本篇文章將和大家一起分享區(qū)塊鏈技術(shù)的概念，還會使用 Java 來實現(xiàn)一個基本的應(yīng)用程序。此外還會討論關(guān)于該技術(shù)的一些先進(jìn)概念以及實際應(yīng)用。以下是詳情內(nèi)容。
什么是區(qū)塊鏈？
那么，讓我們先來了解一下區(qū)塊鏈到底是什么…
好吧，它的起源可以追溯到Satoshi Nakamoto在2008年發(fā)表的關(guān)于比特幣的白皮書。
區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€分散的信息分類帳。它由通過使用密碼學(xué)連接的數(shù)據(jù)塊組成。它屬于通過公共網(wǎng)絡(luò)連接的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)我們稍后嘗試構(gòu)建一個基本教程時，我們將更好地理解這一點(diǎn)。
我們必須了解一些重要的屬性，讓我們來了解一下：
- 防篡改 ：首先，數(shù)據(jù)作為塊的一部分是防篡改的。每個塊都由一個加密摘要（通常稱為散列）引用，使得塊能夠防篡改。
- 去中心化 ：整個區(qū)塊鏈在網(wǎng)絡(luò)上完全去中心化。這意味著沒有主節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)都有相同的副本。
- 透明 ：每個參與網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)通過與其他節(jié)點(diǎn)協(xié)商一致，對其鏈進(jìn)行驗證并添加新的塊。因此，每個節(jié)點(diǎn)都具有數(shù)據(jù)的完全可見性。
區(qū)塊鏈?zhǔn)侨绾喂ぷ鞯模?br>
現(xiàn)在，讓我們來了解區(qū)塊鏈?zhǔn)侨绾喂ぷ鞯摹?/p>
區(qū)塊鏈的基本單位是區(qū)塊。單個塊可以封裝多個事務(wù)或其他有價值的數(shù)據(jù)：
開采區(qū)塊
我們用散列值表示一個塊。生成塊的哈希值稱為“挖掘”塊。開采一個區(qū)塊通常計算成本很高，因為它是“工作證明”。
塊的散列通常由以下數(shù)據(jù)組成：
- 首先，塊的散列由它封裝的事務(wù)組成
- 散列還包括塊創(chuàng)建的時間戳
- 它還包括一個nonce，一個用于密碼學(xué)的任意數(shù)字
- 最后，當(dāng)前塊的散列還包括前一塊的散列
- 網(wǎng)絡(luò)中的多個節(jié)點(diǎn)可以同時競爭挖掘塊。除了生成散列，節(jié)點(diǎn)還必須驗證添加到塊中的事務(wù)是否合法。第一個挖方塊的人贏得比賽！
向區(qū)塊鏈中添加區(qū)塊
雖然挖掘塊的計算成本很高，但驗證塊是否合法相對容易得多。網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都參與驗證新開采的區(qū)塊。
因此， 在節(jié)點(diǎn)一致的情況下，一個新挖掘的區(qū)塊被添加到區(qū)塊鏈中。
現(xiàn)在，有幾種共識協(xié)議可供我們用于驗證。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)使用相同的協(xié)議來檢測鏈的惡意分支。因此，即使引入惡意分支，也會很快被大多數(shù)節(jié)點(diǎn)拒絕。
Java中的基本區(qū)塊鏈
現(xiàn)在我們已經(jīng)有足夠的上下文開始用Java構(gòu)建一個基本的應(yīng)用程序。
我們這里的簡單示例將說明我們剛才看到的基本概念。生產(chǎn)級應(yīng)用程序需要考慮很多問題，這些問題超出了本教程的范圍。不過，我們稍后將討論一些高級主題。
實現(xiàn)塊
首先，我們需要定義一個簡單的POJO來保存塊的數(shù)據(jù)：
public class Block {
private String hash;
private String previousHash;
private String data;
private long timeStamp;
private int nonce;
public Block(String data, String previousHash, long timeStamp) {
this.data = data;
this.previousHash = previousHash;
this.timeStamp = timeStamp;
this.hash = calculateBlockHash();
}
// standard getters and setters
}讓我們了解一下我們在這里打包的東西：
nonce
計算散列
現(xiàn)在，我們?nèi)绾斡嬎銐K的散列呢？我們已經(jīng)使用了 calculateBlockHash 方法，但還沒有看到實現(xiàn)。在我們實現(xiàn)這個方法之前，花點(diǎn)時間來理解什么是散列是值得的。
散列是散列函數(shù)的輸出。 哈希函數(shù)將任意大小的輸入數(shù)據(jù)映射為固定大小的輸出數(shù)據(jù)。 哈希對輸入數(shù)據(jù)中的任何更改都非常敏感，無論更改多么小。
此外，僅僅從散列中獲取輸入數(shù)據(jù)是不可能的。這些屬性使得哈希函數(shù)在密碼學(xué)中非常有用。
那么，讓我們看看如何在Java中生成塊的哈希：
public String calculateBlockHash() {
String dataToHash = previousHash
+ Long.toString(timeStamp)
+ Integer.toString(nonce)
+ data;
MessageDigest digest = null;
byte[] bytes = null;
try {
digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
bytes = digest.digest(dataToHash.getBytes(UTF_8));
} catch (NoSuchAlgorithmException | UnsupportedEncodingException ex) {
logger.log(Level.SEVERE, ex.getMessage());
}
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
for (byte b : bytes) {
buffer.append(String.format("%02x", b));
}
return buffer.toString();
}
public String calculateBlockHash() {
String dataToHash = previousHash
+ Long.toString(timeStamp)
+ Integer.toString(nonce)
+ data;
MessageDigest digest = null;
byte[] bytes = null;
try {
digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
bytes = digest.digest(dataToHash.getBytes(UTF_8));
} catch (NoSuchAlgorithmException | UnsupportedEncodingException ex) {
logger.log(Level.SEVERE, ex.getMessage());
}
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
for (byte b : bytes) {
buffer.append(String.format("%02x", b));
}
return buffer.toString();
}這里發(fā)生了很多事情，讓我們詳細(xì)了解一下：
MessageDigest
我們在那塊地上挖礦了嗎？
到目前為止，一切聽起來都簡單而優(yōu)雅，只是我們還沒有開采這個區(qū)塊。那么，究竟需要挖掘一個區(qū)塊，這已經(jīng)吸引了開發(fā)人員一段時間的想象力！
嗯，挖掘一個區(qū)塊意味著為這個區(qū)塊解決一個計算復(fù)雜的任務(wù)。雖然計算一個塊的散列有點(diǎn)瑣碎，但找到以五個零開始的散列卻不是。更復(fù)雜的是找到一個以十個零開始的散列，我們就得到了一個大概的想法。
那么，我們到底該怎么做呢？老實說，這個解決方案沒有那么花哨！我們是用蠻力來達(dá)到這個目標(biāo)的。我們在這里使用 nonce ：
public String mineBlock(int prefix) {
String prefixString = new String(new char[prefix]).replace('