go与区块链吧（Go语言200行写区块链源代码分析）

　　go与区块链吧（Go语言200行写区块链源代码分析）

以下文章来源于飞雪无情 ，作者飞雪无情

　　

Github上有一个Repo，是一个使用Go语言（golang），不到200行代码写的区块链源代码，准确的说是174行。原作者起了个名字是 Code your own blockchain in less than 200 lines of Go！ 而且作者也为此写了一篇文章。https！//medium。com/@mycoralhealth/code-your-own-blockchain-in-less-than-200-lines-of-go-e296282bcffc

这篇文章是一个大概的思路和代码的实现，当然还有很多代码的逻辑没有涉及，所以我就针对这不到200行的代码进行一个分析，包含原文章里没有涉及到的知识点，对Go语言，区块链都会有一个更深的认识。

所有的源代码都在这里：https！//github。com/nosequeldeebee/blockchain-tutorial/blob/master/main。go

import("；crypto/sha256"；"；encoding/hex"；"；encoding/json"；"；io"；"；log"；"；net/http"；"；os"；"；strconv"；"；sync"；"；time"；"；github。com/davecgh/go-spew/spew"；"；github。com/gorilla/mux"；"；github。com/joho/godotenv"；)

在源代码的开头，是作者引入的一些包，有标准的，也有第三方的。像sha256，hex这些标准包是为了sha-256编码用的，其他还有启动http服务，打印日志的log，并发控制的sync，时间戳的time。

第三方包有三个，其中两个我都详细介绍过，相信大家不会陌生。

go-spew是一个变量结构体的调试利器，可以打印出变量结构体对应的数据和结构，调试非常方便

gorilla/mux是一个web路由服务，可以很简单的帮我们构建Web服务。

不过目前用gin的比较多，也推荐使用gin https！//github。com/gin-gonic/gin。

godotenv是一个读取配置文章的库，可以让我们读取。env格式的配置文件，比如从配置文件里读取IP、PORT等。不过目前配置文件还是推荐YAML和TOML，对应的第三方库是：

gopkg。in/yaml。v21https！//github。com/BurntSushi/toml

既然要写一个区块链，那么肯定的有一个区块的实体，我们通过golang的struct来实现。

//Blockrepresentseach'；item'；intheblockchaintypeBlockstruct{IndexintTimestampstringBPMintHashstringPrevHashstring}

Block里包含几个字段：

1. Index 就是Block的顺序索引
2. Timestamp是生成Block的时间戳
3. BPM，作者说代表心率，每分钟心跳数
4. Hash是通过sha256生成的散列值，对整个Block数据的Hash
5. PrevHash 上一个Block的Hash，这样区块才能连在一起构成区块链

有了区块Block了，那么区块链就非常好办了。

//BlockchainisaseriesofvalidatedBlocksvarBlockchain[]Block

就是这么简单，一个Block数组就是一个区块链。区块链的构成关键在于Hash和PrevHash，通过他们一个个串联起来，就是一串Block，也就是区块链。因为相互之间通过Hash和PrevHash进行关联，所以整个链很难被篡改，链越长被篡改的成本越大，因为要把整个链全部改掉才能完成篡改的目的，这样的话，其他节点验证这次篡改肯定是不能通过的。

既然关键点在于Hash，所以我们要先算出来一个Block的数据的Hash，也就是对Block里的字段进行Hash，计算出一个唯一的Hash值。

//SHA256hasingfunccalculateHash(blockBlock)string{record！=strconv。Itoa(block。Index)+block。Timestamp+strconv。Itoa(block。BPM)+block。PrevHashh！=sha256。New()h。Write([]byte(record))hashed！=h。Sum(nil)returnhex。EncodeToString(hashed)}

sha256是golang内置的sha256的散列标准库，可以让我们很容易的生成对应数据的散列值。从源代码看，是把Block的所有字段进行字符串拼接，然后通过sha256进行散列，散列的数据再通过hex。EncodeToString转换为16进制的字符串，这样就得到了我们常见的sha256散列值，类似这样的字符串8d969eef6ecad3c29a3a629280e686cf0c3f5d5a86aff3ca12020c923adc6c92。

Block的散列值被我们计算出来了，Block的Hash和PrevHash这两个字段搞定了，那么我们现在就可以生成一个区块了，因为其他几个字段都是可以自动生成的。

//createanewblockusingpreviousblock'；shashfuncgenerateBlock(oldBlockBlock，BPMint)Block{varnewBlockBlockt！=time。Now()newBlock。Index=oldBlock。Index+1newBlock。Timestamp=t。String()newBlock。BPM=BPMnewBlock。PrevHash=oldBlock。HashnewBlock。Hash=calculateHash(newBlock)returnnewBlock}

因为区块链是顺序相连的，所以我们在生成一个新的区块的时候，必须知道上一个区块，也就是源代码里的oldBlock。另外一个参数BPM就是我们需要在区块里存储的数据信息了，这里作者演示的例子是心率，我们可以换成其他业务中想要的数据。

Index是上一个区块的Index+1，保持顺序；Timestamp通过time。Now()可以得到；Hash通过calculateHash方法计算出来。这样我们就生成了一个新的区块。

在这里作者并没有使用POW（工作量证明）这类算法来生成区块，而是没有任何条件的，这里主要是为了模拟区块的生成，演示方便。

区块可以生成了，但是生成的区块是否可信，我们还得对他进行校验，不能随便生成一个区块。在比特币(BitCoin)中校验比较复杂，这里作者采用了简单模拟的方式。

//makesureblockisvalidbycheckingindex，andcomparingthehashofthepreviousblockfuncisBlockValid(newBlock，oldBlockBlock)bool{ifoldBlock。Index+1！=newBlock。Index{returnfalse}ifoldBlock。Hash！=newBlock。PrevHash{returnfalse}ifcalculateHash(newBlock)！=newBlock。Hash{returnfalse}returntrue}

简单的对比Index，Hash是否是正确的，并且重新计算了一遍Hash，防止被篡改。

到了这里，关于区块链的代码已经全部完成了，剩下的就是把区块链的生成、查看等包装成一个Web服务，可以通过API、浏览器访问查看。因为作者这里没有实现P2P网络，所以采用的是WEB服务的方式。

//createhandlersfuncmakeMuxRouter()http。Handler{muxRouter！=mux。NewRouter()muxRouter。HandleFunc("；/"；，handleGetBlockchain)。Methods("；GET"；)muxRouter。HandleFunc("；/"；，handleWriteBlock)。Methods("；POST"；)returnmuxRouter}

通过mux定义了两个Handler，URL都是/，但是对应的Method是不一样的。

GET方法通过handleGetBlockchain函数实现，用于获取区块链的信息。比特币价格

funchandleGetBlockchain(whttp。ResponseWriter，r*http。Request){bytes，err！=json。MarshalIndent(Blockchain，"；"；，"；"；)iferr！=nil{http。Error(w，err。Error()，http。StatusInternalServerError)return}io。WriteString(w，string(bytes))}

Blockchain是一个[]Block，handleGetBlockchain函数的作用是把Blockchain格式化为JSON字符串，然后显示出来。io。WriteString是一个很好用的函数，可以往Writer里写入字符串。更多参考 Go语言实战笔记（十九） Go Writer 和 Reader

'；POST'；方法通过handleWriteBlock函数实现，用于模拟区块的生成。

funchandleWriteBlock(whttp。ResponseWriter，r*http。Request){w。Header()。Set("；Content-Type"；，"；application/json"；)//使用了一个Mesage结构体，更方便的存储BPMvarmsgMessage//接收请求的数据信息，类似{"；BPM"；！60}这样的格式decoder！=json。NewDecoder(r。Body)iferr！=decoder。Decode(&msg)；err！=nil{respondWithJSON(w，r，http。StatusBadRequest，r。Body)return}deferr。Body。Close()//控制并发，生成区块链，并且校验mutex。Lock()prevBlock！=Blockchain[len(Blockchain)-1]newBlock！=generateBlock(prevBlock，msg。BPM)//校验区块链ifisBlockValid(newBlock，prevBlock){Blockchain=append(Blockchain，newBlock)spew。Dump(Blockchain)}mutex。Unlock()//返回新的区块信息respondWithJSON(w，r，http。StatusCreated，newBlock)}

以上代码我进行了注释，便于理解。主要是通过POST发送一个{"；BPM"；！60}格式的BODY来添加区块，如果格式正确，那么就生成区块进行校验，合格了就加入到区块里；如果格式不对，那么返回错误信息。

用于控制并发的锁可以参考Go语言实战笔记（十七） Go 读写锁

这个方法里有个Message结构体，主要是为了便于操作方便。

//MessagetakesincomingJSONpayloadforwritingheartratetypeMessagestruct{BPMint}

返回的JSON信息，也被抽取成了一个函数respondWithJSON，便于公用。

funcrespondWithJSON(whttp。ResponseWriter，r*http。Request，codeint，payloadinterface{}){response，err！=json。MarshalIndent(payload，"；"；，"；"；)iferr！=nil{w。WriteHeader(http。StatusInternalServerError)w。Write([]byte("；HTTP500！InternalServerError"；))return}w。WriteHeader(code)w。Write(response)}

好了，快完成了，以上Web的Handler已经好了，现在我们要启动我们的Web服务了。

//webserverfuncrun()error{mux！=makeMuxRouter()//从配置文件里读取监听的端口httpPort！=os。Getenv("；PORT"；)log。Println("；HTTPServerListeningonport！"；，httpPort)s！=&http。Server{Addr！"；！"；+httpPort，Handler！mux，ReadTimeout！10*time。Second，WriteTimeout！10*time。Second，MaxHeaderBytes！1<；<；20，}iferr！=s。ListenAndServe()；err！=nil{returnerr}returnnil}

和原生的http。Server基本一样，应该比较好理解。mux其实也是一个Handler，这就是整个Handler处理链。现在我们就差一个main主函数来启动我们整个程序了。

//控制并发的锁varmutex=&sync。Mutex{}funcmain(){//加载env配置文件err！=godotenv。Load()iferr！=nil{log。Fatal(err)}//开启一个goroutine生成一个创世区块gofunc(){t！=time。Now()genesisBlock！=Block{}genesisBlock=Block{0，t。String()，0，calculateHash(genesisBlock)，"；"；}spew。Dump(genesisBlock)mutex。Lock()Blockchain=append(Blockchain，genesisBlock)mutex。Unlock()}()log。Fatal(run())}

整个main函数并不太复杂，主要就是加载env配置文件，开启一个go协程生成一个创世区块并且添加到区块链的第一个位置，然后就是通过run函数启动Web服务。

一个区块链都有一个创世区块，也就是第一个区块。有了第一个区块我们才能添加第二个，第三个，第N个区块。创世区块因为是第一个区块，所以它是没有PrevHash的。

终于可以运行了，假设我们设置的PORT是8080，现在我们通过go run main。go启动这个简易的区块链程序，就可以看到控制台输出的创世区块信息。然后我们通过浏览器打开http！//localhost！8080也可以看到这个区块链的信息，里面只有一个创世区块。

如果我们要新增一个区块，通过curl或者postman，向http！//localhost！8080 发送body格式为{"；BPM"；！60}的POST的信息即可。然后在通过浏览器访问http！//localhost！8080查看区块链信息，验证是否已经添加成功。

到这里，整个源代码的分析已经完了，我们看下这个简易的区块链涉及到多少知识：

1. sha256散列
2. 字节到16进制转换
3. 并发同步锁
4. Web服务
5. 配置文件
6. 后向式链表
7. 结构体
8. JSON
9. ……

等等，上面的很多知识，我已经在文章中讲解或者通过以前些的文章说明，大家可以看一下，详细了解。

　　
"，"content_hash"！"945106fa