區塊鏈技術實現只需180行go代碼！

通過本文，你將可以使用Go創建自己的區塊鏈、理解哈希函數是如何保持區塊鏈的完整性、掌握如何創造并添加新的塊、實現多個節點通過競爭生成塊、通過瀏覽器來查看整個鏈、了解所有其他關于區塊鏈的基礎知識。

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但是，文章中將不會涉及工作量證明算法（PoW）以及權益證明算法（PoS）這類的共識算法，同時為了讓你更清楚得查看區塊鏈以及塊的添加，我們將網絡交互的過程簡化了，關于 P2P 網絡比如“全網廣播”這個過程等內容將在后續文章中補上。

開發環境

我們假設你已經具備一點 Go 語言的開發經驗。在安裝和配置 Go 開發環境后之后，我們還要獲取以下一些依賴：

~$ go get github.com/davecgh/go-spew/spew

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spew可以幫助我們在終端中中直接查看 struct 和 slice 這兩種數據結構。

~$ go get github.com/gorilla/mux

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Gorilla 的?mux?包非常流行， 我們用它來寫 web handler。

~$ go get github.com/joho/godotenv

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godotenv可以幫助我們讀取項目根目錄中的.env?配置文件，這樣就不用將 http端口之類的配置硬編碼進代碼中了。比如像這樣：

ADDR=8080

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接下來，我們創建一個?main.go?文件。之后的大部分工作都圍繞這個文件，開始寫代碼吧！

導入依賴包

我們將所有的依賴包以聲明的方式導入進去：

package mainimport ("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" )

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數據模型

接著我們來定義一個結構體，它代表組成區塊鏈的每一個塊的數據模型：

type Block struct {Index intTimestamp stringBPM intHash stringPrevHash string }

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• Index 是這個塊在整個鏈中的位置
• Timestamp 顯而易見就是塊生成時的時間戳
• Hash 是這個塊通過 SHA256 算法生成的散列值
• PrevHash 代表前一個塊的 SHA256 散列值
• BPM 每分鐘心跳數，也就是心率

接著，我們再定義一個結構表示整個鏈，最簡單的表示形式就是一個 Block 的 slice：

var Blockchain []Block

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我們使用散列算法（SHA256）來確定和維護鏈中塊和塊正確的順序，確保每一個塊的 PrevHash 值等于前一個塊中的 Hash 值，這樣就以正確的塊順序構建出鏈：

散列和生成新塊

我們為什么需要散列？主要是兩個原因：

• 在節省空間的前提下去唯一標識數據。散列是用整個塊的數據計算得出，在我們的例子中，將整個塊的數據通過 SHA256 計算成一個定長不可偽造的字符串。
• 維持鏈的完整性。通過存儲前一個塊的散列值，我們就能夠確保每個塊在鏈中的正確順序。任何對數據的篡改都將改變散列值，同時也就破壞了鏈。以我們從事的醫療健康領域為例，比如有一個惡意的第三方為了調整“人壽險”的價格，而修改了一個或若干個塊中的代表不健康的 BPM 值，那么整個鏈都變得不可信了。

我們接著寫一個函數，用來計算給定的數據的 SHA256 散列值：

func calculateHash(block Block) string {record := string(block.Index) + block.Timestamp + string(block.BPM) + block.PrevHashh := sha256.New()h.Write([]byte(record))hashed := h.Sum(nil)return hex.EncodeToString(hashed) }

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這個 calculateHash 函數接受一個塊，通過塊中的 Index，Timestamp，BPM，以及 PrevHash 值來計算出 SHA256 散列值。接下來我們就能編寫一個生成塊的函數：

func generateBlock(oldBlock Block, BPM int) (Block, error) {var newBlock Blockt := time.Now()newBlock.Index = oldBlock.Index + 1newBlock.Timestamp = t.String()newBlock.BPM = BPMnewBlock.PrevHash = oldBlock.HashnewBlock.Hash = calculateHash(newBlock)return newBlock, nil }

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其中，Index 是從給定的前一塊的 Index 遞增得出，時間戳是直接通過 time.Now() 函數來獲得的，Hash 值通過前面的 calculateHash 函數計算得出，PrevHash 則是給定的前一個塊的 Hash 值。

校驗塊

搞定了塊的生成，接下來我們需要有函數幫我們判斷一個塊是否有被篡改。檢查 Index 來看這個塊是否正確得遞增，檢查 PrevHash 與前一個塊的 Hash 是否一致，再來通過 calculateHash 檢查當前塊的 Hash 值是否正確。通過這幾步我們就能寫出一個校驗函數：

func isBlockValid(newBlock, oldBlock Block) bool {if oldBlock.Index+1 != newBlock.Index {return false}if oldBlock.Hash != newBlock.PrevHash {return false}if calculateHash(newBlock) != newBlock.Hash {return false}return true }

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除了校驗塊以外，我們還會遇到一個問題：兩個節點都生成塊并添加到各自的鏈上，那我們應該以誰為準？這里的細節我們留到下一篇文章，?
這里先讓我們記住一個原則：始終選擇最長的鏈：

通常來說，更長的鏈表示它的數據（狀態）是更新的，所以我們需要一個函數能幫我們將本地的過期的鏈切換成最新的鏈：

func replaceChain(newBlocks []Block) {if len(newBlocks) > len(Blockchain) {Blockchain = newBlocks} }

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到這一步，我們基本就把所有重要的函數完成了。接下來，我們需要一個方便直觀的方式來查看我們的鏈，包括數據及狀態。通過瀏覽器查看 web 頁面可能是最合適的方式！

Web 服務

我猜你一定對傳統的 web 服務及開發非常熟悉，所以這部分你肯定一看就會。

借助 Gorilla/mux 包，我們先寫一個函數來初始化我們的 web 服務：

func run() error {mux := makeMuxRouter()httpAddr := os.Getenv("ADDR")log.Println("Listening on ", os.Getenv("ADDR"))s := &http.Server{Addr: ":" + httpAddr,Handler: mux,ReadTimeout: 10 * time.Second,WriteTimeout: 10 * time.Second,MaxHeaderBytes: 1 << 20,}if err := s.ListenAndServe(); err != nil {return err}return nil }

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其中的端口號是通過前面提到的 .env 來獲得，再添加一些基本的配置參數，這個 web 服務就已經可以 listen and serve 了！

接下來我們再來定義不同 endpoint 以及對應的 handler。例如，對“/”的 GET 請求我們可以查看整個鏈，“/”的 POST 請求可以創建塊。

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

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GET 請求的 handler：

func handleGetBlockchain(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {bytes, err := json.MarshalIndent(Blockchain, "", " ")if err != nil {http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)return}io.WriteString(w, string(bytes)) }

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為了簡化，我們直接以 JSON 格式返回整個鏈，你可以在瀏覽器中訪問 localhost:8080 或者 127.0.0.1:8080 來查看（這里的8080就是你在 .env 中定義的端口號 ADDR）。

POST 請求的 handler 稍微有些復雜，我們先來定義一下 POST 請求的 payload：

type Message struct {BPM int }

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再看看 handler 的實現：

func handleWriteBlock(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {var m Messagedecoder := json.NewDecoder(r.Body)if err := decoder.Decode(&m); err != nil {respondWithJSON(w, r, http.StatusBadRequest, r.Body)return}defer r.Body.Close()newBlock, err := generateBlock(Blockchain[len(Blockchain)-1], m.BPM)if err != nil {respondWithJSON(w, r, http.StatusInternalServerError, m)return}if isBlockValid(newBlock, Blockchain[len(Blockchain)-1]) {newBlockchain := append(Blockchain, newBlock)replaceChain(newBlockchain)spew.Dump(Blockchain)}respondWithJSON(w, r, http.StatusCreated, newBlock)}

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我們的 POST 請求體中可以使用上面定義的 payload，比如：

{"BPM":75}

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還記得前面我們寫的 generateBlock 這個函數嗎？它接受一個“前一個塊”參數，和一個 BPM 值。POST handler 接受請求后就能獲得請求體中的 BPM 值，接著借助生成塊的函數以及校驗塊的函數就能生成一個新的塊了！

除此之外，你也可以：

• 使用spew.Dump 這個函數可以以非常美觀和方便閱讀的方式將 struct、slice 等數據打印在控制臺里，方便我們調試。
• 測試 POST 請求時，可以使用 POSTMAN 這個 chrome 插件，相比 curl它更直觀和方便。

POST 請求處理完之后，無論創建塊成功與否，我們需要返回客戶端一個響應：

func respondWithJSON(w http.ResponseWriter, r *http.Request, code int, payload interface{}) {response, err := json.MarshalIndent(payload, "", " ")if err != nil {w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)w.Write([]byte("HTTP 500: Internal Server Error"))return}w.WriteHeader(code)w.Write(response) }

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快要大功告成了。

接下來，我們把這些關于區塊鏈的函數，web 服務的函數“組裝”起來：

func main() {err := godotenv.Load()if err != nil {log.Fatal(err)}go func() {t := time.Now()genesisBlock := Block{0, t.String(), 0, "", ""}spew.Dump(genesisBlock)Blockchain = append(Blockchain, genesisBlock)}()log.Fatal(run()) }

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這里的 genesisBlock （創世塊）是 main 函數中最重要的部分，通過它來初始化區塊鏈，畢竟第一個塊的 PrevHash 是空的。

哦耶！完成了

可以從這里獲得完整的代碼：Github repo

讓我們來啟動它：

~$ go run main.go

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在終端中，我們可以看到 web 服務器啟動的日志信息，并且打印出了創世塊的信息：

接著我們打開瀏覽器，訪問 localhost:8080 這個地址，我們可以看到頁面中展示了當前整個區塊鏈的信息（當然，目前只有一個創世塊）：

接著，我們再通過 POSTMAN 來發送一些 POST 請求：

?
刷新剛才的頁面，現在的鏈中多了一些塊，正是我們剛才生成的，同時你們可以看到，塊的順序和散列值都正確。

總結

剛剛我們完成了一個自己的區塊鏈，雖然很簡單（陋），但它具備塊生成、散列計算、塊校驗等基本能力。接下來你就可以繼續深入的學習?
區塊鏈的其他重要知識，比如工作量證明、權益證明這樣的共識算法，或者是智能合約、Dapp、側鏈等等。

目前這個實現中不包括任何 P2P 網絡的內容，我們會在下一篇文章中補充這部分內容，當然，我們鼓勵你在這個基礎上自己實踐一遍！

原文：180行go代碼讓你徹底理解區塊鏈是什么

《新程序員》：云原生和全面數字化實踐50位技術專家共同創作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結

以上是生活随笔為你收集整理的区块链技术实现只需180行go代码！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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