搭建你的第一个区块链网络(一):区块结构
写一个系列文章，由简入深搭建一个区块链网络，也是从零开始开发一个开源项目。
不再介绍区块链的基础知识了，所以希望读者提前了解区块链的基础知识，项目是使用Maven+JAVA开发，所以也需要读者了解JAVA语言。本文为第一篇。
区块
区块属性定义
第一步首先是区块信息的定义，暂时不考虑那么复杂，这里只定义一些最基础的属性:
- 区块号： 就是区块的序号。
- 当前区块哈希值： 保证区块唯一，同时后一个区块链通过保留这一属性链接该区块。
- 前一区块哈希值： 用于链接上一个区块。
- 时间戳： 记录该区块产出时间。
- 数据： 区块中存储的数据，为了简单化，这里使用字符串代替。
目前暂时只定义这些属性，后面开发如果需要其他属性再进行迭代。接下来是构造方法了:
构造方法定义
构建一个新的区块需要传入被构建区块的区块号，区块数据以及前一个区块的哈希值。
#Block.java
@Getter # lombok工具包，加上这两个注释就不用写get(),set()方法了
@Setter #工具包在下面
public class Block {
// 区块号
public int blkNum;
// 当前区块哈希值
public String curBlockHash;
// 前一个区块的哈希值
public String prevBlockHash;
// 生成当前区块的时间，用时间戳表示
public String timeStamp;
// 当前区块中的Transaction,使用字符串简单代替
public String data;
public Block(int blkNum,String data, String prevBlockHash){
this.blkNum = blkNum;
this.data = data;
this.prevBlockHash = prevBlockHash;
this.timeStamp = Util.getTimeStamp();
}
@Override
public String toString(){
return JSONObject.toJSONString(this);
}
}
其中涉及到获取时间戳的getTimeStamp()方法以及计算哈希值的getSHA256()方法。
#Util.java
public final class Util{
public static String getSHA256(String data) {
byte[] b = {};
try{
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
b = md.digest(data.getBytes());
}catch(NoSuchAlgorithmException e){
}
return Hex.encodeHexString(b);
}
public static String getTimeStamp(){
SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");//设置日期格式
String date = df.format(new java.util.Date());
return date;
}
}
这里使用到了几个工具包，可以在Maven的pom.xml文件<dependencies>标签中添加如下字段:
#pom.xml
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
<optional>true</optional>
</dependency>
<dependency>
<groupId>commons-codec</groupId>
<artifactId>commons-codec</artifactId>
<version>1.12</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.alibaba/fastjson -->
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>fastjson</artifactId>
<version>1.2.62</version>
</dependency>
区块链
我们需要一个区块链实例，用于记录所产出的区块。定义的区块链属性如下:
- 区块链实例: 需要静态的(或者使用单例模式)，保证只存在一个区块链实例。
- 区块集合： 定义一个集合用于保存产出的区块。
#Blockchain.java
private static Blockchain BC;
public ArrayList<Block> block;
private Blockchain(){}
public static Blockchain getInstance(){
if(BC==null){
synchronized(Blockchain.class){
if(BC==null){
BC = new Blockchain();
BC.block = new ArrayList<Block>();
}
}
}
return BC;
}
创建第一个区块
目前没有其他属性需要，接下来是定义方法。区块链实例定义完成，接下来可以创建区块链中的区块了，由于创世区块与后续区块稍微不同，所以定义一个构建创世区块的方法:
public Block CrtGenesisBlock(){
Block block = new Block(1,"Genesis Block","00000000000000000");
//计算区块哈希值
String hash = Util.getSHA256(block.getBlkNum()+block.getData()+block.getPrevBlockHash()+block.getPrevBlockHash()+block.getNonce());
block.setCurBlockHash(hash);
this.block.add(block);
return this.block.get(0);
}
由于创世区块是第一个区块，因此不存在前一个区块哈希值，直接定义为字符串"00000000000000000"。
添加区块
接下来是第二个方法，创建创世区块的后续区块方法:
#传入的参数为需要区块中存储的数据
public Block addBlock(String data){
#获取区块集合的大小，即获取当前已经产出几个区块
int num = this.block.size()；
Block block = new Block(
# 区块号为当前区块集合大小+1
num+1,data, this.block.get(num-1).curBlockHash);
String hash = Util.getSHA256(block.getBlkNum()+block.getData()+block.getPrevBlockHash()+block.getPrevBlockHash());
block.setCurBlockHash(hash);
#将创建的区块添加到区块链中
this.block.add(block);
return this.block.get(num);
}
OK,一个简单的区块链已经完成，测试一下:
#Test.java
public class Test {
public static void main(String[] args){
System.out.println(Blockchain.getInstance().CrtGenesisBlock().toString());
System.out.println(Blockchain.getInstance().addBlock("Block 2").toString());
}
}
看起来没什么问题:
{"blkNum":1,"curBlockHash":"db27dd5c1e51197f6e9580613d9dbd5198a053b8c92da6560538579834e83159","data":"Genesis Block","prevBlockHash":"00000000000000000","timeStamp":"2020-05-16 17:09:10"}
{"blkNum":2,"curBlockHash":"bc6a75cf858241503a64ebdc5cf21ddcb187e6759c016b906f288cdac26ccae2","data":"Block 2","prevBlockHash":"db27dd5c1e51197f6e9580613d9dbd5198a053b8c92da6560538579834e83159","timeStamp":"2020-05-16 17:09:10"}
后一篇文章: 搭建你的第一个区块链网络(二)
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