摘要：本文將基于語言構(gòu)建簡化版的，來實(shí)現(xiàn)數(shù)字貨幣。值用于確保的安全。計(jì)算是計(jì)算敏感的操作，即使在高性能電腦也需要花費(fèi)一段時(shí)間來完成計(jì)算這也就是為什么人們購買高性能進(jìn)行比特幣挖礦的原因。資料源代碼精通比特幣第二版

最終內(nèi)容請以原文為準(zhǔn)：https://wangwei.one/posts/df1...

區(qū)塊鏈技術(shù)是一項(xiàng)比人工智能更具革命性的技術(shù)，人工智能只是提高了人類的生產(chǎn)力，而區(qū)塊鏈則將改變?nèi)祟惿鐣?huì)的生產(chǎn)關(guān)系，它將會(huì)顛覆我們?nèi)祟惿鐣?huì)現(xiàn)有的協(xié)作方式。了解和掌握區(qū)塊鏈相關(guān)知識(shí)和技術(shù)，是我們每位開發(fā)人員必須要去做的事情，這樣我們才能把握住這波時(shí)代趨勢的紅利。

本文將基于Java語言構(gòu)建簡化版的blockchain，來實(shí)現(xiàn)數(shù)字貨幣。

區(qū)塊鏈?zhǔn)怯砂灰仔畔⒌膮^(qū)塊從后向前有序鏈接起來的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。區(qū)塊被從后向前有序地鏈接在這個(gè)鏈條里，每個(gè)區(qū)塊都指向前一個(gè)區(qū)塊。以比特幣為例，每個(gè)區(qū)塊主要包含如下信息字段：

區(qū)塊大?。河米止?jié)表示的區(qū)塊數(shù)據(jù)大小

區(qū)塊頭：組成區(qū)塊頭的幾個(gè)字段

區(qū)塊頭hash值
父區(qū)塊頭hash值
時(shí)間戳：區(qū)塊產(chǎn)生的近似時(shí)間
Merkle根：該區(qū)塊中交易的merkle樹根的哈希值
難度目標(biāo)：該區(qū)塊工作量證明算法的難度目標(biāo)
Nonce：用于工作量證明算法的計(jì)數(shù)器


交易計(jì)數(shù)器：交易的數(shù)量
交易：記錄在區(qū)塊里的交易信息

詳見：《精通比特幣》（第二版）第9章——區(qū)塊鏈

區(qū)塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在這里，我們主要是為了實(shí)現(xiàn)最簡單的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)，僅僅包含以下幾個(gè)信息字段：

/**
 * 區(qū)塊
 *
 * @author wangwei
 * @date 2018/02/02
 */
@Data
public class Block {

    /**
     * 區(qū)塊hash值
     */
    private String hash;
    /**
     * 前一個(gè)區(qū)塊的hash值
     */
    private String previousHash;
    /**
     * 區(qū)塊數(shù)據(jù)
     */
    private String data;
    /**
     * 區(qū)塊創(chuàng)建時(shí)間(單位:秒)
     */
    private long timeStamp;

    public Block() {
    }

    public Block(String hash, String previousHash, String data, long timeStamp) {
        this();
        this.hash = hash;
        this.previousHash = previousHash;
        this.data = data;
        this.timeStamp = timeStamp;
    }
}

區(qū)塊Hash值計(jì)算

加密Hash值，一個(gè)通過SHA256算法對區(qū)塊頭進(jìn)行二次哈希計(jì)算而得到的數(shù)字指紋。Hash值用于確保blockchain的安全。Hash計(jì)算是計(jì)算敏感的操作，即使在高性能電腦也需要花費(fèi)一段時(shí)間來完成計(jì)算(這也就是為什么人們購買高性能GPU進(jìn)行比特幣挖礦的原因)。blockchain架構(gòu)設(shè)計(jì)有意使Hash計(jì)算變得困難，這樣做是為了加大新增一個(gè)block的難度，進(jìn)而防止block在增加后被隨意修改。

/**
 * 
 創(chuàng)建新區(qū)塊 
 *
 * @param previousHash
 * @param data
 * @return
 */
public static Block newBlock(String previousHash, String data) {
        Block block = new Block("", previousHash, data.getBytes(),     Instant.now().getEpochSecond());
        block.setHash();
        return block;
}

/**
 * 計(jì)算區(qū)塊Hash
 * 

 * 注意：在準(zhǔn)備區(qū)塊數(shù)據(jù)時(shí)，一定要從原始數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)化為byte[]，不能直接從字符串進(jìn)行轉(zhuǎn)換
 *
 * @return
 */
private void setHash() {
    byte[] prevBlockHashBytes = {};
    if (StringUtils.isNoneBlank(this.getPrevBlockHash())) {
        prevBlockHashBytes = new BigInteger(this.getPrevBlockHash(), 16).toByteArray();
    }

    byte[] headers = ByteUtils.merge(
           prevBlockHashBytes,
           this.getData().getBytes(),
           ByteUtils.toBytes(this.getTimeStamp()));

    this.setHash(DigestUtils.sha256Hex(headers));
}

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一種有序、反向鏈接鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這意味著，block按照插入的順序存放，同時(shí)每個(gè)block都保存指向上一個(gè)block的鏈接。這種結(jié)構(gòu)保證可以快速獲取最新插入的block同時(shí)獲取它的hash值。這種結(jié)構(gòu)保證可以快速獲取最新插入的block同時(shí)（高效地）獲取它的hash值。

區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

/**
 * 
 區(qū)塊鏈 
 *
 * @author wangwei
 * @date 2018/02/02
 */
public class Blockchain {
    
    @Getter
    private List blockList;

    public Blockchain(List blockList) {
        this.blockList = blockList;
    }
}    

添加區(qū)塊

新增一個(gè)添加區(qū)塊鏈的方法

/**
 * 
 添加區(qū)塊  
 *
 * @param data 數(shù)據(jù)
 */
public void addBlock(String data) {
   Block previousBlock = blockList.get(blockList.size() - 1);
   this.addBlock(Block.newBlock(previousBlock.getHash(), data));
}

/**
 * 
 添加區(qū)塊  
 *
 * @param block 區(qū)塊
 */
public void addBlock(Block block) {
   this.blockList.add(block);
}

創(chuàng)世區(qū)塊

在添加區(qū)塊之前，區(qū)塊鏈必須有個(gè)創(chuàng)世區(qū)塊，在Block中新增創(chuàng)世區(qū)塊方法：

/**
  * 
 創(chuàng)建創(chuàng)世區(qū)塊 
  *
  * @return
  */
public static Block newGenesisBlock() {
   return Block.newBlock("", "Genesis Block");
}

創(chuàng)建區(qū)塊鏈

再在Blockchain中新增創(chuàng)建區(qū)塊鏈的方法：

/**
 * 
 創(chuàng)建區(qū)塊鏈 
 *
 * @return
 */
public static Blockchain newBlockchain() {
    List blocks = new LinkedList<>();
    blocks.add(Block.newGenesisBlock());
    return new Blockchain(blocks);
}

/**
 * 測試
 *
 * @author wangwei
 * @date 2018/02/05
 */
public class BlockchainTest {

    public static void main(String[] args) {

        Blockchain blockchain = Blockchain.newBlockchain();
        blockchain.addBlock("Send 1 BTC to Ivan");
        blockchain.addBlock("Send 2 more BTC to Ivan");

        for (Block block : blockchain.getBlockList()) {
            System.out.println("Prev. hash: " + block.getPreviousHash());
            System.out.println("Data: " + block.getData());
            System.out.println("Hash: " + block.getHash());
            System.out.println();
        }
    }
}

/**
 * 輸出如下信息：
 */
Prev. hash: 
Data: Genesis Block
Hash: 4492cb9d396a9a52e7ff17ef3782f022ddcdc7b2c276bc6dd3d448b0655eb3d4

Prev. hash: 4492cb9d396a9a52e7ff17ef3782f022ddcdc7b2c276bc6dd3d448b0655eb3d4
Data: Send 1 BTC to Ivan
Hash: cd716d59d98ad673035ab7035ece751718ea9842944a4743c298bebc0fe24c04

Prev. hash: cd716d59d98ad673035ab7035ece751718ea9842944a4743c298bebc0fe24c04
Data: Send 2 more BTC to Ivan
Hash: 42f78d6a86f88aa9b5b10e468494dfd1b3f558a9fb74a01eb348c2cbfc5d000a

我們構(gòu)建了一個(gè)非常簡單的區(qū)塊鏈原型：它只是一個(gè)塊的數(shù)組，每個(gè)塊都與前一個(gè)塊有連接。 實(shí)際的區(qū)塊鏈要復(fù)雜得多。

缺少交易信息：我們的區(qū)塊鏈還沒有任何交易信息。

缺少工作量證明：我們的生產(chǎn)區(qū)塊非常簡單快捷，實(shí)際的區(qū)塊鏈中，生產(chǎn)一個(gè)區(qū)塊需要進(jìn)行大量的計(jì)算。

缺少共識(shí)機(jī)制：區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)非單一決策者的分布式數(shù)據(jù)庫。 因此，一個(gè)新的區(qū)塊必須得到網(wǎng)絡(luò)的其他參與者的確認(rèn)和批

在以后的文章中，我們將介紹這些功能。

源代碼：https://github.com/wangweiX/b...

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《精通比特幣（第二版）》