javascript實作小型區塊鏈的方法介紹（附程式碼）

這篇文章帶給大家的內容是關於javascript實現小型區塊鏈的方法介紹（附程式碼），有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有幫助。

區塊鏈概念

狹義：區塊鏈是一種按照時間順序將資料區塊以順序相連的方式組合成的一種鍊式資料結構，並以密碼方式保證的不可竄改和不可偽造的分散式帳本。

一、挖礦（產生新區塊）

首先，區塊鏈是由每一個區塊聯繫而形成的，在產生新區塊之前必須先有一個最初始的區塊，這個區塊也叫創世區塊。透過這個創世區塊，不停地透過變化隨機數（nonce）來計算出符合條件的區塊。以下是創世區塊基本資訊：

const initBlock = {
    index: 0,
    data: 'hey，this is a block chain',
    previousHash: '0',
    timestamp: '1551806536961',
    nonce: 80490,
    hash: '0000352fb27dd1141fa7265833190a53e5776b1111e275db0d9a77bf840081e6'
};

1. index：是指每個區塊的序號
2. data： 這裡存放著區塊中所有的信息，例如轉賬，餘額等數據
3. previousHash：指的是上一個區塊的hash值，創世區塊沒有上一個，顯示0即可
4. timestamp：指的是創建這個區塊的時間
5. nonce：這個是隨機數，挖礦就是透過不停變換這個nonce來計算出符合條件的哈希。
6. hash： 本區塊的hash值，透過前面5個欄位的資訊進行hash運算所得的值。

接著，透過不停的hash運算計算出符合條件的哈希，即挖礦。挖礦也可以調整難度的大小，例如算出的哈希值必須前3位數必須為1或末3位數必須為1等等，這個可以自行的去定義，只要最後留一個控制的開關，方便控制即可。可以在定義一個變數

哈希的計算：

 .createHash('sha256')
 .update(index + data + previousHash + timestamp + nonce)
 .digest('hex')

_that.difficulty = 3   // 即前3位或者末3位数必须为1，数量越多难度越大

生成了符合條件的hash之後，則產生了新的區塊，但是也要對這個區塊進行校驗看是否有效，因為可能這是一個被篡改的非法的區塊，也有可能和這個鏈沒有任何關係的區塊而僅僅只是符合上述哈希的規則而已。所以，需要進行一下校驗,,前後區塊的有效性。

isValidaBlock(newBlock,lastBlock) {
     if (newBlock.index !== lastBlock.index+1) return false
     if (newBlock.previousHash !== lastBlock.hash) return false
     if (newBlock.timestamp <p>除了上面的校驗之外，還需要使用上面這個函數對整一個chain進行一個每一個區塊的校驗，以保證每一個區塊的資訊是正確的，是沒有被篡改過的是合法的。 </p><p style="white-space: normal;"><strong>二、建立P2P網絡</strong></p><p>區塊鏈的網路是去中心化的，即沒有中心伺服器的網絡，客戶端不需要依賴中心伺服器來獲取或處理數據。區塊鏈網路中，有這許許多多的節點，每個節點都是一個獨立的成員，他們既是客戶端也是伺服器，節點與節點直接都是點對點進行連接（peer-to-peer），不需要透過某一個中心伺服器進行中轉，所以，資訊安全的角度來說，點對點的連接方式對資訊私密性是非常可靠的。 </p><p><img src="/static/imghw/default1.png" data-src="https://img.php.cn/upload/image/102/511/987/1554254785651010.png" class="lazy" title="1554254785651010.png" alt="javascript實作小型區塊鏈的方法介紹（附程式碼）"></p><p>雖然，區塊鏈是透過點對點的連接方式進行資料傳輸，但是，在這之前還需要一個東西作為引導，這個就是種子節點。因為，兩個節點之間他們可能不是處在同一個域下，他們之間想要聯繫，必須有一方知道對方的ip和端口，這樣才能和對方聯繫上。節點ip和連接埠號，在這個節點創建出來之後，種子節點就會發給它在這個區塊鏈中所有節點的ip和連接埠號碼同時記錄下這個新夥伴的ip和連接埠號碼。那麼，新的節點拿到了這一份"通訊錄"之後，就會給這個"通訊錄"中的所有小伙伴發個消息，告訴他們有一位新的小伙伴加入，之後，其他節點收到了這個訊息，也會在自己的"通訊錄"中加上新夥伴的ip和端口號，相當於加入了白名單。這樣新的節點接下來就可以和任意的節點進行通訊了。 </p><p>下面用程式碼示範一下：</p><pre class="brush:php;toolbar:false">(res)=>{
  _that.remotePeerInfo = res.data.data   //1
  _that.addPeersList(res.peersList)             //2
  _that.boardCast(_that.remotePeerInfo)    //3
  _that.blockChainUpdate(blockChain,blockData)     //4
}

addPeersList(peers) {
    peers.forEach(peer => {
        if (!_that.peers.find(v => _that.isEqualPeer(peer, v))) {
            _that.peers.push(peer)
        }
    })
}

boardCast(remotePeerInfo) {
    this.peers.forEach(v => {
        this.send(action, v.port, v.address)
    })
}

blockChainUpdate(blockChain,blockData){
  if(newChain.length === 1 ){
    return
    }

    if(_that.isValidaChain(newChain) && newChain.length>_that.blockchain.length){
    _that.blockchain = Object.assign({}, newChain)
    }else{
    console.log('error')
    return
    }

    if (trans.every(v => _that.isValidTransfer(v))) {
    _that.data = trans
    }
}

1.儲存種子節點​​傳來的此新節點的資訊包括ip和連接埠號，因為，新節點的ip和連接埠號碼是會有改變的情況。

2.接受種子節點傳來的節點列表，將列表的節點遍歷檢查一下，沒有相同的就寫入列表中。

3.將新節點的資訊廣播到所有的節點上，同時接受到資訊的節點更新一下節點列表

4.將區塊鏈上資訊同步一份都本地，同時對種子節點傳來的blockchain進行每個區塊的資訊

三、轉帳交易

BTC的交易模型是使用的是UTXO

#而這個小型區塊鏈的交易模型使用的是最簡單的方法。

区块链中"现金”，它是一个虚拟的东西就是一个字符串，来源于挖矿。每次挖矿成功都会有一定的奖励，得到的这些“钱”就可以在区块链网络中自由的转账交易。

在区块链中，进行记录转账交易的时候是需要一个加密的算法，把所有的信息进行加密之后再push到新区块中的data中，从而完成一笔新交易的记录。以BTC为例，BTC的加密算法是使用elliptic这个加密算法，elliptic是一个非对称性的加密算法，非对称的加密算法的特点就是，私钥是惟一的，只有拥有者才可以和他私钥对应的公钥进行校验 。 nodejs也有对应的库在github上搜索elliptic即可。

{
  "privateKey": "34a425df3eb1f22fb6cb74b0e7298b16ffd7f3fb",
  "publicKey": "ac208623a38d2906b090dbcf3a09378dfe79b77bf39c2b753ef98ea94fe08dc3995a1bd05c917"
}

上面是一个生成好的密钥对格式，仅作为展示，我删减了一部分长度。

使用银行卡进行转账交易的时候，会有一个转出的账号和一个转入的账号，在区块链中的记账也会有这个账号，这个账号就是上面使用生成的密钥对中的公钥，公钥就是地址，或者说公钥代表的就是自己的钱包。

校验的方法，首先使用字段“from”，“to”，“amount”的参数进行sign签名，然后在每次挖矿（记账）的时候，则使用verify(),通过前面的三个参数，和sig进行校验

verify(type,data){
    swtich(type){
        case 'sign':
            const bufferMsg = Buffer.from(`${data.from}-${data.to}-${data.amount}`)
            let signature = Buffer.from(keypair.sign(bufferMsg).toDER()).toString('hex')
               this.signature =  signature
        break;
        case 'verify':
             const keypairTemp = ec.keyFromPublic(pub, 'hex')
                const bufferMsg = Buffer.from(`${data.from}-${data.to}-${data.amount}`)
             this.keypair = keypairTemp.verify(bufferMsg, sig)
        break;
        default;
    }
}

转帐的时候需要3步，分别是校验转出账户是否有足够的金额，转出账户就是本地公钥。如有则进行记账并且使用两个地址、金额、时间，还有签名加密打包，之后进行全节点广播。其他节点收到这个信息之后第一件事也是对新区块的有效性做一个校验，通过校验之后就会写入data中。

transfer(data)  {
    const timestamp = new Date().getTime()
    const sig = rsa.sign({data.from, data.to, data.amount , timestamp})
    const sigTrans = {data.from, data.to, data.amount ,timestamp, sig }

        // 非创世区块
    if (trans.from !== '0') {
            // 检验余额
        if (!(_that.blance <p>其他节点收到消息之后，先进行去重校验，然后再更新数据。</p><h3 id="四-查询余额">四、查询余额</h3><p>这个链的查询方法比较简单，就是将区块中的每一条交易的信息进行校验和匹配，满足条件的就进行增减，同时忽略精度上的问题。</p><pre class="brush:php;toolbar:false"> this.blance = blance(address)
 blance(address) {
        let blance = 0;
        this.blockchain.forEach(block => {
            block.data.forEach(trans => {
                if (address == trans.from) {
                    blance -= trans.amount
                }

                if (address == trans.to) {
                    blance += trans.amount
                }

            })

        });
        return blance
    }

至此，区块链的最简单的功能就实现完毕。

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