尝试通过制作区块链来了解区块链！

介绍

比特币和加密货币最近引起了不小的轰动。我对加密货币的转变感到相当失望，它从一个令人惊奇的概念变成了另一种快速赚钱的方式（或者说，不是……）。

但我对加密货币背后的技术，尤其是区块链的概念非常感兴趣。这个概念非常吸引人，而且不仅限于比特币之类的。我们可以想象这项技术将有多么广泛的应用。因此，我决定以开发者的视角，编写一个区块链（或者说，我认为是区块链）的代码，以便更好地理解它。

一个简单的项目

那么，我们需要什么来创建一个非常简单的区块链？

• 一个区块

区块链由区块构成。在我们的例子中，一个区块由日期、索引、一些数据（在本例中是一条消息）以及前一个区块的哈希值组成。

• 密码学

为了确保信息安全，我们需要加密数据。在我们的小项目中，我们将使用 js-sha256 包。此过程将创建一个 64 个字符的字符串。最终，我们的区块链将由一系列哈希值组成，每个哈希值由 64 个字符组成。正如我之前所说，我们使用前一个区块的哈希值来加密新区块（这就是我们称之为“链”的原因）。

• 难度和随机数

我们不会为每个区块创建一个哈希值就完事了。哈希值必须有效。在我们的例子中，如果哈希值的前四个字符为 0，则该哈希值有效。如果哈希值以“0000……”开头，则被视为有效。这被称为难度。难度越高，获取有效哈希值所需的时间就越长。

但是，如果哈希值第一次无效，那么我们使用的数据肯定发生了变化，对吗？如果我们反复使用相同的数据，就会反复得到相同的哈希值，我们的哈希值永远无效。你说得对，我们在哈希值中使用了“nonce” （随机数）。它只是一个数字，每次哈希值无效时，我们都会递增它。我们获取数据（日期、消息、之前的哈希值、索引）和一个值为 1 的随机数。如果用这些数据得到的哈希值无效，我们会尝试使用值为 2 的随机数。然后，我们递增随机数，直到得到一个有效的哈希值。

• 创世区块

我们的链中必须有一个第一个区块，称为创世区块。当然，这个区块不能使用前一个区块的哈希值，因为它不存在。我们只需给它一些任意数据来创建它的哈希值。

这几乎就是我们的区块链所需要的。

方法

我们需要一些方法来制作功能性的区块链：

• 初始化我们的区块链 => ​​创建创世块
• 对我们的区块进行哈希处理 => 负责创建有效哈希值的函数
• 检查哈希的有效性 => 我们的哈希是否以“OOOO”开头？
• 获取最后一个哈希值 => 我们需要前一个哈希值来创建新的区块
• 添加新区块 => 如果我们想要一个链，我们需要在某个时刻这样做

太棒了！！

现在让我们开始编码。

对于这个小项目，我将创建两个文件，一个名为index.js，另一个名为block.js。第二个文件将包含我们创建区块链的小模块。它很简单，让我们看一下：

const sha256 = require('js-sha256').sha256

const blockchain = (function(){
  const blocks = []

  const initBlockchain = () => {
    const data = 'Hello World!'
    const timestamp = new Date()
    const previousHash = 0
    const index = 0
    hashBlock(data, timestamp, previousHash, index)
  }

  const hashBlock = (data, timestamp, prevHash, index) => {
    let hash = '', nonce = 0

    while( !isHashValid(hash) ){
      let input = `${data}${timestamp}${prevHash}${index}${nonce}`
      hash = sha256(input)
      nonce += 1
    }
    console.log(nonce)
    blocks.push(hash)
  }

  const getLastHash = blocks => blocks.slice(-1)[0]

  const isHashValid = hash => hash.startsWith('0000') // Difficulty

  const addNewBlock = data => {
    const index = blocks.length
    const previousHash = getLastHash(blocks)
    hashBlock(data, new Date(), previousHash, index)
  }

  const getAllBlocks = () => blocks

  return {
    initBlockchain,
    getLastHash,
    blocks,
    getAllBlocks,
    addNewBlock
  }
})()

module.exports = blockchain

所以，在这个模块中，我有几个方法。在顶部，我导入了处理加密部分的模块。我有一个空数组，用于保存我的区块链的区块，名为block。

initBlockchain：此方法通过创建第一个区块（创世区块）来启动区块链。我为其指定了一个时间戳、一条消息、该区块在区块链中的索引（0）以及一个任意的先前哈希值（因为链中还没有先前的区块）。有了所有这些信息，我现在就可以创建创世区块的哈希值了。

hashBlock：此方法获取所有区块的数据并创建哈希值。如您所见，我们第一次针对特定区块运行该函数时，随机数 (nonce)被设置为 0。我们加密区块，并使用isHashValid检查哈希值是否有效。在本例中，如果前四个字符为 0，则哈希值有效。这被称为难度。我们必须解决这个问题，以确保该区块能够成为区块链的一部分。哈希值有效后，我们将其添加到区块数组中。

addNewBlock：此方法负责创建一个新区块。我们只需要传入消息作为参数，因为其他所有参数（index、previousHash 和 timestamp）都可以在区块链中找到。该方法使用数据调用hashBlock来创建并验证新区块。

getLastHash：我调用此方法获取上一个哈希值。我们总是需要上一个哈希值来创建新区块。

getAllBlocks：仅返回区块链中当前的所有区块

太好了，让我们转到index.js来使用我们的新区块链！

const blockchain = require('./blockchain')

blockchain.initBlockchain()
blockchain.addNewBlock('First new block')
blockchain.addNewBlock('I love blockchains')
blockchain.addNewBlock('Make me a new hash!!')

console.log(blockchain.getAllBlocks())

我们初始化区块链，然后创建三个新区块。运行该命令后，我得到了以下响应：

Initializing the blockchain
139355
30720
68789
51486
[ '0000d87875f12e8c00d60cdfc8c21c4867eb1e732d3bb0e4d60bd0febcfafbaf',
  '0000331d80f4e83461bad846e082baa08c5e739edfa19a4880c1dcbe4eed1984',
  '00000dcab247410050e357158edc20555cc0110429023fdadb1d8cda3e06da5e',
  '0000a16968811cf75c33d877e99f460d396c46b5485f669c8e55b193b862106d' ]

该数组代表四个区块。如你所见，每个区块都以四个零开头，因此每个哈希值都是有效的。如果其中一个哈希值不是以四个零开头，我就能立刻知道该哈希值无效，因此，相应区块中的数据可能不可信。

这里有四个数字：139355、30720、68789、51486 。这些是每个区块的随机数。我把它们打印出来，看看hashBlock函数运行了多少次才得到一个有效的哈希值。

第一个区块，也就是创世区块，运行了 139355 次才得到一个有效的哈希值！第二个区块运行了 30720 次，第三个区块运行了 68789 次，第四个区块运行了 51486 次。

结论

这是一个非常简单的区块链示例。我肯定漏掉了一些东西。我尽量保持简洁，因为嘿，我正在学习！这个小项目让我明白了一些事情：

• 如果一个人决定修改前一个区块，那么她必须修改该区块之后的每个区块。每个区块都继承自其父区块（前一个哈希值），因此试图欺骗区块链似乎很复杂。

• 但如果区块链的大多数用户决定作弊，他们可以修改之前的区块，并让所有用户都同意相应地修改区块链的其余部分。区块链似乎只有大多数人决定遵守规则才能发挥作用。或者，最终可能会出现两条不同的区块链：一条用户决定保留原始数据，另一条用户决定使用修改后的区块链。

• 我听说过比特币在挖矿方面耗费了巨大的算力。挖矿的概念是解决加密数据时的难度问题。你获取交易，然后尝试找到该区块的有效哈希值。作为你努力的奖励，你会获得一些比特币。我只能想象，当区块链变得庞大时，你将消耗多少算力。

嗯，这就是我从中得到的启示。这让我明白了很多。如果我说错了，请随时纠正我！