# GO-区块链Demo

**Repository Path**: qiangcxq/go-blockchain-demo

## Basic Information

- **Project Name**: GO-区块链Demo
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Go
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 1
- **Created**: 2021-08-26
- **Last Updated**: 2021-08-26

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

### 一. 区块链技术的核心概念和原理
#### 1. 应用场景
> 资产:
>> 数字资产发行， 支付(跨境支付), 交易, 结算等
>
> 记账:
>> 股权交易， 供应链金融， 商业积分等
>
> 不可篡改:
>> 硕源， 众筹， 医疗证明， 存在性证明等
>
> 点对点：
>> 共享经济， 物联网
>
> 隐私(匿名):
>> 匿名交易

#### 2. 去中心化记账
> 去中心化，就是把账本保存每个人的计算机中，无中心化
> 问题:
>> 账本如何验证正确？
>>> hash摘要 = hash(原始交易信息) \
>>> 区块:区块 = 区块头【序号+时间戳+hash摘要】 + 交易记录 \
>>> 区块链:
>>>> 1. 区块0=【序号+时间戳+hash摘要】 + 交易记录
>>>> 2. 区块1=【序号+时间戳+hash摘要（区块0的hash+区块1的原理交易信息的hash）】 + 交易记录
>>>> 3. 区块2=【序号+时间戳+hash摘要（区块1的hash+区块2的原理交易信息的hash）】 + 交易记录
>>>
>>> 这样每个区块直接都是链连接起来的
>>>
>>> 每个交易只需要核对最后一个区块的交易信息

#### 3. 账户所有权
> 账户所有权的问题?
>> - 非对称加密算法
>> - 账户就是一个地址，地址对应着一个私钥；私钥是不公开，并且是不能丢的;私钥可使用账户交易
>> - 私钥进行各种的推算可以得到账户地址，但是账户地址无法后推计算得到私钥
>> - 交易进行hash得到摘要；用私钥对摘要进行签名; 签名就代表着交易是合法并且是安全的；如果别人修改了交易，签名就会验证失败
>
> 如何进行签名?
>> - 交易摘要 = hash(原始交易记录)
>> - sign(交易摘要 +  私钥) 等到签名
>
> 广播交易 ?
>> 通过各个节点向相邻的节点广播，来得到全节点广播
>
> 验证交易
>> - 验证签名
>>> hash(交易记录) == 验证运算(签名+付款地址)
>> - 写入账本，广播出去
>
> 验证签名
>> - 签名 = sign(交易摘要, 私钥)；我的理解sgin底层会用私钥把私钥推算成账户地址，然后再跟交易摘要加密，这个加密是可逆的
>> - 验证运算(签名, 账户地址) 是一个解密的过程

#### 4. 为什么记账
> - 记账会消耗计算机资源；占用计算机的资源
> - 但是记账会得到奖励
> - 多个人记账机会出现记账混乱，这时候就出现了工作量证明机制
> - 规则:
>> 工作量证明:
>>> 1. 一段时间内(10分钟)只能有一个人记账成功
>>> 2. 通过解决密码学难题(即工作量证明)竞争唯一的记账权
>>> 3. 其他节点复制其他记账结果
>>>
>>> 例子:
>>>
>>>> hash(上一个hash值， 交易记录集) = 456ddffffafa \
>>>> hash(上一个hash值， 交易记录集, 随机数) = 0000fafafdd234开头满足n个0的hash值,就代表挖矿(记账成功) \
>>>不断换随机数得到满足要求
>>>>
>>>>> 交易记录集:
>>>>> - 收集广播中还没有被记录账本的交易
>>>>> - 交易的有效性验证
>>>>> - 添加一笔给自己转账的交易(挖矿奖励)

#### 5. 共识机制
> 问题:
> 如果两个人同时完成工作量证明，使用谁的区块？
>> 共识机制的问题；通过下面的问题得到答案；就是大家都认同的，并且在此区块上延续区块，谁的区块链长，也就得到大家的共识，那这个区块就是挖矿成功，记账成功，而得到奖励
>
> 为什么要遵守协议呢?
>> 节点工作量只有在其他节点都认同其是有效的，才算记账成功
>>> 也就说就是累计工作量最大的区块链(最长的链)
>
> 区块链交叉解决
>> 如果哪个区块最长，下一个区块最快完成工作量证明;该区块链就就为记账成功

#### 6. 课外进阶
> - P2P的原理以及实现
> - Merkle树
> - UTXO模型以及交易脚本

### 二. 区块链技术核心原理实现
#### 1. 环境准备
> 根据自己的熟悉的语言环境既可，此刻我用的go

#### 2. 构建区块链的结构

```
// 区块结构
type BlockChain struct {
	Index int64                 //索引
	Timestamp time.Time         //时间戳
	Transactions []Transaction //交易的信息
	WorkProof int64                //工作量证明
	PreHash string              //上一个区块的hash值
}

// 交易体的接口
type Transaction struct {
	Sender string `json:"sender"` //交易者
	Recipient string `json:"recipient"` //接受者
	Amount float64 `json:"amount"` //交易的金额
}

```

> - 新建区块 (NewBlockChain)
> - 新建交易体 (NewTransaction)
> - 增加交易体 (AddTransaction)
> - 节点的区块链 (BlockChains)
> - 区块的交易体(Transactions)
> - 最后一个区块链(LastBlockChain)

#### 3. 生成上一个hash
> - 通过上一个区块，生成json字符串
> - 使用sha256加密得到摘要(散列值)
```
func GenerateHash(chain BlockChain) string  {
	data, err := json.Marshal(chain)
	if err != nil {
		log.Println(err.Error())
		return ""
	}
	hash := sha256.New()
	hash.Write(data)
	strBytes := hash.Sum(nil)

	return hex.EncodeToString(strBytes)
}
```

#### 4. 工作量证明(挖矿)
> - 得到上一个区块的工作量证明
> - 上一个工作量证明+当前测试的工作量证明拼接位utf8的字符串
> - 通过sha256加密拼接的字符串得到摘要(散列值)，求得前面为4个0的散列值的当前工作量证明数

```
func WorkProof(lastProof int64) int64  {
	proof := int64(0)
	for !VerifyWorkProof(lastProof, proof) {
		proof++
	}
	fmt.Println()
	fmt.Println(proof)
	return proof
}

//验证工作量证明
func VerifyWorkProof(lastProof, currentProof int64) bool  {
	proofStr := fmt.Sprintf("%d%d", lastProof, currentProof)

	hash := sha256.New()
	hash.Write([]byte(proofStr))
	bytes := hash.Sum(nil)
	hashCode := hex.EncodeToString(bytes)
	fmt.Printf("\r%s", hashCode)
	if hashCode[0:4] == "0000" {
		return true
	}

	return false
}
```

#### 5. 注册节点
> - 定义其他节点列表(Nodes)
> - 定义注册节点(RegisterNode)
```
var Nodes = make([]string, 0)
```
>> - 所谓的节点就是通过url访问的host:port
     >>  - 这块最好的实现就是放入redis中，实现所有节点都可访问

#### 6. 共识机制(解决节点的区块链的不一致)
> - 把自己的节点的区块链与其他节点所有区块链做对比
> - 对比: 区块链的长度，区块的链合法性(上一个hash是否正确， 工作证明是否正确)
> - 把自己的区块链替换为得到的最合法最长的区块链
```
// 验证区块链的是否是合法的
func VerifyChains(chains []BlockChain) bool  {
	lastBlock := chains[0]
	index := 1
	for index < len(chains) {
		currentBlock := chains[index]
		if currentBlock.PreHash != GenerateHash(lastBlock) || !VerifyWorkProof(lastBlock.WorkProof, currentBlock.WorkProof) {
			return false
		}
		index++
		lastBlock = currentBlock
	}

	return true
}

// 实现共识，多个节点如何获取最长最有效的区块链
func ResolveConflictFromNodes() bool  {
	maxLength := len(BlockChains)
	newChains := make([]BlockChain, 0)
	for _, node := range Nodes {
		resp, err := http.Get(fmt.Sprintf("http://%s/blockChains", node))
		if err != nil {
			log.Println(err.Error())
			continue
		}
		contentBytes, err := io.ReadAll(resp.Body)
		resp.Body.Close()
		allChains := FullBlockChains{}
		json.Unmarshal(contentBytes, &allChains)
		if allChains.Length > maxLength && VerifyChains(allChains.BlockChains) {
			maxLength = allChains.Length
			newChains = allChains.BlockChains
		}
	}
	if len(newChains) > 0 {
		BlockChains = newChains
		return true
	}

	return false
}
```

#### 7. 其他介绍
> - 代码未完成一些功能:
>> - 账户创建
>> - 交易签名
>> - p2p的实现以及嵌入
>> - UTXO的实现
>> - Merkle树体现
>
> 等了解更深了，会尝试去添加的
>