创建 区块链

区块链就是一串或者是一系列 区块 的集合，类似于链表的概念，每个区块都指向于后面一个区块，然后顺序的连接在一起。那么每个区块中的内容是什么呢？在区块链中的每一个区块都存放了很多很有价值的信息，主要包括三个部分：自己的数字签名，上一个区块的数字签名，还有一切需要加密的数据（这些数据在比特币中就相当于是交易的信息，它是加密货币的本质）。每个数字签名不但证明了自己是特有的一个区块，而且指向了前一个区块的来源，让所有的区块在链条中可以串起来，而数据就是一些特定的信息，你可以按照业务逻辑来保存业务数据。

这里的 hash 指的就是数字签名

所以每一个区块不仅包含前一个区块的hash值，同时包含自身的一个hash值 ，自身的hash值是通过之前的hash值和数据data通过hash计算出来的。如果前一个区块的数据一旦被篡改了，那么前一个区块的hash值也会同样发生变化（因为数据也被计算在内），这样也就导致了所有后续的区块中的hash值。 所以计算和比对hash值会让我们检查到当前的区块链是否是有效的 ，也就避免了数据被恶意篡改的可能性，因为篡改数据就会改变hash值并破坏整个区块链。

一、封装区块对象

2. package com.pibigstar.blockchain;
4. import java.util.Date;
5. /**
6. * 封装区块对象
7. * @author pibigstar
8. *
9. */
10. public class Block {
12. public String hash;
13. //上一个区块的hash值
14. public String previousHash;
15. //每个区块存放的信息，这里我们存放的是一串 字符串
16. private String data;
17. //时间戳
18. private long timeStamp;
19. //挖矿者的工作量证明
20. private int nonce;
22. //构造
23. public Block(String data,String previousHash ) {
24. this.data = data;
25. this.previousHash = previousHash;
26. this.timeStamp = new Date().getTime();
27. //根据previousHash、data和timeStamp产生唯一hash
28. this.hash = calculateHash();
29. }
31. //基于上一块的内容计算新的散列
32. public String calculateHash() {
33. String calculatedhash = StringUtil.applySha256(
34. previousHash +
35. Long. toString (timeStamp) +
36. Integer .toString(nonce) +
37. data
38. );
39. return calculatedhash;
40. }
42. //挖矿
43. public void mineBlock(int difficulty) {
44. //目标值，difficulty越大，下面计算量越大
45. String target = StringUtil.getDificultyString(difficulty);
46. //difficulty如果为5，那么target则为 00000
47. while(!hash.substring( 0, difficulty).equals(target)) {
48. nonce ++;
49. hash = calculateHash();
50. }
51. System.out.println(“创建区块:” + hash);
52. }
54. }

二、封装工具类

2. package com.pibigstar.blockchain;
3. import java.security.MessageDigest;
5. import com.google.gson.GsonBuilder;
6. /**
7. * 工具类
8. * 创建数字签名、返回 JSON 格式数据、返回难度字符串目标
9. * @author pibigstar
10. *
11. */
12. public class StringUtil {
14. //将Sha256应用到一个字符串并返回结果
15. public static String applySha256(String input){
17. try {
18. MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance(“SHA-256”);
20. byte[] hash = digest.digest(input.getBytes(“UTF-8”));
22. StringBuffer hexString = new StringBuffer();
23. for (int i = 0; i < hash.length; i++) {
24. String hex = Integer.toHexString(0xff & hash[i]);
25. if(hex.length() == 1) hexString. append (‘0’);
26. hexString.append(hex);
27. }
28. return hexString.toString();
29. }
30. catch(Exception e) {
31. throw new RuntimeException(e);
32. }
33. }
35. //返回JSON格式数据
36. public static String getJson(Object o) {
37. return new GsonBuilder().setPrettyPrinting().create().toJson(o);
38. }
40. //返回难度字符串目标，与散列比较。难度5将返回“00000”
41. public static String getDificultyString(int difficulty) {
42. return new String(new char[difficulty]).replace(‘\0’, ‘0’);
43. }
46. }

三、主函数，开始创建区块链

2. package com.pibigstar.blockchain;
3. import java.util.ArrayList;
4. import com.google.gson.GsonBuilder;
5. /**
6. * 创建区块链
7. * @author pibigstar
8. *
9. */
10. public class BlockChain{
11. //存放所有的区块集合
12. public static ArrayList<Block> blockchain = new ArrayList<Block>();
13. public static int difficulty = 5;//挖矿的难度，数字越大越难
15. public static void main(String[] args) {
16. System.out.println(“正在创建第一个区块链……. “);
17. addBlock(new Block(“我是第一个区块链”, “0”));//创世块
19. System.out.println(“正在创建第二个区块链……. “);
20. addBlock(new Block(“我是第二个区块链”,blockchain.get(blockchain.size()-1).hash));
22. System.out.println(“正在创建第三个区块链…….”);
23. addBlock(new Block(“我是第三个区块链”,blockchain.get(blockchain.size()-1).hash));
25. System.out.println(“区块链是否有效的: ” + isChainValid());
27. String blockchainJson = StringUtil.getJson(blockchain);
28. System.out.println(blockchainJson);
29. }
31. /**
32. * 检查区块链的完整性
33. * @return
34. */
35. public static Boolean isChainValid() {
36. Block currentBlock;
37. Block previousBlock;
38. String hashTarget = new String(new char[difficulty]).replace(‘\0’, ‘0’);
40. //循环区块链检查散列:
41. for(int i=1; i < blockchain.size(); i++) {
42. currentBlock = blockchain.get(i);
43. previousBlock = blockchain.get(i-1);
44. //比较注册散列和计算散列:
45. if(!currentBlock.hash.equals(currentBlock.calculateHash()) ){
46. System.out.println(“Current Hashes not equal”);
47. return false;
48. }
49. //比较以前的散列和注册的先前的散列
50. if(!previousBlock.hash.equals(currentBlock.previousHash) ) {
51. System.out.println(“Previous Hashes not equal”);
52. return false;
53. }
54. //检查哈希是否被使用
55. if(!currentBlock.hash.substring( 0, difficulty).equals(hashTarget)) {
56. System.out.println(“这个区块还没有被开采。。。”);
57. return false;
58. }
60. }
61. return true;
62. }
63. /**
64. * 增加一个新的区块
65. * @param newBlock
66. */
67. public static void addBlock(Block newBlock) {
68. newBlock.mineBlock(difficulty);
69. blockchain.add(newBlock);
70. }
71. }