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摘要：我的這篇文章沒有任何高大上的術語，就是行代碼，實現一個最簡單的區(qū)塊鏈原型。檢查該區(qū)塊鏈是否有效。而通過在循環(huán)里不斷嘗試最終得到一個合法的哈希值的這一過程，就是區(qū)塊鏈圈內俗稱的挖礦。
不知從什么時候起，區(qū)塊鏈在網上一下子就火了。
這里Jerry就不班門弄斧了，網上有太多的區(qū)塊鏈介紹文章。我的這篇文章沒有任何高大上的術語，就是300行ABAP代碼，實現一個最簡單的區(qū)塊鏈原型。
我個人覺得，同區(qū)塊鏈本身的實現技術相比，更難的事情是如何找到一個合適的業(yè)務場景，把區(qū)塊鏈集成到SAP產品中去，讓它發(fā)揮出作用。
這篇文章包含三個版本，每個版本在前一版本基礎上增添了一些新的功能。
版本1：區(qū)塊和鏈這兩個數據結構的實現區(qū)塊鏈，顧名思義，由區(qū)塊組成的一條鏈。
下圖和我們在大學計算機專業(yè)課《數據結構》里學到的單鏈表很像。在這個版本里，每個區(qū)塊包含了最基本的字段：塊索引，塊的創(chuàng)建時間戳，當前塊的哈希值(hash)和前一塊的哈希值。每個區(qū)塊的pHash字段存儲了前一塊的哈希值，這樣就構成了一個鏈表。鏈表的第一個節(jié)點，就是下圖最左邊紅色抬頭的區(qū)塊為創(chuàng)世塊，其索引為0，pHash字段為空。
區(qū)塊的ABAP實現：ZCL_BLOCK。上圖所示的字段都建模在這個類里，出于簡單起見，大部分字段設置為public。
每個區(qū)塊的哈希值是由該區(qū)塊所有其他字段的值作為輸入，通過SHA1算法計算出來，存儲到字段mv_hash里。
鏈的實現：ZCL_BLOCKCHAIN
ADD_BLOCK: 接受一個區(qū)塊的實例作為輸入參數，將該實例的pHash指向當前鏈表尾部的區(qū)塊，這樣該實例成為鏈表新的尾部區(qū)塊。
CONSTRUCTOR: 構造函數，執(zhí)行鏈的初始化操作，創(chuàng)建創(chuàng)世塊區(qū)塊。
GET_BLOCK_BY_INDEX: 根據索引訪問指定的區(qū)塊。
GET_SIZE: 返回鏈里包含的區(qū)塊數量。
IS_VALID: 檢查該區(qū)塊鏈是否有效。具體檢查邏輯在后續(xù)介紹。
第一版的所有代碼在我的github上。
執(zhí)行測試程序ZBLOCKCHAIN_V1，輸入您想創(chuàng)建的區(qū)塊個數，會看到如下輸出：（我選擇的個數是5）
因為SAP GUI沒有鏈表的UI控件，因此我用樹控件模擬。
下圖第21行，我把區(qū)塊鏈里索引為1的區(qū)塊內容篡改為"Change by Jerry", 然后再執(zhí)行第23行的is_valid方法進行檢查:
因為第21行set_data方法修改了第一個區(qū)塊的內容后，會觸發(fā)其哈希值的重新計算。這樣第一個區(qū)塊的哈希發(fā)生了變化（假設從YYY變到了CCC），而第二個區(qū)塊的pHash仍然指向第一個區(qū)塊變化之前的舊哈希值YYY，因此這個區(qū)塊鏈被判定為無效。
上圖的輸出來自校驗方法is_valid: 遍歷鏈里每個區(qū)塊，比較區(qū)塊里存儲前一區(qū)塊哈希值的字段pHash和位于該區(qū)塊前一個位置的區(qū)塊的哈希值是否一致。
版本2：增加挖礦成本，增加對工作量證明(Proof of Work，縮寫為POW)的支持第二版代碼的地址在我的github上。
這一版的鏈實現類ZCL_BLOCKCHAIN_V2的構造函數增加了一個輸入參數：iv_difficulty。這個參數有什么用？
仔細觀察第一版測試程序的樹狀輸出，可以看到每個區(qū)塊的哈希值沒有任何規(guī)律。而第二版的這個輸入參數就是為了提高哈希值的計算成本，即只有當計算出來的哈希值滿足一定規(guī)則時，該哈希值才能被區(qū)塊鏈所接受。參數iv_difficulty定義了能夠被接受的哈希值的前導零個數。
例如我指定前導零個數為3：
執(zhí)行結果：能看到所有的哈希值的前三位都為零。
這里有兩個問題：
下圖最后一列Nonce的含義是什么？
iv_difficulty這個參數是如何參與哈希值計算的呢？
首先在區(qū)塊的實現類ZCL_BLOCK里增加了一個新的成員字段mv_nonce:
在將一個區(qū)塊實例添加到鏈里的方法add_block里，增加了一個方法mine。
這個方法里是一個循環(huán)，在循環(huán)體內計算出一個哈希值，然后檢查其是否包含指定位數的前導零。如果沒有，將mv_nonce加1，然后繼續(xù)循環(huán)。mv_nonce也會作為輸入的一部分參與哈希計算。也就是說，最終區(qū)塊字段mv_nonce的值代表了代表了在得到符合前導零位數要求的合法哈希值之前，一共經過了多少次計算。而通過在循環(huán)里不斷嘗試最終得到一個合法的哈希值的這一過程，就是區(qū)塊鏈圈內俗稱的“挖礦”。
在我的測試系統(tǒng)里，創(chuàng)建10個區(qū)塊，前導零個數為4，總共花費了10秒鐘。
從這個花費的時間能體會出，POW其實是一種機制，通過引入需要一定工作量的哈希計算來避免區(qū)塊鏈被垃圾填充或者區(qū)塊內容被篡改。
版本3：使用區(qū)塊鏈記錄交易明細，增加挖礦獎勵這一版的源代碼：
https://github.com/i042416/Kn...
使用ZCL_TRANSACTION來代表一筆交易，包含三個字段：mv_from_address（支付方），mv_to_address（收款方）和mv_amount（交易金額）。
在這一版本里，首先被增強的是ZCL_BLOCK3: 去掉了前兩個版本使用的mv_index和mv_data字段，增加了一個字段mt_transaction, 存儲的是交易的集合。
在計算哈希值時，交易類的每一個字段也要參與計算：
類ZCL_BLOCKCHAIN_V3增加了一個新的成員變量mt_pending_trans。每次調用方法create_transaction，并不會創(chuàng)建一個新的區(qū)塊用于記錄該條交易，只是簡單地把該條交易添加到待處理任務隊列mt_pending_trans里。
字段mv_mine_reward存儲了挖礦的獎勵，硬編碼成100。
這個待處理任務隊列僅當方法mine_pending_trans被調用時才會得到處理。
第6行的區(qū)塊實例的mine方法調用之后，計算出一個符合前導零規(guī)范的哈希值。接著待處理任務隊列被清空，然后一個新的交易記錄在第13行被創(chuàng)建出來，作為挖礦的獎勵，獎勵方的賬號信息由輸入參數iv_award_address定義。
既然現在交易信息存儲在了每個區(qū)塊里，那么簡單遍歷這些區(qū)塊，就能得出某個賬號最后的余額是多少。采用的邏輯是，遍歷每個區(qū)塊記錄的每筆交易，如果某帳號出現在交易記錄的支付方，則余額減去當前這筆交易的交易金額(第5行), 反之賬號如果出現在發(fā)送方，則余額加上交易金額(第9行)。
測試程序如下。因為Tom轉了100元給Jerry，Jerry又轉了10元給Tom，然后第15行挖礦設置的獎勵賬號是Jerry，故最后Jerry的余額是100-10+100 = 190元。
希望您讀完本文之后，對區(qū)塊鏈的工作原理有一個最基本的認識。感謝閱讀。
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