區塊鏈第四章 工作量證明2

專案結構

main.go

package main

import "core"

func main(){
	bc := core.NewBlockchain()  //建立新的鏈條
	defer bc.Db.Close() //main方法結束後才關db

	cli := core.CLI{bc}
	cli.Run()
}

block.go

package core

import (
	"bytes"
	"encoding/gob"
	"log"
	"time"
)

type Block struct{
	Timestamp 		int64 // 區塊鏈建立時間戳
	Data      		[]byte //區塊包含的資料
	PrevBlockHash 	[]byte //前一個區塊的雜湊值
	Hash 	  		[]byte //區塊自身的雜湊值，用於校驗區塊資料有效
	Nonce			int    //用於證明工作量
}
//Serialize()轉換區塊
func (b *Block) Serialize() []byte{
	var result bytes.Buffer
	encoder := gob.NewEncoder(&result) //gob可以把一個go語言當中的資料結構轉換成位元組陣列

	err := encoder.Encode(b)
	if err!=nil {
		log.Panic(err)
	}

	return result.Bytes()
}

//NewBLock建立並返回一個區塊
func NewBlock(data string,prevBlockHash []byte) *Block{
	//block := &Block{time.Now().Unix(),[]byte(data),prevBlockHash,[]byte{}}
	block := &Block{time.Now().Unix(),[]byte(data),prevBlockHash,[]byte{},0}
	pow := NewProofOfWork(block)
	nonce, hash := pow.Run()

	block.Hash = hash[:]
	block.Nonce = nonce
	return block
}

func NewGenesisBlock() *Block{
	return NewBlock("Genesis Block",[]byte{})
}

func DeserializeBlock(d []byte) *Block {
	var block Block
	decoder := gob.NewDecoder(bytes.NewReader(d))
	err := decoder.Decode(&block)
	if err !=nil {
		log.Panic(err)
	}

	return &block
}

blockchain.go

package core

import (
	"fmt"
	"log"

	"github.com/boltdb/bolt" //特殊的資料儲存結構，用檔案來儲存
)
const dbFile = "blockchain.db"
const blocksBucket = "blocks"
//BlockChain內建一系列Blocks
type Blockchain struct{
	tip []byte
	Db *bolt.DB
}
//BlockchainIterator 用來遍歷 blockchain的blocks
type BlockChainIterator struct {
	currentHash []byte
	Db 			*bolt.DB
}

//AddBlock 把提供的資料儲存到區塊放進區塊鏈裡
func (bc *Blockchain)AddBlock(data string){
	var lastHash []byte
	err := bc.Db.View(func(tx *bolt.Tx) error{
		b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))
		lastHash = b.Get([]byte("l"))

		return nil
	})
	if err != nil {
		log.Panic(err)
	}
	newBlock := NewBlock(data, lastHash)
	err = bc.Db.Update(func(tx *bolt.Tx) error {
		b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))
		err := b.Put(newBlock.Hash, newBlock.Serialize())
		if err != nil {
			log.Panic(err)
		}

		err = b.Put([]byte("l"),newBlock.Hash)
		if err != nil {
			log.Panic(err)
		}

		bc.tip = newBlock.Hash

		return nil
	})

}

//遍歷...
func (bc *Blockchain) Iterator() * BlockChainIterator{
	bci := &BlockChainIterator{bc.tip,bc.Db}

	return bci
}

func (i *BlockChainIterator) Next() *Block{
	var block *Block

	err := i.Db.View(func(tx *bolt.Tx) error {
		b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))
		encodedBlock := b.Get(i.currentHash)
		block = DeserializeBlock(encodedBlock)

		return nil
	})
	if err != nil{
		log.Panic(err)
	}
	i.currentHash = block.PrevBlockHash

	return block
}
//NewBlockchain創造一個新的創世區塊鏈
func NewBlockchain() *Blockchain {
	var tip []byte
	db, err := bolt.Open(dbFile,0600,nil) //開啟某一個硬碟上的檔案dbFile
	if err !=nil { //如果開啟失敗則退出
		log.Panic(err)
	}
	err = db.Update(func(tx *bolt.Tx)error{ //向資料庫裡更新資料
		b := tx.Bucket([]byte(blocksBucket))

		if b == nil { //第一次找是空的，判斷如果是空的則執行下面語句
			fmt.Println(("No existing blockchain found. Creating a new one...")) //第一次是空的，找不到，輸出「建立一個吧」
			genesis :=  NewGenesisBlock() //建立創世紀塊

			b,err := tx.CreateBucket([]byte(blocksBucket))  //建立一個桶
			if err !=nil { //如果建立失敗則退出
				log.Panic(err)
			}
			err = b.Put(genesis.Hash,genesis.Serialize()) //put(key,value),其中key和value都是位元組陣列型別，genesis.Hash本區塊的雜湊值，genesis.Serialize()區塊產生的位元組陣列
			if err != nil{
				log.Panic(err)
			}

			err = b.Put([]byte("l"), genesis.Hash)//把雜湊放到key「l」中
			if err != nil {
				log.Panic(err)
			}
			tip = genesis.Hash
		}else{ //不是第一次建立時
			tip = b.Get([]byte("l")) //把領頭的雜湊找出來就行
		}

		return nil
	})
if err != nil {
	log.Panic(err)
}

bc := Blockchain{tip,db}  //把區塊鏈返出來放進區塊鏈中

return &bc
}

cli.go

package core

import (
	"flag"
	"fmt"
	"log"
	"os"
	"strconv"

)

type CLI struct {
	Bc *Blockchain
}
//解析命令列的引數並執行命令
func (cli *CLI) printUsage(){
	fmt.Println("Usage:")
	fmt.Println("  addblock -data BLOCK_DATA - add a block to the blockchain")
	fmt.Println("  printchain - print all the blocks of the blockchain")
}
func(cli *CLI) validateArgs(){
	if len(os.Args)<2{ //如果給的命令字數不足顯示提示的引數printUsage()
		cli.printUsage()
		os.Exit(1)
	}
}

func (cli *CLI) addBlock(data string){
	cli.Bc.AddBlock(data)
	fmt.Println("Success!")
}
func (cli *CLI) printChain() {
	bci := cli.Bc.Iterator()

	for{
		block := bci.Next()

		fmt.Printf("Prev. hash: %x\n",block.PrevBlockHash)
		fmt.Printf("Data: %s\n", block.Data)
		fmt.Printf("Hash: %x\n",block.Hash)
		pow := NewProofOfWork(block)
		fmt.Printf("PoW: %s\n",strconv.FormatBool(pow.Validate()))
		if len(block.PrevBlockHash) == 0 {
			break
		}
	}
}

//解析命令列引數並執行命令
func (cli *CLI) Run(){
	cli.validateArgs()
	
	addBlockCmd := flag.NewFlagSet("addblock",flag.ExitOnError)
	printChainCmd := flag.NewFlagSet("printchain",flag.ExitOnError)
	
	addBlockData := addBlockCmd.String("data","","Block data")

	switch os.Args[1] { //匹配輸入的命令，用第一個詞匹配，
	case "addblock": //如果輸入的第一個詞是addblock，執行輸入的第二個詞
		err := addBlockCmd.Parse(os.Args[2:])
		if err !=nil {
			log.Panic(err)
		}
	case "printchain"://如果輸入的第一個詞是printchain,則執行輸入的第二個詞
		err := printChainCmd.Parse(os.Args[2:])
		if err !=nil {
			log.Panic(err)
		}
	default:
		cli.printUsage()
		os.Exit(1)
	}

	if addBlockCmd.Parsed() {
		if *addBlockData == "" {
			addBlockCmd.Usage()
			os.Exit(1)
		}
		cli.addBlock(*addBlockData) //第一個詞是addblock，如果輸入的值不是空值，就增加區塊
	}

	if printChainCmd.Parsed() {
		cli.printChain() //第一個詞是printchain，如果輸入的值不是空值，就列印整條鏈
	}
}

proofofwork.go

package core

import (
	"bytes"
	"crypto/sha256"
	"fmt"
	"math"
	"math/big"
)

var (
	maxNonce = math.MaxInt64
)

const targetBits = 8

type ProofOfWork struct{
	block *Block
	target *big.Int
}

//新建一個NewProofOfWork的函數，並返回一個ProofOfWork
func NewProofOfWork(b *Block) *ProofOfWork{
	target := big.NewInt(1)
	target.Lsh(target,uint(256-targetBits)) //對位元位進行移位元運算

	pow:= &ProofOfWork{b,target}

	return pow
}
func (pow *ProofOfWork) prepareData(nonce int) []byte{
	data := bytes.Join(
		[][]byte{
			pow.block.PrevBlockHash,
			pow.block.Data,
			IntToHex(pow.block.Timestamp),
			IntToHex(int64(targetBits)),
			IntToHex(int64(nonce)),
		},
		[]byte{},
	)

	return data
}
//執行一個pow
func (pow *ProofOfWork) Run() (int,[]byte){
	var hashInt big.Int
	var hash [32]byte
	nonce := 0

	fmt.Printf("Mining the block containing \"%s\"\n",pow.block.Data)
	for nonce< maxNonce {
		data := pow.prepareData(nonce)

		hash = sha256.Sum256(data)
		fmt.Printf("\r%x",hash)
		hashInt.SetBytes(hash[:])

		if hashInt.Cmp(pow.target) == -1 {
			break
		} else{
			nonce++
		}
	}
	fmt.Print("\n\n")

	return nonce,hash[:]
}

func  (pow *ProofOfWork) Validate() bool {
	var hashInt big.Int

	data := pow.prepareData(pow.block.Nonce)
	hash := sha256.Sum256(data)
	hashInt.SetBytes(hash[:])

	isValid := hashInt.Cmp(pow.target) == -1

	return isValid

}

utils.go

package core

import (
	"bytes"
	"encoding/binary"
	"log"
)

func IntToHex(num int64) []byte {
	buff := new(bytes.Buffer)
	err := binary.Write(buff,binary.BigEndian,num)
	if err !=nil{
		log.Panic(err)
	}

	return buff.Bytes()
}
//func DataToHash(data []byte) []byte {
//	hash :=sha256.Sum256(data)
//	return hash[:]
//}

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這次是把上次的工作量證明改改，由預設的語句改成由使用者輸入，改動最大的blockchain.go和cli.go，blockchain.go主要是改了區塊鏈的儲存方式，把以前的陣列改成了bucket（桶），用了bolt這個檔案？資料庫？就可以用key-value的方式儲存字元陣列了，然後cli.go主要負責處理使用者輸入。
而且printchain的結果很有意思，不是從創世區塊開始的，而是從最新的開始，大概像往桶裡放東西和取東西？

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財富密碼

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今天喝了炭燒，肚子就開始咕嘟嘟了，不虧是你，拉稀酸奶。蔫蔫的，要支愣起來呀狗醬！