區塊鏈,中心去,何曾著眼看君王?用Go語言實現區塊鏈技術,透過Golang秒懂區塊鏈

劉悅的技術部落格發表於2022-12-20

區塊鏈技術並不是什麼高階概念,它並不比量子力學、泡利不相容原則、哥德巴赫猜想更難以理解,但卻也不是什麼類似“時間就是金錢”這種婦孺皆知的淺顯道理。區塊鏈其實是一套統籌組織記錄的方法論,或者說的更準確一些,一種“去中心化”的組織架構系統。

去中心化

眾所周知,任何一個公司、組織、或者是機構,都遵循同一套組織架構原則,那就是“下級服從上級、少數服從多數”原則。而對於區塊鏈技術來說,只遵循這個原則的後半句,那就是“少數服從多數”,不存在“下級服從上級”。

進而言之,在區塊鏈中,根本就沒有什麼所謂“上級”的概念。

什麼是“上級”?

一艘在大海中航行的貨船上,一定會有一位船長,遊蕩在非洲大草原上的獅群裡,一定會有一個獅王,同樣的,群狼之首,是為頭狼,群猴之首,是為猴王。在地球上生活著的群居動物中,你很難找出一種群體是沒有“首領”或者是“上級”的。

這就是最樸素的“中心化”概念,絕對中心化系統負責制定系統規則,負責監控系統運作,負責系統未來走向,中心化系統可以是一個個體,也可以由多個個體組成的小群體,中心化系統以外的個體,則沒有中心化本身的權力。

換句話說,絕對中心化系統往往會帶來一個負面,那就是:資訊不對等(asymmetric information)。指在中心化群體中,中心化主體掌握的資訊比較充分,往往處於比較有利的地位,而其他資訊貧乏的個體,則處於比較不利的地位。

去中心化,就是把絕對中心化這一套拿掉,所有個體都是平等的,所有行為都記錄在資料區塊中,行為的合法性遵循“少數服從多數”原則。

說白了,就是一個班級裡,沒有了“老師”的概念,大家都是學生,或者說,大家也都可以是“老師”,每個人都有主導個體行為的能力,而行為的合法性需要所有個體“投票”決定,這就是所謂的去中心化。

區塊鏈(BlockChain)

區塊鏈本質上就是實現上面去中心化組織架構系統的一種容器,或者說的更準確一些,區塊鏈是一種特殊的資料結構。

一個區塊鏈,就和其他基於陣列的資料結構一樣,由一個一個的區塊構成,它可以儲存一個資料集,以及一些把區塊合併在一起的機制。

區塊鏈有一個顯著的特性,就是有序:

下標	區塊  
0	第一個區塊  
1	第二個區塊  
2	第三個區塊

但是區塊鏈本身是可變的,所以多個區塊的邏輯連線成一個序列,通常可以採用指標的形式,指向儲存器中前一個區塊和後一個區塊的網路地址:

下標	區塊	上一個下標	下一個下標  
0	第一個區塊	-	1  
1	第二個區塊	0	2

除此之外,每一個區塊還儲存前一個區塊的 Hash。不連續和隨機離散的 Hash 非常適合檢查資料的完整性,因為如果輸入的資料有哪怕一位字元的變化,它產生的 Hash 也將明顯不同。說白了就是把具體資料透過雜湊演算法雜湊成對應的字串,這些字串可以驗證區塊的合法性:

下標  上一個區塊的 Hash 內容  上一個區塊   下一個區塊  
0   創世塊 第一個區塊  -   1  
1   雜湊    第二個區塊 0   2  
2   雜湊    第三個區塊   2   3

需要注意的是,第一個區塊是沒有上一個區塊的Hash值的,也被稱之為“創世區塊”,這個區塊是唯一的,所有透過合法性驗證的區塊往回追溯,一定可以追溯至創世區塊的位置。

也就是說,所有在回溯路線上的區塊,都是合法的,沒有被篡改過的區塊。

具體實現

根據區跨鏈特點,我們應該先實現區塊鏈中的區塊:

type Block struct {  
	Data          string  
	Hash          string  
	PrevBlockHash string  
}

這裡定義一個結構體,欄位有三個,分別儲存區塊資料,當前區塊資料雜湊後的雜湊以及上一個區塊資料的雜湊。

隨後定義加密演算法函式:

func Sha256(src string) string {  
	m := sha256.New()  
	m.Write([]byte(src))  
	res := hex.EncodeToString(m.Sum(nil))  
	return res  
}

該函式可以將具體資料雜湊成為hash

接著定義創世區塊函式:

func InitBlock(data string) *Block {  
	block := &Block{data, Sha256(data), ""}  
  
	return block  
}

創世區塊並不儲存上一個區塊的hash,因為它是開風氣之先的區塊。

隨後宣告建立普通區塊函式:

func NodeBlock(data string, prevhash string) *Block {  
	block := &Block{data, Sha256(data), prevhash}  
  
	return block  
}

該函式負責生成創世區塊其後的區塊,將會儲存之前一個區塊的資料hash。

開始建立創世區塊:

newblock := InitBlock("創世區塊資料")  
  
fmt.Println(newblock)

資料返回:

&{創世區塊資料 62a034a244fbffbffda75fbe9c0ca7b86e40ce5329c957c180847ed210e1225a }

接著宣告區塊鏈物件:

blockchain := []*Block{}

這裡我們使用切片,切片的每一個元素是區塊結構體指標。

將創世區塊新增到區塊鏈中:

newblock := InitBlock("創世區塊資料")  
  
fmt.Println(newblock)  
  
blockchain := []*Block{}  
  
blockchain = append(blockchain, newblock)  
  
fmt.Println(blockchain)

程式返回:

&{創世區塊資料 62a034a244fbffbffda75fbe9c0ca7b86e40ce5329c957c180847ed210e1225a }  
[0x14000114180]

如此,創世區塊就“上鍊”了,接著新增普通區塊:

block2 := NodeBlock("第二個區塊資料", blockchain[len(blockchain)-1].Hash)  
  
blockchain = append(blockchain, block2)  
  
block3 := NodeBlock("第三個區塊資料", blockchain[len(blockchain)-1].Hash)  
  
blockchain = append(blockchain, block3)  
  
fmt.Println(blockchain)

每一個普通區塊都會儲存上一個區塊的資料hash,程式返回:

&{創世區塊資料 62a034a244fbffbffda75fbe9c0ca7b86e40ce5329c957c180847ed210e1225a }  
[0x1400006e180]  
[0x1400006e180 0x1400006e1e0 0x1400006e210]

完整流程:

package main  
  
import (  
	"crypto/sha256"  
	"encoding/hex"  
	"fmt"  
)  
  
type Block struct {  
	Data          string  
	Hash          string  
	PrevBlockHash string  
}  
  
func Sha256(src string) string {  
	m := sha256.New()  
	m.Write([]byte(src))  
	res := hex.EncodeToString(m.Sum(nil))  
	return res  
}  
  
func InitBlock(data string) *Block {  
	block := &Block{data, Sha256(data), ""}  
  
	return block  
}  
  
func NodeBlock(data string, prevhash string) *Block {  
	block := &Block{data, Sha256(data), prevhash}  
  
	return block  
}  
  
func main() {  
  
	newblock := InitBlock("創世區塊資料")  
  
	fmt.Println(newblock)  
  
	blockchain := []*Block{}  
  
	blockchain = append(blockchain, newblock)  
  
	fmt.Println(blockchain)  
  
	block2 := NodeBlock("第二個區塊資料", blockchain[len(blockchain)-1].Hash)  
  
	blockchain = append(blockchain, block2)  
  
	block3 := NodeBlock("第三個區塊資料", blockchain[len(blockchain)-1].Hash)  
  
	blockchain = append(blockchain, block3)  
  
	fmt.Println(blockchain)  
}

至此,一個完整的區塊鏈實體結構就完成了。

結語

透過golang實現具體的區塊鏈結構,我們可以看出來,所謂的“去中心化”,並不是字面意義上的去掉中心,而是中心的多元化,任何節點都可以成為中心,任何中心也都不是持久化的,中心對每個節點不具備強制作用,只需要達成“少數服從多數”的共識即可。

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