区块链模型原理入门学习1——简易模型

  最近抽空学习一下区块链的设计原理，正在搭建一个非常简易的模型，上生产的模型肯定复杂的多，不过学习还是由简入难，逐步深入才行，一口吃不成胖子。

  我使用的是C#编写的。

 

  区块链的特点：

　　1.分布式记账，去中心化。

　　2.挖矿是按照平台规则通过大量计算对于平台算式反向求解的过程。

  当前，个人对于区块链的认识：区块链是一条链Chain,这条脸上有若干个数据块Block，每个Block里面都封装了三个部分：上一个块的哈希值PreHash、数据Data、当前块的哈希值ThisHash。

 

  计算哈希值使用Hash256计算，其特点：

　　1.不同长度的数据经过计算可得定长的字符串。

　　2.相同数据可以获得相同的Hash值，修改一个一个字符，Hash将大不相同，毫无规律可言，保证暂时的安全性（严谨地说）

 

  测试代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

namespace TestPrj
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Chain chain = new Chain();

            Block block1 = new Block("转账10元");
            chain.AddNewBlock(block1);
            Block block2 = new Block("转账30元");
            chain.AddNewBlock(block2);


            //查看当前数据链总共数据快数
            chain.ViewBlockCount();

            //查看所有数据链
            chain.ViewAllBlocks();

            //验证数据链
            Console.WriteLine(chain.Validate());

            //模拟篡改数据
            chain.Blocks[1].Prehash = "";

            //验证数据链
            Console.WriteLine(chain.Validate());
        }
    }
}

//数据块
public class Block
{
    //数据
    private string data;
    //前一个Block的hash
    private string prehash;
    //当前Block的hash
    private string curhash;
    public Block(string data)
    {
        this.prehash = "";
        this.data = data;
        this.curhash = "";
    }

    //注意:这里为了模拟篡改数据专门封装的字段
    public string Data { get => data; set => data = value; }
    public string Prehash { get => prehash; set => prehash = value; }
    public string Curhash { get => curhash; set => curhash = value; }

    //计算当前Block的Hash
    public string ComputeHash(string prehash)
    {
        this.prehash = prehash;
        return SHA256(this.data + this.prehash);
    }

    //Hash256计算
    public string SHA256(string str)
    {
        //如果str有中文，不同Encoding的sha是不同的！！
        byte[] SHA256Data = Encoding.UTF8.GetBytes(str);

        SHA256Managed Sha256 = new SHA256Managed();
        byte[] by = Sha256.ComputeHash(SHA256Data);

        return BitConverter.ToString(by).Replace("-", "").ToLower();
    }

    //显示Block数据
    public void ViewInfo()
    {
        Console.WriteLine("====");
        Console.WriteLine("[prehash]->" + this.prehash);
        Console.WriteLine("[data]->" + this.data);
        Console.WriteLine("[hash]->" + this.curhash);
    }
}

public class Chain
{
    private List<Block> blocks;

    public List<Block> Blocks { get => blocks; set => blocks = value; }

    public Chain()
    {
        this.blocks = new List<Block>();
        Block genesisBloc = new Block("源数据块");
        genesisBloc.Curhash = genesisBloc.ComputeHash("genesis");
        AddNewBlock(genesisBloc);
    }

    public void ViewBlockCount()
    {
        Console.WriteLine("当前数据块总数->" + this.blocks.Count);
    }

    //添加Block
    public void AddNewBlock(Block newblock)
    {
        //空链的情况
        if (this.blocks.Count == 0)
        {
            this.blocks.Add(newblock);
            newblock.Curhash = newblock.ComputeHash(newblock.Prehash);
            return;
        }
        /*链接新Block*/
        //新的Block的prehash是上一个block的curhash
        newblock.Prehash = this.blocks[this.blocks.Count - 1].Curhash;
        newblock.Curhash = newblock.ComputeHash(newblock.Prehash);
        /*添加新Block*/
        this.blocks.Add(newblock);
    }

    //查看所有Block
    public void ViewAllBlocks()
    {
        foreach (var item in this.blocks)
        {
            item.ViewInfo();
        }
    }

    //验证Chain
    public bool Validate()
    {
        //无任何数据块的情况
        if (this.blocks.Count == 0)
        {
            Console.WriteLine("[数据链异常]->数据链为空！");
            return false;
        }
        //只有源数据块的情况
        else if (this.blocks.Count == 1)
        {
            Console.WriteLine("验证完毕！");
            return true;
        }

        //遍历校验标志
        bool checkBlockSign = true;

        //遍历检查数据块，因为不检查源数据块，下标从1开始
        for (int checkBlockIndex = 1; checkBlockIndex < this.blocks.Count; checkBlockIndex++)
        {
            //检验curhash
            var checkBlock = this.blocks[checkBlockIndex];
            if (checkBlock.Curhash != checkBlock.ComputeHash(checkBlock.Prehash))
            {
                Console.WriteLine("[数据被篡改]->" + checkBlockIndex);
                checkBlockSign = false;
                break;
            }
            /*            //验证prehash
                        if (checkBlock.Prehash != this.blocks[checkBlockIndex - 1].Curhash)
                        {
                            Console.WriteLine("[数据链断裂]->" + checkBlockIndex);
                            checkBlockSign = false;
                            break;
                        }*/
        }
        Console.WriteLine("验证完毕！");
        return checkBlockSign;
    }
}

 

  代码运行：

  到这里，区块链的基础构建完成了。

  因为当前模型的数据结构构建真的不复杂，所以省略了代码构建的分析过程。

【学习是人类进步的阶梯】