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如何用 Java 编写一个简单的区块链(上)

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区块链,作为近年广受关注的尖端科技,如一轮明日之星,照亮各行各业。其非仅为技术概念,更是对传统信任模式的革新。区块链的精髓在于其独特架构:由众多互联区块组成,每个区块均载有重要信息。如此设计,使得区块链在保障数据安全和公开的同时,开创全新信息共享模式。本篇将详细阐述构建区块链的工艺流程,揭示其中隐藏的神秘和诱人之处。

一、封装区块对象

在封装区块对象过程中,数字签名发挥关键作用,其既作为区块"身份证",又锚定上一区块来源,保证信息的连续及完整性。每个新产生区块,皆利用前一区块数字签名与自身数据生成立即独有的哈希值。任何修改数据均会致使哈希值变化,从而干扰整个区块链的完整性与可用性。此外,此种设计充分提高数据安全程度,进一步增强公众对区块链的信任感。

二、封装工具类

在构建区块链系统时,不可或缺的组成部分即是封装工具类。其目的在于为区块链创建及管理提供便利而有效的技术支持。例如,我们可设计诸如处理哈希值运算,生成数字签名等各类工具类。这样不仅能将繁琐的逻辑简化为易于理解的形式,还能使区块链的建设过程更为流畅。

除此之外,工具体系亦能协助实施基本认证程序,如审查区块链的完整性与效益性等关键特征。通过对哈希值进行比较分析,便可快捷地识别出当前区块链是否遭受过篡改。这种严谨的认证机制既确保了区块链的安全稳定性,同时也使使用者在操作过程中感到放心。正是由于这些实用工具的存在,使得区块链的构建不再是遥不可及的梦想,而成为了现实生活中的实际应用。

三、主函数,开始创建区块链

package com.pibigstar.blockchain;
import java.util.Date;
/**
 * 封装区块对象
 * @author pibigstar
 *
 */
public class Block {
	
	public String hash;
	//上一个区块的hash值
	public String previousHash; 
	//每个区块存放的信息,这里我们存放的是一串字符串
	private String data; 
	//时间戳
	private long timeStamp; 
	//挖矿者的工作量证明
	private int nonce;
	
	//构造  
	public Block(String data,String previousHash ) {
		this.data = data;
		this.previousHash = previousHash;
		this.timeStamp = new Date().getTime();
		//根据previousHash、data和timeStamp产生唯一hash
		this.hash = calculateHash(); 
	}
	
	//基于上一块的内容计算新的散列
	public String calculateHash() {
		String calculatedhash = StringUtil.applySha256( 
				previousHash  
				Long.toString(timeStamp)  
				Integer.toString(nonce)   
				data 
				);
		return calculatedhash;
	}
	
	//挖矿
	public void mineBlock(int difficulty) {
		//目标值,difficulty越大,下面计算量越大
		String target = StringUtil.getDificultyString(difficulty);
		//difficulty如果为5,那么target则为 00000
		while(!hash.substring( 0, difficulty).equals(target)) {
			nonce   ;
			hash = calculateHash();
		}
		System.out.println("创建区块:"   hash);
	}
	
}

当我们成功完成对区块对象及工具类的封装后,下一步便是对主函数的精心设计。主函数乃整个区块链建立过程的心脏,肩负起各模块协同工作以产出完整区块链的重任。在主函数内,初步需要设立一创世区块为区块链的发源地。随后通过持续增添新区块来使区块链逐渐延伸壮大。

创建区块链的历程既复杂又富有挑战性,同时也充满乐趣。随着每个新区块的建立,都展现出对首个区块的传承与发展。在此过程中,我们并非仅仅是处理数据,而是在构架新型的信任框架。每次区块链的升级,都是对未来的郑重承诺。正是这种持续的创新和探索精神,使得区块链成为一个充满活力且引人注目的领域。

四、运行结果的惊喜

package com.pibigstar.blockchain;
import java.security.MessageDigest;
import com.google.gson.GsonBuilder;
/**
 * 工具类
 * 创建数字签名、返回JSON格式数据、返回难度字符串目标
 * @author pibigstar
 *
 */
public class StringUtil {
	
	//将Sha256应用到一个字符串并返回结果 
	public static String applySha256(String input){
		
		try {
			MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
			byte[] hash = digest.digest(input.getBytes("UTF-8"));
	        
			StringBuffer hexString = new StringBuffer();
			for (int i = 0; i < hash.length; i  ) {
				String hex = Integer.toHexString(0xff & hash[i]);
				if(hex.length() == 1) hexString.append('0');
				hexString.append(hex);
			}
			return hexString.toString();
		}
		catch(Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}
	}
	
	//返回JSON格式数据
	public static String getJson(Object o) {
		return new GsonBuilder().setPrettyPrinting().create().toJson(o);
	}
	
	//返回难度字符串目标,与散列比较。难度5将返回“00000”  
	public static String getDificultyString(int difficulty) {
		return new String(new char[difficulty]).replace('\0', '0');
	}
	
	
}

在构建成功区块链之后,所产生的运行效果常常带给人们意料之外的惊喜。每块区块作为单独节点存在,共同构筑了完整的链条结构。经过深入剖析,信息流动和变革尽显无疑。正是因为透明度极高,每个参与方均可检验数据真实性,从而提升了整体系统的可信度。

在此过程中,实施成果为我们提供了深度优化的契机。通过深入剖析区块链数据,我们能够识别潜在问题,进而进行针对性的调整和完善。这一动态反馈机制,不仅显著提高了区块链的性能,更为其未来发展奠定了坚实基础。每次运行都代表着对技术的挑战与突破,引领我们在探索之路上砥砺前行。

五、项目地址与未来展望

package com.pibigstar.blockchain;
import java.util.ArrayList;
import com.google.gson.GsonBuilder;
/**
 * 创建区块链
 * @author pibigstar
 *
 */
public class BlockChain{
	//存放所有的区块集合
	public static ArrayList
  
    blockchain = new ArrayList
   
    (); public static int difficulty = 5;//挖矿的难度,数字越大越难 public static void main(String[] args) { System.out.println("正在创建第一个区块链....... "); addBlock(new Block("我是第一个区块链", "0"));//创世块 System.out.println("正在创建第二个区块链....... "); addBlock(new Block("我是第二个区块链",blockchain.get(blockchain.size()-1).hash)); System.out.println("正在创建第三个区块链......."); addBlock(new Block("我是第三个区块链",blockchain.get(blockchain.size()-1).hash)); System.out.println("区块链是否有效的: "   isChainValid()); String blockchainJson = StringUtil.getJson(blockchain); System.out.println(blockchainJson); } /** * 检查区块链的完整性 * @return */ public static Boolean isChainValid() { Block currentBlock; Block previousBlock; String hashTarget = new String(new char[difficulty]).replace('\0', '0'); //循环区块链检查散列: for(int i=1; i < blockchain.size(); i  ) { currentBlock = blockchain.get(i); previousBlock = blockchain.get(i-1); //比较注册散列和计算散列: if(!currentBlock.hash.equals(currentBlock.calculateHash()) ){ System.out.println("Current Hashes not equal"); return false; } //比较以前的散列和注册的先前的散列 if(!previousBlock.hash.equals(currentBlock.previousHash) ) { System.out.println("Previous Hashes not equal"); return false; } //检查哈希是否被使用 if(!currentBlock.hash.substring( 0, difficulty).equals(hashTarget)) { System.out.println("这个区块还没有被开采。。。"); return false; } } return true; } /** * 增加一个新的区块 * @param newBlock */ public static void addBlock(Block newBlock) { newBlock.mineBlock(difficulty); blockchain.add(newBlock); } } 
   
  

最终,区块链诞生并不仅限于技术层面,更展现出未来的无限可能。我们可通过共享创建的优秀区块链项目,吸引众多人才投入这一创新广阔的领域。在此过程中,各方可共同研讨、积累经验,以助力区块链技术的持续进步。

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