易区块链

    • 区块与区块链
    • 共识机制
    • 数据库
    • Cli命令行操作
    • 交易管理
    • 密码学
    • 数字签名
    • 交易缓存池
    • P2P网络管理

    由于平时还要进行论文工作,项目不定时更新

    2021.1.1实现了区块结构、区块链结构、工作量证明pow,剩下部分陆续更新

    1.实现区块结构

    package BLC
    
    import (
    	"bytes"
    	"crypto/sha256"
    	"time"
    )
    
    //实现一个最基本的区块结构
    type Block struct {
    	TimeStamp int64 //时间戳,区块产生的时间
    	Heigth int64//区块高度(索引、号码)代表当前区块的高度
    	PreBlockHash []byte//前一个区块(父区块)的哈希
    	Hash []byte//当前区块的哈希
    	Data []byte//交易数据
    }
    //创建一个新的区块
    func NewBlock(height int64,preBlockHash []byte,Data []byte) *Block {
    	var block Block
    	block=Block{Heigth: height,PreBlockHash: preBlockHash,Data: Data,TimeStamp: time.Now().Unix()}
    	block.SetHash()
    	return &block
    }
    //计算区块哈希
    func (b *Block)SetHash() { 
    	//int64转换成字节数组
    	//高度转换
    	heightBytes:=IntToHex(b.Heigth)
    	//时间转换
    	timeStampBytes:=IntToHex(b.TimeStamp)
    //拼接所有属性进行hash
    	blockBytes:=bytes.Join([][]byte{heightBytes,timeStampBytes,b.PreBlockHash,b.Data},[]byte{})
    	hash:=sha256.Sum256(blockBytes)
    	b.Hash=hash[:]
    }

    2.实现区块链结构

    package BLC
    
    type BlockChain struct {
    	Blocks []*Block //存储有序的区块
    }
    //初始化区块链
    func CreateBlockChainWithGenesisBlock() *BlockChain {
    	//添加创世区块
    	genesisBlock:=CreateGenesisBlock("the init of blockchain")
    
    	return &BlockChain{[]*Block{genesisBlock}}
    }
    //添加新的区块到区块链中
    func (bc *BlockChain)AddBlock(height int64,data []byte,prevBlockHash []byte){
    	newBlock := NewBlock(height,prevBlockHash,data)
    	bc.Blocks=append(bc.Blocks,newBlock)
    }

    3.实现工作量证明

    package BLC
    
    import (
    	"bytes"
    	"crypto/sha256"
    	"fmt"
    	"math/big"
    )
    
    //目标难度值,生成的hash前 targetBit 位为0才满足条件
    const targetBit =16
    //工作量证明
    type ProofOfWork struct {
    	Block *Block //对指定的区块进行验证
    	target *big.Int //大数据存储
    }
    //创建新的pow对象
    func NewProofOfWork(block *Block) *ProofOfWork {
    	target:=big.NewInt(1)
    	target=target.Lsh(target,256-targetBit)
    	return &ProofOfWork{block,target}
    }
    //开始工作量证明
    func (proofOfWork *ProofOfWork)Run() ([]byte,int64) {
    	//数据拼接
    	var nonce=0 //碰撞次数
    	var hash [32]byte //生成的hash
    	var hashInt big.Int //存储转换后的hash
    	for {
    		dataBytes:=proofOfWork.prepareData(nonce)
    		hash=sha256.Sum256(dataBytes)
    		hashInt.SetBytes(hash[:])
    		fmt.Printf("hash:\r%x",hash)
    		//难度比较
    		if proofOfWork.target.Cmp(&hashInt)==1{
    			break
    		}
    		nonce++
    	}
    	fmt.Printf("碰撞次数:%d\n",nonce)
    	return hash[:],int64(nonce)
    }
    //准备数据,将区块属性拼接起来,返回字节数组
    func (pow *ProofOfWork)prepareData(nonce int) []byte {
    	data:=bytes.Join([][]byte{
    		pow.Block.PreBlockHash,
    		pow.Block.Data,
    		IntToHex(pow.Block.TimeStamp),
    		IntToHex(pow.Block.Heigth),
    		IntToHex(int64(nonce)),
    		IntToHex(targetBit),
    	},[]byte{})
    	return data
    }

    4.当前运行结果

    在这里插入图片描述

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