Go编码实现区块链

原blog：https://blog.csdn.net/han0373/article/details/80450825

1、环境准备

创建block.go文件。除了Go语言环境、开发工具（Goland）的配置、安装之外，本文涉及的代码依赖还需要：

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"
)

对于相应的依赖，使用go get 命令进行下载即可，使用Goland的朋友可以使用alt+Enter神技自动下载

2、定义区块、区块链

原文作者所处的行业属于医疗健康行业，定义区块的属性时，以一个BPM属性来维护后续的代码实现，在后续开发种，本属性可以根据自己对应想实现的业务进行相应的转换。

type Block struct {
Index int //索引
Timestamp string //时间戳
BPM int //一分钟心跳的频率，脉搏
Hash string //哈希
PrevHash string //前一个哈希
}
var Blockchain []Block //区块链

使用散列来确定并保持块的顺序。通过确保PrevHash每一个Block与Hash前一个相同，Block我们知道构成链的块的正确顺序。

使用散列这种方式的原因有两点：

1、为了节省空间。哈希值来自块上的所有数据。在例子中，我们只有一些数据点，但如果数量有上千个或上百万个先前块的数据。将这些数据散列到单个SHA256字符串中，散列比一次又一次复制前面块中的所有数据要有效得多。

2、保持区块链的完整性。通过存储之前的哈希，就像我们在上图中所做的那样，我们能够确保区块链中的区块按照正确的顺序排列。（这样还能有效的防止恶意链的出现）

3、定义Hash算法

在这里使用了区块链当中常用的一种算法，就是SHA256。

SHA-256

安全散列算法SHA（Secure Hash Algorithm）是美国国家安全局（NSA）设计，美国国家标准与技术研究院（NIST）发布的一系列密码散列函数，包括 SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384 和 SHA-512 等变体。主要适用于数字签名标准（DigitalSignature Standard DSS）里面定义的数字签名算法（Digital Signature Algorithm DSA）。SHA-1已经不是那边安全了，google和微软都已经弃用这个加密算法。为此，我们使用热门的比特币使用过的算法SHA-256作为实例。其它SHA算法，也可以按照这种模式进行使用。

//定义hash算法 SHA256 hasing
func calculateHash(block Block) string {
//strconv.Itoa 将整数转换为十进制字符串形式（即：FormatInt(i, 10) 的简写）
record := strconv.Itoa(block.Index) + block.Timestamp + strconv.Itoa(block.BPM) + block.PrevHash
h := sha256.New() //创建一个Hash对象
h.Write([]byte(record)) //h.Write写入需要哈希的内容
hashed := h.Sum(nil) //h.Sum添加额外的[]byte到当前的哈希中，一般不是经常需要这个操作
return hex.EncodeToString(hashed)
}

4、生成块

//生成块block
func genarateBlock(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 //此处error为后期完善复杂业务时留用，（可以省略）
}

5、校验块

//验证块，查看是否被篡改
func isBlockValid(newBlock Block, oldBlock Block) bool {
if newBlock.Index != oldBlock.Index+1 {
return false
}
if newBlock.PrevHash != oldBlock.Hash {
return false
}
if calculateHash(newBlock) != newBlock.Hash {
return false
}
return true
}

6、确定主链

类似于以太坊，当由于“巧合”，在同一时间生成新块的情况下，可能产生两条链的情况，出现了分支，再进行后一次计算时，以最长的链为主链，其它成为分链或者支链。以太坊将分链上生成的块block称为叔块。

//判断链长最长的作为正确的链进行覆盖（作为主链）
func replaceChain(newBlocks []Block) {
if len(newBlocks) > len(Blockchain) {
Blockchain = newBlocks
}
}

到此，生成链的主要逻辑基本实现，接下来，就开始构建Web Server。

7、构建Web Server

（1）设置路由

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

handleGetBlockchain：处理GET请求，查询所有块信息

handleWriteBlock：添加新块Block，POST请求

返回“/”路径的路由，实现后通过http://localhost:8080 进行访问即可

（2）定义Message

在这里定义Message类，实现的一个逻辑就是，添加新块时，使用POST请求，传入BPM脉搏信息来创建区块。

先看一下效果，可以使用PostMan工具发送Post请求。

传输的参数为JSON格式，{“BPM”：30 }

（3）handleGetBlockchain

查询所有区块信息

func handleGetBlockchain(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
//json.MarshalIndent() - 格式化输出json
bytes, err := json.MarshalIndent(Blockchain, "", "\t")
if err != nil {
http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)
return
}
io.WriteString(w, string(bytes))
}

（4）定义输出时，格式化json的方法

//响应json格式化封装
func respondWithJson(w http.ResponseWriter, r *http.Request, code int, payload interface{}) {
reponse, err := json.MarshalIndent(payload, "", "\t")
if err != nil {
w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError) //响应错误状态码
w.Write([]byte("HTTP 500: Internal Server Error")) //响应错误内容
return
}
w.WriteHeader(code)
w.Write(reponse)
}