golang-区块链学习02工作量证明

前言

在前一篇“golang-区块链学习01”的基础上,增加我们区块链的工作量证明。

知识点

1、区块链ProofOfWork(工作量证明)概念,因为所有人都想生成区块来获取奖励,为了公平起见,我们规定要想成功生成一个区块必须完成指定难度的任务才行。也就是谁先完成指定难度的任务就将成功生成一个区块。先预留个彩蛋,结合实例的工作量证明将在文末总结。

golang实现简单的工作量证明

1、定义一个工作量难度。比如要求生产的区块的hash值前面五位必须为0。即hash类似:00000xxxxxxxxxxx的样式。
2、在Block的结构中增加一个Nonce变量,通过不断修改Nonce的值,不断计算整个区的hash值,直到满足上面的要求即可。
3、代码实例
创建一个proofofwork.go文件。定义一个工作量证明的结构体

type ProofOfWork struct {
    block  *Block    // 即将生成的区块对象
    target *big.Int    //生成区块的难度
}

创建实例化工作量证明结构体.

const targetBits = 20
func NewProofOfWork(b *Block) *ProofOfWork {
    target := big.NewInt(1)
    //难度:target=10的18次方(即要求计算出的hash值小于这个target)
    target.Lsh(target, uint(256-targetBits))
    pow := &ProofOfWork{b, target}
    return pow
}

计算hash值的算法

func (pow *ProofOfWork) Run() (int, []byte) {
    var hashInt big.Int
    var hash [32]byte
    nonce := 0// 从0自增
    fmt.Printf("Mining the block containing \"%s\"\n", pow.block.Data)

    // 循环从nonce=0一直计算到nonce=2的64次方的值,知道算出符合要求的hash值
    for nonce < maxNonce {
      // 准备计算hash的数据
        data := pow.prepareData(nonce)

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

        // 难度证明
        if hashInt.Cmp(pow.target) == -1 {
            break// 符合
        } else {
            nonce++// 不符合继续计算
        }
    }
    fmt.Printf("\n\n")
    return nonce, hash[:]

}

准备数据

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
}

附件

惯例上码。所有的代码文件清单。
/lession02/src/coin/main.go

package main

import (
    "fmt"
    "core"
    "strconv"
)

func main() {
fmt.Printf("%d\n",uint(256-20))
    bc := core.NewBlockChain()
    bc.AddBlock("send 1 btc to Ivan")
    bc.AddBlock("send 2 btc to Ivan")

    for _, block := range bc.Blocks {
        fmt.Printf("PrevBlockHash:%x\n", block.PrevBlockHash)
        fmt.Printf("Data:%s\n", block.Data)
        fmt.Printf("Hash:%x\n", block.Hash)
        fmt.Printf("TimeStamp:%d\n", block.TimeStamp)
        fmt.Printf("Nonce:%d\n", block.Nonce)

        pow := core.NewProofOfWork(block)
        fmt.Printf("Pow is %s\n", strconv.FormatBool(pow.Validate()))
        println()
    }
}

/lession02/src/core/block.go

package core

import (
    "time"
    "strconv"
    "bytes"
    "crypto/sha256"
)

type Block struct {
    TimeStamp     int64
    Data          []byte
    PrevBlockHash []byte
    Hash          []byte
    Nonce         int
}

func NewBlock(data string, prevBlockHash []byte) *Block {
    block := &Block{time.Now().Unix(), []byte(data), prevBlockHash, []byte{}, 0}
    pow := NewProofOfWork(block)
    block.Nonce, block.Hash = pow.Run()
    return block
}

func (b *Block) SetHash() {
    strTimeStamp := []byte(strconv.FormatInt(b.TimeStamp, 10))
    headers := bytes.Join([][]byte{b.PrevBlockHash, b.Data, strTimeStamp}, []byte{})
    hash := sha256.Sum256(headers)
    b.Hash = hash[:]
}

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

/lession02/src/core/blockchain.go

package core

type BlockChain struct {
    Blocks []*Block
}

func (bc *BlockChain) AddBlock(data string) {
    preBlock := bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]
    newBlock := NewBlock(data, preBlock.Hash)
    bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock)
}

func NewBlockChain() *BlockChain {
    return &BlockChain{[]*Block{NewGenesisBlock()}}
}

/lession02/src/core/proofofwork.go

package core

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

var (
    maxNonce = math.MaxInt64
)

const targetBits = 20

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

func NewProofOfWork(b *Block) *ProofOfWork {

    target := big.NewInt(1)
    target.Lsh(target, uint(256-targetBits))
    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
}

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.Printf("\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
}

/lession02/src/core/utils.go

package core

import (
    "bytes"
    "encoding/binary"
    "log"
    "crypto/sha256"
)

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[:]
}

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 199,064评论 5 466
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 83,606评论 2 376
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 146,011评论 0 328
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 53,550评论 1 269
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 62,465评论 5 359
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 47,919评论 1 275
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,428评论 3 390
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,075评论 0 254
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,208评论 1 294
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,185评论 2 317
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,191评论 1 328
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,914评论 3 316
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,482评论 3 302
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,585评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,825评论 1 255
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,194评论 2 344
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 41,703评论 2 339

推荐阅读更多精彩内容