【区块链】Go 实现简单区块链

本文主要利用 Go 语言对区块链模型进行了简单的实现，通过 GoLand 创建链式结构和一个简单的 http server，对外暴露读写接口，运行 rpc 并以地址访问形式向区块链发送数据和读取数据。

简单区块链的实现大致步骤分为：

（1）创建 Block
（2）创建 Blockchain
（3）创建 Http server

在实现之前，首先通过 GoLand 创建 blockchainDemo 项目，并建立对应的 Block.go、Blockchain.go 以及 Server.go 文件，具体的目录如下。

一、创建 Block

• 创建 Block 文件
• 创建 Block 结构体与相关函数

package core  
  
import (  
   "crypto/sha256"  
   "encoding/hex"   "time")  
  
type Block struct {
    
      
   Index         int64  // 区块编号  
   Timestamp     int64  // 区块时间戳  
   PrevBlochHash string // 上一个区块哈希值  
   Hash          string // 当前区块哈希值  
  
   Data string // 区块数据  
}  
  
// calculateHash 计算哈希值  
func calculateHash(b Block) string {
    
      
   blockData := string(b.Index) + string(b.Timestamp) + b.PrevBlochHash + b.Data  
   hashInBytes := sha256.Sum256([]byte(blockData))  
   return hex.EncodeToString(hashInBytes[:])  
}  
  
// GenerateNewBlock 创建新区块  
func GenerateNewBlock(preBlock Block, data string) Block {
    
      
   newBlock := Block{
    
    }  
   newBlock.Index = preBlock.Index + 1  
   newBlock.PrevBlochHash = preBlock.Hash  
   newBlock.Timestamp = time.Now().Unix()  
   newBlock.Data = data  
   newBlock.Hash = calculateHash(newBlock)  
   return newBlock  
}  
  
// GenerateGenesisBlock 创建世纪区块  
func GenerateGenesisBlock() Block {
    
      
   preBlock := Block{
    
    }  
   preBlock.Index = -1  
   preBlock.Hash = ""  
   return GenerateNewBlock(preBlock, "Genesis Block")  
}

这里需要注意的是，在创建世纪区块时，考虑到对 GenerateNewBlock 函数的复用，因此，创建了一个 preBlock 来辅助世纪块的创建，实际区块链上世纪块前面不存在其他区块，且世纪块以 0 作为索引。

二、创建 Blockchain

• 创建 Blockchain 文件
• 创建 Blockchain 结构体及相关方法

package core  
  
import (  
   "fmt"  
   "log")  
  
type Blockchain struct {
    
      
   Blocks []*Block  
}  
  
// CreateBlockchain 创建区块链  
func CreateBlockchain() *Blockchain {
    
      
   genesisBlock := GenerateGenesisBlock()  
   blockchain := Blockchain{
    
    }  
   blockchain.AppendBlock(&genesisBlock)  
   return &blockchain  
}  
  
// SendData 向区块链添加数据  
func (bc *Blockchain) SendData(data string) {
    
      
   preBlock := bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]  
   newBlock := GenerateNewBlock(*preBlock, data)  
   bc.AppendBlock(&newBlock)  
}  
  
// AppendBlock 向区块链添加新区块  
func (bc *Blockchain) AppendBlock(newBlock *Block) {
    
      
   if len(bc.Blocks) == 0 {
    
      
      bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock)  
      return  
   }  
  
   if isValid(*newBlock, *bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]) {
    
      
      bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock)  
   } else {
    
      
      log.Fatal("invalid block")  
   }  
  
}  
  
// 判断新添加的区块是否合法  
func isValid(newBlock Block, oldBlock Block) bool {
    
      
   if newBlock.Index-1 != oldBlock.Index {
    
      
      return false  
   }  
   if newBlock.PrevBlochHash != oldBlock.Hash {
    
      
      return false  
   }  
   if calculateHash(newBlock) != newBlock.Hash {
    
      
      return false  
   }  
   return true  
}  
  
// Print 对区块链上的区块内容进行打印  
func (bc *Blockchain) Print() {
    
      
   for _, block := range bc.Blocks {
    
      
      fmt.Printf("Index: %d\n", block.Index)  
      fmt.Printf("Prev.Hash: %s\n", block.PrevBlochHash)  
      fmt.Printf("Curr.Hash: %s\n", block.Hash)  
      fmt.Printf("Data: %s\n", block.Data)  
      fmt.Printf("Timestamp: %d\n", block.Timestamp)  
   }  
}

三、创建 Http server

• 创建 http server
• 提供 API 访问接口

package main  
  
import (  
   "blockchainDemo/core"  
   "encoding/json"   "io"   "net/http")  

var blockchain *core.Blockchain  
  
func run() {
    
      
   http.HandleFunc("/blockchain/get", blockchainGetHandler)  
   http.HandleFunc("/blockchain/write", blockchainWriteHandler)  
   http.ListenAndServe("localhost:8888", nil)  
}  
  
// 读接口  
func blockchainGetHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    
      
   bytes, err := json.Marshal(blockchain)  
   if err != nil {
    
      
      http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)  
      return  
   }  
   io.WriteString(w, string(bytes))  
}  
  
// 写接口  
func blockchainWriteHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    
      
   blockData := r.URL.Query().Get("data")  
   blockchain.SendData(blockData)  
   blockchainGetHandler(w, r)  
}  
  
func main() {
    
      
   blockchain = core.CreateBlockchain()  
   run()  
}

四、模型测试

在 GoLand 上运行 http server，从代码中可知监听端口为 8888，因此，读写操作对应的地址是：

• http://localhost:8888/blockchain/get
• http://localhost:8888/blockchain/write?data=Send 1 BTC to Me

参数 data 的内容可自定义

// 网页显示效果
{
    
    
	"Blocks":[
		{
    
    
			"Index":0,
			"Timestamp":1674227301,
			"PrevBlochHash":"",
			"Hash":"90d7d6d9adc8a6dd4eca1e30d8c1a8556a8e3e508da81f30a9e520c2ee7124b0",
			"Data":"Genesis Block"
		},
		{
    
    
			"Index":1,
			"Timestamp":1674227338,
			"PrevBlochHash":"90d7d6d9adc8a6dd4eca1e30d8c1a8556a8e3e508da81f30a9e520c2ee7124b0",
			"Hash":"1a7c54ce0eaba45d5591640925405d90e74d9da5fa919b4e6eefa2447b2a4fb0",
			"Data":"Send 1 BTC to Me"
		}
	]
}