本文你将用Go(golang)语言创建自己的区块链、理解哈希函数是如何保持区块链的完整性、掌握如何创造并添加新的块、实现多个节点通过竞争生成块、通过浏览器来查看整个链、了解所有其他关于区块链的基础知识。
但是，文章中将不会涉及工作量证明算法（PoW）以及权益证明算法（PoS）这类的共识算法，同时为了让你更清楚得查看区块链以及块的添加，我们将网络交互的过程简化了，关于 P2P 网络比如“全网广播”这个过程等内容将在后续文章中补上。
开发环境
我们假设你已经具备一点 Go 语言的开发经验。在安装和配置 Go 开发环境后之后，我们还要获取以下一些依赖：
~$ go get github.com/davecgh/go-spew/spew
spew可以帮助我们在终端中中直接查看 struct 和 slice 这两种数据结构。
~$ go get github.com/gorilla/mux
Gorilla 的 mux 包非常流行， 我们用它来写 web handler。
~$ go get github.com/joho/godotenv
godotenv可以帮助我们读取项目根目录中的.env 配置文件，这样就不用将 http端口之类的配置硬编码进代码中了。比如像这样：
ADDR=8080
接下来，我们创建一个 main.go 文件。之后的大部分工作都围绕这个文件，开始写代码吧！
导入依赖包
我们将所有的依赖包以声明的方式导入进去：
package main
import (
"crypto/sha256"
"encoding/hex"
"encoding/json"
"io"
"log"
"net/http"
"os"
"time"
"github.com/davecgh/go-spew/spew"
"github.com/gorilla/mux"
"github.com/joho/godotenv"
)
数据模型
接着我们来定义一个结构体，它代表组成区块链的每一个块的数据模型：
type Block struct {
Index int
Timestamp string
BPM int
Hash string
PrevHash string
}
- Index 是这个块在整个链中的位置
- Timestamp 显而易见就是块生成时的时间戳
- Hash 是这个块通过 SHA256 算法生成的散列值
- PrevHash 代表前一个块的 SHA256 散列值
- BPM 每分钟心跳数，也就是心率
接着，我们再定义一个结构表示整个链，最简单的表示形式就是一个 Block 的 slice：
var Blockchain []Block
我们使用散列算法（SHA256）来确定和维护链中块和块正确的顺序，确保每一个块的 PrevHash 值等于前一个块中的 Hash 值，这样就以正确的块顺序构建出链：
 string {
record := string(block.Index) + block.Timestamp + string(block.BPM) + block.PrevHash
h := sha256.New()
h.Write([]byte(record))
hashed := h.Sum(nil)
return hex.EncodeToString(hashed)
}
这个 calculateHash 函数接受一个块，通过块中的 Index，Timestamp，BPM，以及 PrevHash 值来计算出 SHA256 散列值。接下来我们就能编写一个生成块的函数：
func generateBlock(oldBlock Block, BPM int) (Block, error) {
var newBlock Block
t := time.Now()
newBlock.Index = oldBlock.Index + 1
newBlock.Timestamp = t.String()
newBlock.BPM = BPM
newBlock.PrevHash = oldBlock.Hash
newBlock.Hash = calculateHash(newBlock)
return newBlock, nil
}
其中，Index 是从给定的前一块的 Index 递增得出，时间戳是直接通过 time.Now() 函数来获得的，Hash 值通过前面的 calculateHash 函数计算得出，PrevHash 则是给定的前一个块的 Hash 值。
校验块
搞定了块的生成，接下来我们需要有函数帮我们判断一个块是否有被篡改。检查 Index 来看这个块是否正确得递增，检查 PrevHash 与前一个块的 Hash 是否一致，再来通过 calculateHash 检查当前块的 Hash 值是否正确。通过这几步我们就能写出一个校验函数：
func isBlockValid(newBlock, oldBlock Block) bool {
if oldBlock.Index+1 != newBlock.Index {
return false
}
if oldBlock.Hash != newBlock.PrevHash {
return false
}
if calculateHash(newBlock) != newBlock.Hash {
return false
}
return true
}
除了校验块以外，我们还会遇到一个问题：两个节点都生成块并添加到各自的链上，那我们应该以谁为准？这里的细节我们留到下一篇文章， 这里先让我们记住一个原则：始终选择最长的链：
通常来说，更长的链表示它的数据（状态）是更新的，所以我们需要一个函数能帮我们将本地的过期的链切换成最新的链：
func replaceChain(newBlocks []Block) {
if len(newBlocks) > len(Blockchain) {
Blockchain = newBlocks
}
}
到这一步，我们基本就把所有重要的函数完成了。接下来，我们需要一个方便直观的方式来查看我们的链，包括数据及状态。通过浏览器查看 web 页面可能是最合适的方式！
Web 服务
我猜你一定对传统的 web 服务及开发非常熟悉，所以这部分你肯定一看就会。
借助 Gorilla/mux 包，我们先写一个函数来初始化我们的 web 服务：
func run() error {
mux := makeMuxRouter()
httpAddr := os.Getenv("ADDR")
log.Println("Listening on ", os.Getenv("ADDR"))
s := &http.Server{
Addr: ":" + httpAddr,
Handler: mux,
ReadTimeout: 10 * time.Second,
WriteTimeout: 10 * time.Second,
MaxHeaderBytes: 1 << 20,
}
if err := s.ListenAndServe(); err != nil {
return err
}
return nil
}
其中的端口号是通过前面提到的 .env 来获得，再添加一些基本的配置参数，这个 web 服务就已经可以 listen and serve 了！
接下来我们再来定义不同 endpoint 以及对应的 handler。例如，对“/”的 GET 请求我们可以查看整个链，“/”的 POST 请求可以创建块。
func makeMuxRouter() http.Handler {
muxRouter := mux.NewRouter()
muxRouter.HandleFunc("/", handleGetBlockchain).Methods("GET")
muxRouter.HandleFunc("/", handleWriteBlock).Methods("POST")
return muxRouter
}
GET 请求的 handler：
func handleGetBlockchain(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
bytes, err := json.MarshalIndent(Blockchain, "", " ")
if err != nil {
http.Error(w, err.Error(), http.StatusInternalServerError)
return
}
io.WriteString(w, string(bytes))
}
为了简化，我们直接以 JSON 格式返回整个链，你可以在浏览器中访问 localhost:8080 或者 127.0.0.1:8080 来查看（这里的8080就是你在 .env 中定义的端口号 ADDR）。
POST 请求的 handler 稍微有些复杂，我们先来定义一下 POST 请求的 payload：
type Message struct {
BPM int
}
再看看 handler 的实现：
func handleWriteBlock(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
var m Message
decoder := json.NewDecoder(r.Body)
if err := decoder.Decode(&m); err != nil {
respondWithJSON(w, r, http.StatusBadRequest, r.Body)
return
}
defer r.Body.Close()
newBlock, err := generateBlock(Blockchain[len(Blockchain)-1], m.BPM)
if err != nil {
respondWithJSON(w, r, http.StatusInternalServerError, m)
return
}
if isBlockValid(newBlock, Blockchain[len(Blockchain)-1]) {
newBlockchain := append(Blockchain, newBlock)
replaceChain(newBlockchain)
spew.Dump(Blockchain)
}
respondWithJSON(w, r, http.StatusCreated, newBlock)
}
我们的 POST 请求体中可以使用上面定义的 payload，比如：
{"BPM":75}
还记得前面我们写的 generateBlock 这个函数吗？它接受一个“前一个块”参数，和一个 BPM 值。POST handler 接受请求后就能获得请求体中的 BPM 值，接着借助生成块的函数以及校验块的函数就能生成一个新的块了！
除此之外，你也可以：
- 使用spew.Dump 这个函数可以以非常美观和方便阅读的方式将 struct、slice 等数据打印在控制台里，方便我们调试。
- 测试 POST 请求时，可以使用 POSTMAN 这个 chrome 插件，相比 curl它更直观和方便。
POST 请求处理完之后，无论创建块成功与否，我们需要返回客户端一个响应：
func respondWithJSON(w http.ResponseWriter, r *http.Request, code int, payload interface{}) {
response, err := json.MarshalIndent(payload, "", " ")
if err != nil {
w.WriteHeader(http.StatusInternalServerError)
w.Write([]byte("HTTP 500: Internal Server Error"))
return
}
w.WriteHeader(code)
w.Write(response)
}
快要大功告成了。
接下来，我们把这些关于区块链的函数，web 服务的函数“组装”起来：
func main() {
err := godotenv.Load()
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
go func() {
t := time.Now()
genesisBlock := Block{0, t.String(), 0, "", ""}
spew.Dump(genesisBlock)
Blockchain = append(Blockchain, genesisBlock)
}()
log.Fatal(run())
}
这里的 genesisBlock （创世块）是 main 函数中最重要的部分，通过它来初始化区块链，毕竟第一个块的 PrevHash 是空的。
哦耶！完成了
可以从这里获得完整的代码：Github repo
让我们来启动它：
~$ go run main.go
在终端中，我们可以看到 web 服务器启动的日志信息，并且打印出了创世块的信息：
接着我们打开浏览器，访问 localhost:8080 这个地址，我们可以看到页面中展示了当前整个区块链的信息（当然，目前只有一个创世块）：
接着，我们再通过 POSTMAN 来发送一些 POST 请求：
刷新刚才的页面，现在的链中多了一些块，正是我们刚才生成的，同时你们可以看到，块的顺序和散列值都正确。
总结
刚刚我们完成了一个自己的区块链，虽然很简单（陋），但它具备块生成、散列计算、块校验等基本能力。接下来你就可以继续深入的学习 区块链的其他重要知识，比如工作量证明、权益证明这样的共识算法，或者是智能合约、Dapp、侧链等等。
目前这个实现中不包括任何 P2P 网络的内容，我们会在下一篇文章中补充这部分内容，当然，我们鼓励你在这个基础上自己实践一遍！
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