浅析区块链

通过本文，你可以了解到：

• 区块链基础知识
• 动手写一个区块链范例
• 比特币基础知识
• 比特币POW共识算法

前言

自互联网问世以来，以中心化网络作为基石，各种新型的产业层出不穷。站在其对应面，去中心化网络应用，同样蓬勃发展，区块链技术，便是其中最耀眼的明星。

中心化网络

以我们生活中网购付款为例：客户=>支付服务商=>商家，支付服务商单方面掌握货币控制权，显然，客户和商家实际极其被动，整个支付流程也缺乏透明和公开。技术上有什么方式可以改善现状呢？答案：去中心化网络架构！

去中心化网络

还是回到网购支付范例中：交易的数据记录，在多个节点共存，可以理解到客户及商家都是独立节点，这样系统货币控制权(交易记录)就转到系统大多数人手中。

不同于中心化有“独立监管方”，在去中心化网络中，你可能有很多疑问：如何确保交易信息双方真实有效？各节点数据一致性及安全性呢？新增数据如何快速同步到每个节点？为了解决这些问题，区块链应运而生！

区块链

是一种不依赖第三方、通过自身分布式节点进行网络数据的存储、验证、传递和交流的一种技术方案

看完定义，我们先从基础切入，搭建一个小的区块链程式。

交易信息存储在区块内，每个区块包含基本信息：块索引、产生时间、数据块、当前hash，前一区块hash值。

cur_hash = hash (index + time + data + pre_hash)

注：cur_hash由当前区块信息+前一区块hash值组合而成，可以防止篡改。

我们根据上述定义和图解，实现区块链：

<?php

/**
 * 区块管理
 */
class block {
    public $index;
    public $time;
    public $data;
    public $rand_string;
    public $cur_hash;
    public $pre_hash;

    public function __construct($index, $time, $data, $rand_string, $pre_hash){
        $this->index = $index;
        $this->time = $time;
        $this->data = $data;
        $this->rand_string = $rand_string;
        $this->pre_hash = $pre_hash;
        // echo "索引：". $index ." 时间：". $time ." 块名". $name ." 数据：". $data ." 前一个块hash：". $pre_hash.PHP_EOL;
        $hash_str = $time.$name.$data.$rand_string.$pre_hash;
        $this->cur_hash = hash('sha256', $hash_str);
        // echo "当前模块的hash值：".$this->cur_hash.PHP_EOL;
    }
}

/**
 * 挖矿
 */
function miningBlock(block $block){
    $index = ++ $block->index;
    $time = time();
    $name = 'new block!';
    $data = '奥特曼获得12.5个比特币！';
    $rand_string = randomString();
    $new_block = new block($index, $time, $data, $rand_string, $block->cur_hash);
    return $new_block;
}

/**
 * 生成随机hash
 */
function randomString($len = 32){
    $characters = '0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
    $rand_string = '';
    for ($i = 0; $i < $len; $i++) {
        $rand_string .= $characters[rand(0, strlen($characters))];
    }
    return $rand_string;
}

/**
 * 验证新块
 */
function verifyHash(block $new_block){
    return true;
    // return is_numeric(substr($new_block->cur_hash, 0, 2)) ? true : false;
}

// 生成创世块
$pre_block = $first_block = new block(0, time(), 'its a secret！', 0, 0);
$block_chain = array();
$block_chain[] = $first_block;

$key = 5;
// 开始挖矿，尝试$key次
for ($i=0; $i < $key; $i++) {
    $new_block = miningBlock($pre_block);
    // 简化挖矿算法，若hash前两位是数字，则加入区块链
    if ($new_block && verifyHash($new_block)) {
        $block_chain[] = $new_block;
        $pre_block = $new_block;
    }
}
// 打印当前区块
echo "挖矿".$key."次，当前区块总数：".count($block_chain).PHP_EOL;
var_dump($block_chain);
?>

如果想对区块链有进一步了解，推荐这篇博文：《使用python一步步搭建自己的区块链》

接下来，我们以比特币为例，探讨区块链如何商业化落地，同时重点介绍POW共识算法。

比特币

是一种基于去中心化，采用点对点的网络与共识主动性，开放源代码，以区块链作为底层技术的加密货币

目标比特币已经稳定生成62万多个区块，我们先看一下比特币长什么样：传送门

好了，今天的分享就到这里，下一篇，会为大家介绍如何进行区块链应用开发。

参考资料：

《区块链入门教程》阮一峰