使用JavaScript实现一个简单的区块链

  • Carry
  • 更新于 2024-04-19 00:38
  • 阅读 711

本文使用JavaScript实现一个简单的区块链,主要在node.js环境中运行。使用crypto-js来为区块链中的块创建哈希加密,使用express.js来创建用于与区块链交互的API。

本文内容参考自:Learn Blockchains by Building One

本文使用JavaScript实现一个简单的区块链,主要在node.js环境中运行。使用crypto-js来为区块链中的块创建哈希加密,使用express.js来创建用于与区块链交互的API。 本文源代码可查看:GitHub - CarryWang/mini-blockchain: use node.js implement a mini blockchain

以下是实现区块链的步骤:

  1. 创建一个新的Node.js项目并安装必要的库:crypto-js、express。
  2. 定义区块链中的区块结构。每个块应该包含唯一的索引、时间戳和想要存储在块中的数据。
  3. 创建一个区块链类,包含一些操作区块的方法,例如向链中添加新块。
  4. 使用 express.js 创建api,可以使用postman查询区块链,添加交易,以及执行挖矿操作。
  5. 使用 postman 测试区块链。

    1. 创建一个新的Node.js项目并安装必要的库:crypto-js、express。

    首先初始化一个node项目:

    npm init

    在package.json文件中,添加type字段:

    "type": "module"

    安装crypto-js和express:

    npm install crypto-js
    npm install express
    npm install body-parser

    在index.js中写入:

    
    import express from "express";
    import bodyParser from "body-parser";

const app = express(); const port = 3000;

app.listen(port, () => { console.log(Example app listening on port ${port}); });

在terminal中输入:
```javascript
node index.js

你将看到:

Server running on port 3000.

到这里,基本的node.js设置搞定。

2. 定义区块链中的区块结构。每个块应该包含唯一的索引、时间戳和想要存储在块中的数据。

新建blockchain.js文件,定义我们的区块结构:

import crypto from "crypto-js";

class Block {
    constructor(index, timestamp, transactions = [], previousHash = "") {
        this.index = index;
        this.timestamp = timestamp;
        this.transactions = transactions;
        this.previousHash = previousHash;
        this.hash = "";
        this.nonce = 0;
    }

    calcHash() {
        return crypto
            .SHA256(
                this.index +
                    this.timestamp +
                    JSON.stringify(this.transactions).toString() +
                    this.previousHash +
                    this.nonce,
            )
            .toString();
    }

    mineBlock(difficulty) {
        while (!this.hash.startsWith("0".repeat(difficulty))) {
            this.nonce++;
            this.hash = crypto
                .SHA256(
                    this.index +
                        this.timestamp +
                        JSON.stringify(this.transactions).toString() +
                        this.previousHash +
                        this.nonce,
                )
                .toString();
        }
    }
}

Block类包含6个属性,2个方法。

  • index:数字,区块的索引。
  • timestamp:数字,时间戳。
  • transactions:数组,储存每一笔交易信息。
  • previousHash:哈希值,记录上一个区块的哈希值。
  • hash:哈希值,记录当前区块的哈希值。
  • nonce:数字,用于找到满足特定条件的哈希值的随机数,pow相关。
  • calcHash:函数,计算哈希值,将index, timestamp, transactions, previousHash, nonce拼接在一起输出哈希值。
  • mineBlock:函数,用于工作量证明的方法,接受一个代表复杂度的数字。本文对于工作量证明的计算条件为:寻找前4位为0的哈希值。

    3. 创建一个区块链类,包含一些操作区块的方法,例如向链中添加新块。

    同样在blockchain.js文件中,定义一个区块链类:

    
    export class Blockchain {
    constructor() {
        this.difficulty = 4;
        this.pendingTrasactions = [];
        this.chain = [this.createGenesisBlock()];
    }
    
    createGenesisBlock() {
        const genesisPreviousHash = "0".repeat(64);
        const genesisBlock = new Block(0, Date.now(), [], genesisPreviousHash);
        genesisBlock.mineBlock(this.difficulty);
        genesisBlock.transactions.push({
            sender: "",
            recipient: genesisBlock.hash,
            amount: 50,
        });
        return genesisBlock;
    }
    
    createBlock() {
        const minerReward = {
            sender: "",
            recipient: "miner_adress",
            amount: 50,
        };
        this.pendingTrasactions.push(minerReward);
    
        const block = new Block(
            this.getLatestBlock().index + 1,
            Date.now(),
            this.pendingTrasactions,
            this.getLatestBlock().hash,
        );
        block.mineBlock(this.difficulty);
    
        this.chain.push(block);
    
        this.pendingTrasactions = [];
    }
    
    getLatestBlock() {
        return this.chain[this.chain.length - 1];
    }
    
    createTransaction(transaction) {
        this.pendingTrasactions.push(transaction);
        return this.chain[this.chain.length - 1].index + 1;
    }
    }
`Blockchain`类包含3个属性,4个方法。

- `difficulty`:数字,代表复杂度的数字。
- `pendingTrasactions`:数组,资源池,用于存储每一笔交易。当新的区块产生时,会将资源池中的交易信息存入新区块中。
- `chain`:数组,储存每一个区块。
- `createGenesisBlock`:函数,创建第一个区块(创世块)。
- `createBlock`:函数,创建新区块。
- `getLatestBlock`:函数,返回最后一个区块。
- `createTransaction`:函数,创建一笔交易,返回将被写入区块的索引值。
## 4. 使用 express.js 创建api,可以使用postman查询区块链,添加交易,以及执行挖矿操作。
接下来需要实现三个api,分别是:
```javascript
GET /chain                //查看区块链
GET /mine                 //执行挖矿,成功后增加一个区块
POST /transactions/new    //添加一笔交易

回到index.js中,导入blockchain.js,并添加route

import express from "express";
import bodyParser from "body-parser";

import { Blockchain } from "./blockchain.js";

const app = express();
const port = 3000;

app.listen(port, () => {
    console.log(`Example app listening on port ${port}`);
});

app.use(express.json());
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: false }));
app.use(bodyParser.json());

const blockchain = new Blockchain();

app.get("/mine", (req, res) => {
    blockchain.createBlock();
    res.status(200).send(blockchain.chain[blockchain.chain.length - 1]);
});

app.post("/transactions/new", (req, res) => {
    // const transaction = {
    //     sender: "sender_adress",
    //     recipient: "recipient_adress",
    //     amount: 50,
    // };
    const transaction = req.body;
    const blockNumber = blockchain.createTransaction(transaction);
    res.status(200).send(`will be added to block ${blockNumber}`);
});

app.get("/chain", (req, res) => {
    res.status(200).send(blockchain.chain);
});

5. 使用 postman 测试区块链。

测试 GET http://localhost:3000/chainchain.png 测试 GET http://localhost:3000/minemine.png 测试 POST http://localhost:3000/transactions/new:transactions:new.png

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Carry
Carry
0xa046...d464
江湖只有他的大名,没有他的介绍。