Derek解讀Bytom原始碼-創世區塊

比原鏈Bytom發表於2018-08-28
原始碼

作者：Derek

簡介

Github地址：https://github.com/Bytom/bytom

Gitee地址：https://gitee.com/BytomBlockc…

本章介紹Derek解讀-Bytom原始碼分析-創世區塊

作者使用MacOS作業系統，其他平臺也大同小異

Golang Version: 1.8

創世區塊介紹

區塊鏈裡的第一個區塊創被稱為創世區塊。它是區塊鏈裡面所有區塊的共同祖先。

在比原鏈中創世區塊被硬編碼到bytomd中，每一個比原節點都始於同一個創世區塊，這能確保創世區塊不會被改變。每個節點都把創世區塊作為區塊鏈的首區塊，從而構建了一個安全的、可信的區塊鏈。

獲取創世區塊

./bytomcli get-block 0
{
  "bits": 2161727821137910500,
  "difficulty": "15154807",
  "hash": "a75483474799ea1aa6bb910a1a5025b4372bf20bef20f246a2c2dc5e12e8a053",
  "height": 0,
  "nonce": 9253507043297,
  "previous_block_hash": "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "size": 546,
  "timestamp": 1524549600,
  "transaction_merkle_root": "58e45ceb675a0b3d7ad3ab9d4288048789de8194e9766b26d8f42fdb624d4390",
  "transaction_status_hash": "c9c377e5192668bc0a367e4a4764f11e7c725ecced1d7b6a492974fab1b6d5bc",
  "transactions": [
    {
      "id": "158d7d7c6a8d2464725d508fafca76f0838d998eacaacb42ccc58cfb0c155352",
      "inputs": [
        {
          "amount": 0,
          "arbitrary": "496e666f726d6174696f6e20697320706f7765722e202d2d204a616e2f31312f323031332e20436f6d707574696e6720697320706f7765722e202d2d204170722f32342f323031382e",
          "asset_definition": {},
          "asset_id": "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
          "type": "coinbase"
        }
      ],
      "outputs": [
        {
          "address": "bm1q3jwsv0lhfmndnlag3kp6avpcq6pkd3xy8e5r88",
          "amount": 140700041250000000,
          "asset_definition": {},
          "asset_id": "ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff",
          "control_program": "00148c9d063ff74ee6d9ffa88d83aeb038068366c4c4",
          "id": "e3325bf07c4385af4b60ad6ecc682ee0773f9b96e1cfbbae9f0f12b86b5f1093",
          "position": 0,
          "type": "control"
        }
      ],
      "size": 151,
      "status_fail": false,
      "time_range": 0,
      "version": 1
    }
  ],
  "version": 1
}

使用bytomcli客戶端查詢高度為0的區塊資訊。我們可以看到以上輸出結果。

  • bits: 目標值,挖礦時計算的hash之後要小於等於的目標值則新塊構建成功
  • difficulty: 難度值，礦工找到下一個有效區塊的難度。該引數並不儲存在區塊鏈上，是由bits計算得出
  • hash: 當前區塊hash
  • height: 當前區塊高度
  • nonce: 隨機數，挖礦時反覆使用不同的nonce來生成不同雜湊值
  • previous_block_hash: 當前區塊的父區塊hash值
  • size: 當前區塊的位元組數
  • timestamp: 出塊時間
  • transaction_merkle_root: 創世區塊的merkle樹根節點
  • transactions: 當前塊中的utxo交易

由於創世區塊是第一個塊，創世區塊的父區塊，也就是previous_block_hash引數，預設情況下為0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

時間戳timestamp為1524549600，時間為2018-04-24 14:00:00也就是比原鏈上主網的時間。

原始碼分析

獲取區塊鏈狀態

protocol/protocol.go 

func NewChain(store Store, txPool *TxPool) (*Chain, error) {
    // ...
    storeStatus := store.GetStoreStatus()
    if storeStatus == nil {
        if err := c.initChainStatus(); err != nil {
            return nil, err
        }
        storeStatus = store.GetStoreStatus()
    }
    // ...
}

當我們第一次啟動比原鏈節點時，store.GetStoreStatus會從db中獲取儲存狀態，獲取儲存狀態的過程是從LevelDB中查詢key為blockStore的資料，如果查詢出錯則認為是第一次執行比原鏈節點，那麼就需要初始化比原主鏈。

初始化主鏈

protocol/protocol.go 

func (c *Chain) initChainStatus() error {
    genesisBlock := config.GenesisBlock()
    txStatus := bc.NewTransactionStatus()
    for i := range genesisBlock.Transactions {
        txStatus.SetStatus(i, false)
    }

    if err := c.store.SaveBlock(genesisBlock, txStatus); err != nil {
        return err
    }

    utxoView := state.NewUtxoViewpoint()
    bcBlock := types.MapBlock(genesisBlock)
    if err := utxoView.ApplyBlock(bcBlock, txStatus); err != nil {
        return err
    }

    node, err := state.NewBlockNode(&genesisBlock.BlockHeader, nil)
    if err != nil {
        return err
    }
    return c.store.SaveChainStatus(node, utxoView)
}

初始化主鏈有幾步操作：

  • config.GenesisBlock()獲取創世區塊
  • 設定創世區塊中所有交易狀態
  • 儲存創世區塊到LevelDB
  • state.NewUtxoViewpoint()用於臨時小部分utxo狀態儲存集合
  • 例項化BlockNode，BlockNode用於選擇最佳鏈作為主鏈
  • 儲存最新主鏈狀態

被硬編碼的創世區塊

config/genesis.go 

func genesisTx() *types.Tx {
    contract, err := hex.DecodeString("00148c9d063ff74ee6d9ffa88d83aeb038068366c4c4")
    if err != nil {
        log.Panicf("fail on decode genesis tx output control program")
    }

    txData := types.TxData{
        Version: 1,
        Inputs: []*types.TxInput{
            types.NewCoinbaseInput([]byte("Information is power. -- Jan/11/2013. Computing is power. -- Apr/24/2018.")),
        },
        Outputs: []*types.TxOutput{
            types.NewTxOutput(*consensus.BTMAssetID, consensus.InitialBlockSubsidy, contract),
        },
    }
    return types.NewTx(txData)
}

func mainNetGenesisBlock() *types.Block {
    tx := genesisTx()
    txStatus := bc.NewTransactionStatus()
    txStatus.SetStatus(0, false)
    txStatusHash, err := bc.TxStatusMerkleRoot(txStatus.VerifyStatus)
    if err != nil {
        log.Panicf("fail on calc genesis tx status merkle root")
    }

    merkleRoot, err := bc.TxMerkleRoot([]*bc.Tx{tx.Tx})
    if err != nil {
        log.Panicf("fail on calc genesis tx merkel root")
    }

    block := &types.Block{
        BlockHeader: types.BlockHeader{
            Version:   1,
            Height:    0,
            Nonce:     9253507043297,
            Timestamp: 1524549600,
            Bits:      2161727821137910632,
            BlockCommitment: types.BlockCommitment{
                TransactionsMerkleRoot: merkleRoot,
                TransactionStatusHash:  txStatusHash,
            },
        },
        Transactions: []*types.Tx{tx},
    }
    return block
}

mainNetGenesisBlock主要有如下操作：

  • 生成創世區塊中的交易，預設就一筆交易
  • 設定塊中的交易狀態為false
  • 將創世區塊設定為merkle樹的根節點
  • 例項化Block塊並返回

genesisTx函式生成創世區塊中的交易，預設就一筆交易，一筆交易中包含input輸入和output輸出。

input輸入：
輸入中有一句話”Information is power. — Jan/11/2013. Computing is power. — Apr/24/2018.”這是為了紀念Aaron Swartz的精神

output輸出：
輸出中我們看到consensus.InitialBlockSubsidy創世區塊的獎勵。總共140700041250000000/1e8 = 1407000412。也就是14億個BTM幣。

計算即權力

引用比原鏈創始人長鋏的話：

4月24號，我們主網上線，資訊即權力，2013年Jaruary11；計算即權力，2018年April24。這句話是為了紀念Aaron Swartz的精神，資訊即權力可以視為網際網路宣言，致力於資訊自由傳播，讓公民隱私得到保護。計算即權力，致力於讓資產自由的交易，自由的流動，讓公民的財富得到保護，我覺得這是非常好的紀念。

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