Golang baut Blockchain auf

Das Konzept der Blockchain hat seit der Veröffentlichung des Bitcoin-Whitepapers im Jahr 2008 weltweite Aufmerksamkeit und hitzige Diskussionen erhalten. Sein Kernwert ist Dezentralisierung und Unveränderlichkeit. In den letzten Jahren, mit der Vertiefung des Verständnisses der Menschen für die Blockchain-Technologie und der Entwicklung der Open-Source-Community, ist die Verwendung von Golang zum Aufbau von Blockchain immer beliebter geworden.

Golang ist eine von Google entwickelte Programmiersprache. Sie bietet die Vorteile von Effizienz, Einfachheit, Sicherheit usw. und unterstützt Multithreading und Garbage Collection. Die Funktionen dieser Sprache eignen sich ideal für die Entwicklung verteilter Systeme und zeigen in einer Vielzahl von Szenarien eine hervorragende Leistung. In diesem Artikel stellen wir vor, wie man Golang zum Aufbau einer Blockchain verwendet.

1. Überblick

Die Kerntechnologie der Blockchain ist eigentlich sehr einfach und besteht hauptsächlich aus Dezentralisierung, Konsensalgorithmus, Blockdatenstruktur, Blockchain-Speicherung und Verschlüsselung und anderen Komponenten. Unter anderem verwenden die Speicherung und Verschlüsselung der Blockchain einen Hash-Algorithmus.

In Golang können wir die Hash-Algorithmus-Bibliothek von Golang zur Implementierung verwenden. Beispielsweise können wir die Bibliothek crypto/sha256 verwenden, um die Hash-Berechnung abzuschließen, und die Bibliothek encoding/hex, um den Hash-Wert in eine hexadezimale Zeichenfolge umzuwandeln. Eine solche Implementierung ist nicht nur hocheffizient, sondern gewährleistet auch eine hohe Zuverlässigkeit des Hashwerts. 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：

1. 区块头（BlockHeader）：包含前一个块（PrevBlockHash）、时间戳（TimeStamp）、当前块的哈希值（Hash）。
2. 交易信息（Transaction）：由一个或多个交易组成。
3. 区块高度（Height）：表示当前块在整个区块链中的高度。
4. 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
}

其中，[]byte

2. Datenstruktur

Wir definieren eine Blockchain so, dass sie mehrere Blöcke enthält, und jeder Block enthält vier Informationen:

# 🎜🎜# BlockHeader: Enthält den vorherigen Block (PrevBlockHash), den Zeitstempel (TimeStamp) und den Hash-Wert des aktuellen Blocks (Hash).

Transaktionsinformationen (Transaktion): bestehen aus einer oder mehreren Transaktionen.

Blockhöhe (Height): Gibt die Höhe des aktuellen Blocks in der gesamten Blockchain an.

Schwierigkeitswert (Schwierigkeit): Wird verwendet, um zu bestimmen, ob der Konsensalgorithmus die Anforderungen erfüllt.

In Golang können wir die folgende Struktur verwenden, um einen Block darzustellen:

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
}

Unter diesen steht []byte für binär Daten. Transaktionsinformationen können je nach Bedarf definiert werden.

3. Blockchain-Speicher
1. Da es sich bei der Blockchain um ein verteiltes System handelt, müssen alle Teilnehmer den Status der gesamten Blockchain kennen. Daher müssen wir die Blockchain in einer verteilten Datenbank speichern.
2. In Golang können wir Datenbanken wie LevelDB oder RocksDB zur Speicherung verwenden. Bei diesen Datenbanken handelt es sich um einfache Schlüsselwertdatenbanken, die eine hohe Parallelität und einen hohen Durchsatz unterstützen. Gleichzeitig unterstützen sie das Laden von Daten von der Festplatte oder dem Speicher und können automatisch eine Datenkomprimierung und Speicherbereinigung durchführen.
3. Bei Verwendung dieser Datenbanken müssen wir die Blöcke entsprechend dem Hash-Wert des Blocks als Schlüssel in der Datenbank speichern. Gleichzeitig müssen wir den Hashwert und die Höhe des längsten Zweigs (LongestChain) der aktuellen Blockchain aufzeichnen, um die Implementierung des Konsensalgorithmus zu erleichtern.

4. 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
   }

4. Konsensalgorithmus

Der Konsensalgorithmus der Blockchain ist der Kern der Gewährleistung der Sicherheit der Blockchain. Zu den gängigen Konsensalgorithmen gehören Proof-of-Work („Proof of Work“) und Proof-of-Stake („Proof of Stake“).

In diesem Artikel stellen wir nur die Implementierung des Proof-of-Work-Algorithmus vor. Der Proof-of-Work-Algorithmus erfordert, dass die Teilnehmer eine große Anzahl von Hash-Berechnungen durchführen und dass die Berechnungsergebnisse bestimmte Bedingungen erfüllen. Wenn die Bedingungen erfüllt sind, wird der vom Knoten geschürfte Block an das gesamte Netzwerk gesendet und andere Knoten überprüfen und aktualisieren ihren Status. Selbst wenn es zu Absprachen zwischen den Knoten kommt, kann auf diese Weise nicht das gesamte Netzwerk aufgrund unterschiedlicher Rechenleistung getäuscht werden.

Der spezifische Implementierungsprozess ist wie folgt:

Zeichnen Sie zunächst den Hashwert und die Höhe des längsten Zweigs auf. #🎜🎜##🎜🎜#Wenn ein Knoten einen neuen Block abbaut und an das gesamte Netzwerk sendet, führen andere Knoten nach dem Empfang zunächst eine grundlegende Überprüfung durch (z. B. ob der Hash des vorherigen Blocks korrekt ist) und dann Überprüfen Sie den aktuellen Block, um ihn zu überprüfen. #🎜🎜##🎜🎜#Der Verifizierungsprozess besteht darin, den Hashwert des aktuellen Blocks zu hashen und ihn mit dem Schwierigkeitswert zu vergleichen. Wenn der berechnete Hash-Wert kleiner als der Schwierigkeitswert ist, bedeutet dies, dass die Arbeitslast des Knotens den Anforderungen entspricht und der neue Block zu seiner eigenen Blockchain hinzugefügt werden kann. Andernfalls wird der Knoten von anderen Knoten abgelehnt und als ungültiger Knoten markiert. #🎜🎜##🎜🎜#Nach dem Empfang eines neuen Blocks überprüft der Knoten den aktuellen Block zusammen mit den Blöcken, von denen er abhängt, um die Sicherheit der Blockchain zu gewährleisten. Wenn der Block, von dem er abhängt, ungültig ist, wird auch der aktuelle Block als ungültig markiert. #🎜🎜##🎜🎜##🎜🎜#Die spezifische Implementierung kann über den folgenden Code durchgeführt werden: #🎜🎜#rrreee#🎜🎜#In tatsächlichen Anwendungen müssen auch komplexe Situationen wie Forks und böswillige Angriffe berücksichtigt werden . Dies wird nur als grundlegende Implementierungsmethode eingeführt. In tatsächlichen Anwendungen muss eine weitere Optimierung entsprechend Ihren eigenen Anforderungen durchgeführt werden. #🎜🎜##🎜🎜# 5. Zusammenfassung #🎜🎜##🎜🎜# In diesem Artikel wird der grundlegende Prozess zum Aufbau einer Blockchain mithilfe von Golang vorgestellt, einschließlich Datenstruktur, Blockchain-Speicherung und Konsensalgorithmus. In praktischen Anwendungen ist es außerdem notwendig, das Verständnis verteilter Systeme zu stärken und die Sicherheit der Blockchain bei gleichzeitiger Gewährleistung der Leistung zu gewährleisten. Gleichzeitig bieten uns die Effizienz und Zuverlässigkeit von Golang auch mehr Auswahlmöglichkeiten. #🎜🎜#

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonGolang baut Blockchain auf. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!