區(qū)塊鏈開(kāi)發(fā)用什么語(yǔ)言？通過(guò)本文你將使用Go語(yǔ)言開(kāi)發(fā)自己的區(qū)塊鏈(或者說(shuō)用go語(yǔ)言搭建區(qū)塊鏈)、理解哈希函數(shù)是如何保持區(qū)塊鏈的完整性、掌握如何用Go語(yǔ)言編程創(chuàng)造并添加新的塊、實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)生成塊、通過(guò)瀏覽器來(lái)查看整個(gè)鏈、了解所有其他關(guān)于區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)知識(shí)。

但是，文章中將不會(huì)涉及工作量證明算法（PoW）以及權(quán)益證明算法（PoS）這類(lèi)的共識(shí)算法，同時(shí)為了讓你更清楚得查看區(qū)塊鏈以及塊的添加，我們將網(wǎng)絡(luò)交互的過(guò)程簡(jiǎn)化了，關(guān)于 P2P 網(wǎng)絡(luò)比如“全網(wǎng)廣播”這個(gè)過(guò)程等內(nèi)容將在后續(xù)文章中補(bǔ)上。

開(kāi)發(fā)環(huán)境

我們假設(shè)你已經(jīng)具備一點(diǎn) Go 語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。在安裝和配置 Go 開(kāi)發(fā)環(huán)境后之后，我們還要獲取以下一些依賴(lài)：

~$ go get github.com/davecgh/go-spew/spew

spew可以幫助我們?cè)诮K端中中直接查看 struct 和 slice 這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

~$ go get github.com/gorilla/mux

Gorilla 的 mux 包非常流行， 我們用它來(lái)寫(xiě) web handler。

~$ go get github.com/joho/godotenv

godotenv可以幫助我們讀取項(xiàng)目根目錄中的.env 配置文件，這樣就不用將 http端口之類(lèi)的配置硬編碼進(jìn)代碼中了。比如像這樣：

ADDR=8080

接下來(lái)，我們創(chuàng)建一個(gè) main.go 文件。之后的大部分工作都圍繞這個(gè)文件，開(kāi)始寫(xiě)代碼吧！

導(dǎo)入依賴(lài)包

我們將所有的依賴(lài)包以聲明的方式導(dǎo)入進(jìn)去：

package main
import (
 "crypto/sha256"
 "encoding/hex"
 "encoding/json"
 "io"
 "log"
 "net/http"
 "os"
 "time"

 "github.com/davecgh/go-spew/spew"
 "github.com/gorilla/mux"
 "github.com/joho/godotenv"
)

數(shù)據(jù)模型

接著我們來(lái)定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體，它代表組成區(qū)塊鏈的每一個(gè)塊的數(shù)據(jù)模型：

type Block struct {
 Index  int
 Timestamp string
 BPM  int
 Hash  string
 PrevHash string
}

Index 是這個(gè)塊在整個(gè)鏈中的位置
Timestamp 顯而易見(jiàn)就是塊生成時(shí)的時(shí)間戳
Hash 是這個(gè)塊通過(guò) SHA256 算法生成的散列值
PrevHash 代表前一個(gè)塊的 SHA256 散列值
BPM 每分鐘心跳數(shù)，也就是心率
接著，我們?cè)俣x一個(gè)結(jié)構(gòu)表示整個(gè)鏈，最簡(jiǎn)單的表示形式就是一個(gè) Block 的 slice：

var Blockchain []Block

我們使用散列算法（SHA256）來(lái)確定和維護(hù)鏈中塊和塊正確的順序，確保每一個(gè)塊的 PrevHash 值等于前一個(gè)塊中的 Hash 值，這樣就以正確的塊順序構(gòu)建出鏈：

散列和生成新塊

我們?yōu)槭裁葱枰⒘?？主要是兩個(gè)原因：

• 在節(jié)省空間的前提下去唯一標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)。散列是用整個(gè)塊的數(shù)據(jù)計(jì)算得出，在我們的例子中，將整個(gè)塊的數(shù)據(jù)通過(guò) SHA256 計(jì)算成一個(gè)定長(zhǎng)不可偽造的字符串。
• 維持鏈的完整性。通過(guò)存儲(chǔ)前一個(gè)塊的散列值，我們就能夠確保每個(gè)塊在鏈中的正確順序。任何對(duì)數(shù)據(jù)的篡改都將改變散列值，同時(shí)也就破壞了鏈。以我們從事的醫(yī)療健康領(lǐng)域?yàn)槔?，比如有一個(gè)惡意的第三方為了調(diào)整“人壽險(xiǎn)”的價(jià)格，而修改了一個(gè)或若干個(gè)塊中的代表不健康的 BPM 值，那么整個(gè)鏈都變得不可信了。
  

我們接著寫(xiě)一個(gè)函數(shù)，用來(lái)計(jì)算給定的數(shù)據(jù)的 SHA256 散列值：

func calculateHash(block Block) string {
 record := string(block.Index) + block.Timestamp + string(block.BPM) + block.PrevHash
 h := sha256.New()
 h.Write([]byte(record))
 hashed := h.Sum(nil)
 return hex.EncodeToString(hashed)
}

這個(gè) calculateHash 函數(shù)接受一個(gè)塊，通過(guò)塊中的 Index，Timestamp，BPM，以及 PrevHash 值來(lái)計(jì)算出 SHA256 散列值。接下來(lái)我們就能編寫(xiě)一個(gè)生成塊的函數(shù)：

func generateBlock(oldBlock Block, BPM int) (Block, error) {
 var newBlock Block
 t := time.Now()
 newBlock.Index = oldBlock.Index + 1
 newBlock.Timestamp = t.String()
 newBlock.BPM = BPM
 newBlock.PrevHash = oldBlock.Hash
 newBlock.Hash = calculateHash(newBlock)
 return newBlock, nil
}

其中，Index 是從給定的前一塊的 Index 遞增得出，時(shí)間戳是直接通過(guò) time.Now() 函數(shù)來(lái)獲得的，Hash 值通過(guò)前面的 calculateHash 函數(shù)計(jì)算得出，PrevHash 則是給定的前一個(gè)塊的 Hash 值。

校驗(yàn)塊

搞定了塊的生成，接下來(lái)我們需要有函數(shù)幫我們判斷一個(gè)塊是否有被篡改。檢查 Index 來(lái)看這個(gè)塊是否正確得遞增，檢查 PrevHash 與前一個(gè)塊的 Hash 是否一致，再來(lái)通過(guò) calculateHash 檢查當(dāng)前塊的 Hash 值是否正確。通過(guò)這幾步我們就能寫(xiě)出一個(gè)校驗(yàn)函數(shù)：

func isBlockValid(newBlock, oldBlock Block) bool {
 if oldBlock.Index+1 != newBlock.Index {
  return false
 }
 if oldBlock.Hash != newBlock.PrevHash {
  return false
 }
 if calculateHash(newBlock) != newBlock.Hash {
  return false
 }
 return true
}

除了校驗(yàn)塊以外，我們還會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題：兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都生成塊并添加到各自的鏈上，那我們應(yīng)該以誰(shuí)為準(zhǔn)？這里的細(xì)節(jié)我們留到下一篇文章，這里先讓我們記住一個(gè)原則：始終選擇最長(zhǎng)的鏈：

通常來(lái)說(shuō)，更長(zhǎng)的鏈表示它的數(shù)據(jù)（狀態(tài)）是更新的，所以我們需要一個(gè)函數(shù)能幫我們將本地的過(guò)期的鏈切換成最新的鏈：

func replaceChain(newBlocks []Block) {
 if len(newBlocks) > len(Blockchain) {
  Blockchain = newBlocks
 }
}

到這一步，我們基本就把所有重要的函數(shù)完成了。接下來(lái)，我們需要一個(gè)方便直觀的方式來(lái)查看我們的鏈，包括數(shù)據(jù)及狀態(tài)。通過(guò)瀏覽器查看 web 頁(yè)面可能是最合適的方式！

Web 服務(wù)

我猜你一定對(duì)傳統(tǒng)的 web 服務(wù)及開(kāi)發(fā)非常熟悉，所以這部分你肯定一看就會(huì)。

借助 Gorilla/mux 包，我們先寫(xiě)一個(gè)函數(shù)來(lái)初始化我們的 web 服務(wù)：

func run() error {
 mux := makeMuxRouter()
 httpAddr := os.Getenv("ADDR")
 log.Println("Listening on ", os.Getenv("ADDR"))
 s := &http.Server{
  Addr:   ":" + httpAddr,
  Handler:  mux,
  ReadTimeout: 10 * time.Second,
  WriteTimeout: 10 * time.Second,
  MaxHeaderBytes: 1 << 20,
 }
 if err := s.ListenAndServe(); err != nil {
  return err
 }
 return nil
}

其中的端口號(hào)是通過(guò)前面提到的 .env 來(lái)獲得，再添加一些基本的配置參數(shù)，這個(gè) web 服務(wù)就已經(jīng)可以 listen and serve 了！

接下來(lái)我們?cè)賮?lái)定義不同 endpoint 以及對(duì)應(yīng)的 handler。例如，對(duì)“/”的 GET 請(qǐng)求我們可以查看整個(gè)鏈，“/”的 POST 請(qǐng)求可以創(chuàng)建塊。

func makeMuxRouter() http.Handler {
 muxRouter := mux.NewRouter()
 muxRouter.HandleFunc("/", handleGetBlockchain).Methods("GET")
 muxRouter.HandleFunc("/", handleWriteBlock).Methods("POST")
 return muxRouter
}

GET 請(qǐng)求的 handler：

func handleGetBlockchain(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 bytes, err := json.MarshalIndent(Blockchain, "", " ")
 if err != nil {
  http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)
  return
 }
 io.WriteString(w, string(bytes))
}

為了簡(jiǎn)化，我們直接以 JSON 格式返回整個(gè)鏈，你可以在瀏覽器中訪(fǎng)問(wèn) localhost:8080 或者 127.0.0.1:8080 來(lái)查看（這里的8080就是你在 .env 中定義的端口號(hào) ADDR）。

POST 請(qǐng)求的 handler 稍微有些復(fù)雜，我們先來(lái)定義一下 POST 請(qǐng)求的 payload：

type Message struct {
 BPM int
}

再看看 handler 的實(shí)現(xiàn)：

func handleWriteBlock(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 var m Message
 decoder := json.NewDecoder(r.Body)
 if err := decoder.Decode(&m); err != nil {
  respondWithJSON(w, r, http.StatusBadRequest, r.Body)
  return
 }
 defer r.Body.Close()
 newBlock, err := generateBlock(Blockchain[len(Blockchain)-1], m.BPM)
 if err != nil {
  respondWithJSON(w, r, http.StatusInternalServerError, m)
  return
 }
 if isBlockValid(newBlock, Blockchain[len(Blockchain)-1]) {
  newBlockchain := append(Blockchain, newBlock)
  replaceChain(newBlockchain)
  spew.Dump(Blockchain)
 }
 respondWithJSON(w, r, http.StatusCreated, newBlock)
}

我們的 POST 請(qǐng)求體中可以使用上面定義的 payload，比如：

{"BPM":75}

還記得前面我們寫(xiě)的 generateBlock 這個(gè)函數(shù)嗎？它接受一個(gè)“前一個(gè)塊”參數(shù)，和一個(gè) BPM 值。POST handler 接受請(qǐng)求后就能獲得請(qǐng)求體中的 BPM 值，接著借助生成塊的函數(shù)以及校驗(yàn)塊的函數(shù)就能生成一個(gè)新的塊了！

除此之外，你也可以：

使用spew.Dump 這個(gè)函數(shù)可以以非常美觀和方便閱讀的方式將 struct、slice 等數(shù)據(jù)打印在控制臺(tái)里，方便我們調(diào)試。
測(cè)試 POST 請(qǐng)求時(shí)，可以使用 POSTMAN 這個(gè) chrome 插件，相比 curl它更直觀和方便。
POST 請(qǐng)求處理完之后，無(wú)論創(chuàng)建塊成功與否，我們需要返回客戶(hù)端一個(gè)響應(yīng)：

func respondWithJSON(w http.ResponseWriter, r *http.Request, code int, payload interface{}) {
  response, err := json.MarshalIndent(payload, "", " ")
  if err != nil {
    w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
    w.Write([]byte("HTTP 500: Internal Server Error"))
    return
  }
  w.WriteHeader(code)
  w.Write(response)
}

快要大功告成了。

接下來(lái)，我們把這些關(guān)于區(qū)塊鏈的函數(shù)，web 服務(wù)的函數(shù)“組裝”起來(lái)：

func main() {
  err := godotenv.Load()
  if err != nil {
    log.Fatal(err)
  }
  go func() {
    t := time.Now()
    genesisBlock := Block{0, t.String(), 0, "", ""}
    spew.Dump(genesisBlock)
    Blockchain = append(Blockchain, genesisBlock)
  }()
  log.Fatal(run())
}

這里的 genesisBlock （創(chuàng)世塊）是 main 函數(shù)中最重要的部分，通過(guò)它來(lái)初始化區(qū)塊鏈，畢竟第一個(gè)塊的 PrevHash 是空的。

哦耶！完成了

可以從這里獲得完整的代碼：Github repo

讓我們來(lái)啟動(dòng)它：

~$ go run main.go

在終端中，我們可以看到 web 服務(wù)器啟動(dòng)的日志信息，并且打印出了創(chuàng)世塊的信息：

接著我們打開(kāi)瀏覽器，訪(fǎng)問(wèn) localhost:8080 這個(gè)地址，我們可以看到頁(yè)面中展示了當(dāng)前整個(gè)區(qū)塊鏈的信息（當(dāng)然，目前只有一個(gè)創(chuàng)世塊）：

接著，我們?cè)偻ㄟ^(guò) POSTMAN 來(lái)發(fā)送一些 POST 請(qǐng)求：

刷新剛才的頁(yè)面，現(xiàn)在的鏈中多了一些塊，正是我們剛才生成的，同時(shí)你們可以看到，塊的順序和散列值都正確。

總結(jié)

剛剛我們完成了一個(gè)自己的區(qū)塊鏈，雖然很簡(jiǎn)單（陋），但它具備塊生成、散列計(jì)算、塊校驗(yàn)等基本能力。接下來(lái)你就可以繼續(xù)深入的學(xué)習(xí)區(qū)塊鏈的其他重要知識(shí)，比如工作量證明、權(quán)益證明這樣的共識(shí)算法，或者是智能合約、Dapp、側(cè)鏈等等。

以上所述是小編給大家介紹的Go語(yǔ)言開(kāi)發(fā)區(qū)塊鏈只需180行代碼(推薦)，希望對(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持！

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