Java实现简单的区块链(一)

区块

一个区块由该区块的hash,前一区块的hash,区块存储的数据prehash，时间戳timestamp，填充数nonce构成

hash的计算

我们将prehash,timestamp,data以及nonce连接起来计算sha256

//编写了一个工具类
public class Sha256Utils {
​
    public static String getSha256(String s) throws NoSuchAlgorithmException, UnsupportedEncodingException {
        MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
        sha.update(s.getBytes("UTF-8"));
        byte[] digest = sha.digest();
        return byte2Hex(digest);
    }
    private static String byte2Hex(byte[] bytes) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        String temp = null;
        for (byte aByte : bytes) {
            temp = Integer.toHexString(aByte & 0xFF);
            if (temp.length() == 1) {
                // 1得到一位的进行补0操作
                sb.append("0");
            }
            sb.append(temp);
        }
        return sb.toString();
    }
​
}

挖矿

挖矿是比特币中的共识算法，叫工作量证明，首先设定一个targetBit 表明hash值的（16位表示）前多少位为0，也就是说我们通过调整nonce的值算出来的hash必须小于目标hash。在实际中，这个targetBit是会动态调整的以确保挖矿速度恒定。

代码

public class Block {
    private String hash;
    private String prehash;
    private String data;
    private long timestamp;
    private int nonce;
​
    public Block(String prehash, String data) {
        this.prehash = prehash;
        this.data = data;
        this.timestamp = new Date().getTime();
        this.hash=setHash();
        this.nonce=0;
​
    }
    public String setHash(){
        String sha256=null;
        try {
            sha256 = Sha256Utils.getSha256(prehash + data + timestamp+Integer.toString(nonce));
​
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("区块计算hash出现错误");
        }
        return sha256;
​
    }
​
    public String getHash() {
        return hash;
    }
​
    public void mine(int targetBits){
        String target = new String(new char[targetBits]).replace('\0', '0'); //Create a string with difficulty * "0"
        while(!hash.substring( 0, targetBits).equals(target)) {
            nonce ++;
            hash = setHash();
        }
​
​
    }
    public static String str2HexStr(String str)
    {
​
        char[] chars = "0123456789ABCDEF".toCharArray();
        StringBuilder sb = new StringBuilder("");
        byte[] bs = str.getBytes();
        int bit;
​
        for (int i = 0; i < bs.length; i++)
        {
            bit = (bs[i] & 0x0f0) >> 4;
            sb.append(chars[bit]);
            bit = bs[i] & 0x0f;
            sb.append(chars[bit]);
            sb.append(' ');
        }
        return sb.toString().trim();
    }
​
    @Override
    public String toString() {
        return "Block{" +
                "hash='" + hash + '\'' +
                ", prehash='" + prehash + '\'' +
                ", data='" + data + '\'' +
                ", timestamp=" + timestamp +
                ", nonce=" + nonce +
                '}';
    }
}
​

 

区块链

区块链实际是一个有序的链表，所以我们这里实际采用ArrayList存储

public class BlockChain extends ArrayList<Block> {
    public ArrayList<Block> blockChain=  new  ArrayList<Block>();
    public int targetBits=24;
    public BlockChain() {
    }
    public void setTargetBits(int num){
        targetBits=num;
    }
​
    @Override
    public int size() {
        return blockChain.size();
    }
​
    @Override
    public boolean add(Block block) {
        return blockChain.add(block);
    }
    @Override
    public String toString() {
        return blockChain.toString();
    }
​
    @Override
    public Block get(int index) {
        return blockChain.get(index);
    }
}