golang은 블록체인을 구축합니다-Golang-php.cn

블록체인의 개념은 2008년 비트코인 백서가 발표된 이후 전 세계적으로 주목받고 열띤 논의를 불러일으켰습니다. 핵심 가치는 분산화와 불변성입니다. 최근 몇 년 동안 블록체인 기술에 대한 사람들의 이해가 깊어지고 오픈 소스 커뮤니티가 발전함에 따라 golang을 사용하여 블록체인을 구축하는 것이 점점 더 대중화되고 있습니다.

Golang은 Google에서 개발한 프로그래밍 언어로 효율성, 단순성, 보안 등의 장점이 있으며 멀티스레딩 및 가비지 수집을 지원합니다. 이 언어의 기능은 분산 시스템 개발에 이상적이며 다양한 시나리오에서 뛰어난 성능을 보여줍니다. 이번 글에서는 golang을 사용하여 블록체인을 구축하는 방법을 소개하겠습니다.

1. 개요

블록체인의 핵심 기술은 실제로 매우 간단하며 주로 분산화, 합의 알고리즘, 블록 데이터 구조, 블록체인 저장 및 암호화 등으로 구성됩니다. 그 중 블록체인의 저장과 암호화는 해시 알고리즘을 사용한다.

golang에서는 구현을 위해 golang의 해시 알고리즘 라이브러리를 사용할 수 있습니다. 예를 들어 crypto/sha256 라이브러리를 사용하여 해시 계산을 완료하고 encoding/hex 라이브러리를 사용하여 해시 값을 16진수 문자열로 변환할 수 있습니다. 이러한 구현은 매우 효율적일 뿐만 아니라 해시 값의 높은 신뢰성을 보장합니다. crypto/sha256库来完成哈希计算，使用encoding/hex库将哈希值转换为十六进制字符串。这样的实现方式不仅效率高，而且可以确保哈希值的高可靠性。

二、数据结构

我们定义一个区块链包含多个区块，每个区块包含四个信息：

区块头（BlockHeader）：包含前一个块（PrevBlockHash）、时间戳（TimeStamp）、当前块的哈希值（Hash）。
交易信息（Transaction）：由一个或多个交易组成。
区块高度（Height）：表示当前块在整个区块链中的高度。
难度值（Difficulty）：用于判断共识算法是否满足要求。

在golang中，我们可以使用以下结构体表示一个区块：

type Block struct {
  BlockHeader BlockHeader
  Transaction []Transaction
}

type BlockHeader struct {
  PrevBlockHash []byte
  TimeStamp int64
  Hash []byte
}

type Transaction struct {
  Data []byte
}

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其中，[]byte

2. 데이터 구조

우리는 여러 블록을 포함하도록 블록체인을 정의하며 각 블록에는 4가지 정보가 포함됩니다.

BlockHeader: 이전 블록(PrevBlockHash), 타임스탬프(TimeStamp) ), 블록의 해시 값을 포함합니다. 현재 블록(해시).

거래 정보(Transaction): 하나 이상의 거래로 구성됩니다.

블록 높이(Height): 블록체인 전체에서 현재 블록의 높이를 나타냅니다.

난이도: 합의 알고리즘이 요구 사항을 충족하는지 판단하는 데 사용됩니다.

golang에서는 다음 구조를 사용하여 블록을 나타낼 수 있습니다.

type BlockChain struct {
  blocks []*Block
  db     *leveldb.DB
  LongestChainHash []byte // 最长分支的哈希值
  LongestChainHeight int   // 最长分支的高度
}

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그 중 []byte는 바이너리 데이터를 나타냅니다. 거래 정보는 특정 요구에 따라 정의될 수 있습니다.

3. 블록체인 스토리지
블록체인은 분산 시스템이므로 모든 참여자는 전체 블록체인의 상태를 알아야 합니다. 따라서 블록체인을 분산 데이터베이스에 저장해야 합니다.
golang에서는 LevelDB나 RocksDB와 같은 데이터베이스를 저장용으로 사용할 수 있습니다. 이러한 데이터베이스는 높은 동시성과 높은 처리량을 지원하는 경량 키-값 데이터베이스입니다. 동시에 하드 디스크나 메모리에서 데이터 로드를 지원하고 자동으로 데이터 압축 및 가비지 수집을 수행할 수 있습니다.
이러한 데이터베이스를 사용할 때는 블록의 해시 값을 키로 하여 데이터베이스에 블록을 저장해야 합니다. 동시에 합의 알고리즘의 구현을 용이하게 하기 위해 현재 블록체인의 가장 긴 분기(LongestChain)의 해시 값과 높이를 기록해야 합니다.

func (bc *BlockChain) AddBlock(b *Block) bool {
  if !bc.isValidBlock(b) {
    return false
  }
  bc.db.Put(b.Hash, []byte(b.Encode()))
  if b.BlockHeader.TimeStamp > bc.blocks[bc.LongestChainHeight-1].BlockHeader.TimeStamp {
    bc.LongestChainHash = b.Hash
    bc.LongestChainHeight = bc.blocks[bc.LongestChainHeight-1].BlockHeader.Height + 1
  }
  bc.blocks = append(bc.blocks, b)
  return true
}

func (bc *BlockChain) isValidBlock(b *Block) bool {
  prevBlock := bc.getPrevBlock(b)
  if prevBlock == nil {
    return false
  }
  if !isValidHash(b.Hash) {
    return false
  }
  if b.BlockHeader.TimeStamp <= prevBlock.BlockHeader.TimeStamp {
    return false
  }
  if !isValidProofOfWork(b) {
    return false
  }
  return true
}

func (bc *BlockChain) getPrevBlock(b *Block) *Block {
  if len(bc.blocks) == 0 {
    return nil
  }
  lastBlock := bc.blocks[len(bc.blocks)-1]
  if lastBlock.BlockHeader.Hash == b.BlockHeader.PrevBlockHash {
    return lastBlock
  }
  return nil
}

func isValidProofOfWork(b *Block) bool {
  hash := sha256.Sum256(b.Encode())
  target := calculateTarget()
  return hash[:4] == target
}

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