D~DIDI~DIDIDI!!!!

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区块链学习一:区块链

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最近在刷CTF web题目的时候，涉及到了区块链相关的题目，然而自己对区块链的认识也仅限于BTC是和区块链有关的，于是赶紧找了点大佬的文章开始阅读并学习，也在大佬的基础上自己重新记录了一下笔记，按照自己的一些理解记录下来，先贴出大佬的链接，我的这个博客，也将和大佬的文章一样，分成四篇来写（其实就是太菜，只能跟着大佬的思路走）

大佬的链接

从零开始构建一个区块链 (一)：区块链

从零开始构建一个区块链 (二)：工作量证明

从零开始构建一个区块链 (三)：API

从零开始构建一个区块链 (四)：共识

正文

一、区块(Block)

区块是构建区块链的基本单位。一个区块至少要包含以下信息：

  • Index：区块在区块链中的位置；
  • timestamp：区块产生的时间；
  • transaction：区块包含得交易；
  • previousHash：前一个区块得Hash值；
  • Hash：当前区块的Hash值；

区块链不可篡改特征有最后两个属性保证，previousHash和Hash是区块链的关键

根据这些，开始构造一个Block类

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const SHA = reqire('crypto-js/sha256');
class Block{
  constructor(index, timestap){
    this.index = index;
    this.timestap = timestap;
    this.transactions = [];
    this.previousHash = '';
    this.Hash = '';
  }
  calculateHash(){
  	return SHA256(this.index + this.previousHash + this.timestap + JSON.stringify(this.transactions)).tostring();
  }
  
  addNewTransaction(sender, recipient, amount){
    this.transactions.push({
      sender,
      recipient,
      amount
    })
  }
  getTransactions(){
    return this.transactions;
  }

在这串js代码中，使用了crypto-js里的SHA256来作为区块的Hash算法，这也是比特币的中使用的算法，transactions为一系列交易对象的列表，每笔交易的格式为：

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{
  sender: sender,
  recipient: recipient,
  amount: amount
}

calculateHash方法根据当前区块的信息计算出Hash的值

二、区块链(Blockchain)

区块链构建好后，就需要把多个区块组成一个区块链。

一个区块链就是一个列表，列表里的每个元素就是一个区块。

区块链需要一个创世区块(Genesis Block),这是需要手工生成的区块链的第一个区块

生成区块链的代码：

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class Blockchain{

  constructor(){
    this.chain = [this.createGenesisBlock()];
  }

  createGenesisBlock(){//创建创世块
    const genesisBlock = new Block(0, "01/11/2019");
    genesisBlock.previousHash = '0';
    genesisBlock.addNewTransaction('xianyu','five',520);
   return genesisBlock;
  }

  getLastestBlock(){
    return this.chain[this.chain.length - 1];
  }

  addBlock(newBlock){
    newBlock.previousHash = this.getLastestBlock().hash;
    newBlock.hash = newBlock.calculateHash();
    this.chain.push(newBlock);
  }

  isChainValid(){
    for(let i = 1; i < this.chain.length; i++){
      const currentBlock = this.chain[i];
      const previousBlock = this.chain[i - 1];
      if(currentBlock.hash !== currentBlock.calculateHash()){
       return false;
      }
      if(currentBlock.previousHash !== previousBlock.hash){
        return false;
      }
    }
    return true;
  }
}

在Blockchain这个类中，我们实现了一个创建创世块的方法，因为创世块是没有前面的区块的，所以创世块的previousHash设置为0，我这里给得值事xianyu给five发了520块钱，这样就产生了一笔交易并记录到了创世块之中，之后再把创世块添加到构造函数中，这样区块链中就包含一个创世区块了，getLastBlock和addBlock分别是取得最后一个区块链和添加一个区块链。isChainValid方法是用来检测区块链是否有效的。如果已经添加到区块链的区块发生了变化(被篡改)，那么这个方法就会返回false

三、测试区块链

前面的内容已经完成了一个区块链，现在我们需要想区块链中添加两个完整的区块。并尝试修改区块信息来展示区块链的不可篡改特性。

先创建一个名字叫做xianyuCoin的区块链，使用Blockchain类建立一个新的对象，此时它应该只包含创世区块。

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const xianyuCoin= new Blockchain();
console.log(JSON.stringify(xianyuCoin.chain, undefined, 2));

使用node.js运行这个js文件，可以得到如下数据

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{

"index": 0,

"timestamp": "01/11/2019",

"transactions": [

{

"sender": "xianyu",

"recipient": "five",

"amount": 520

}

],

"previousHash": "0",

"hash": "43425ab92a78af0d03a6d869cb5dc9757feb7f5c0ae85e25e476617a4a94eab0"

}

接着，再新建两个新的区块，依次添加到这个区块链中

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block1 = new Block('1', '02/11/2019');
block1.addNewTransaction('didi','haha',100);
xianyuCoin.addBlock(block1);

block2 = new Block('2','03/11/2019');
block2.addNewTransaction('QQ', 'TIM', 10000);
xianyuCoin.addBlock(block2);

console.log(JSON.stringify(testCoin.chain, undefined, 2));//log输出json数据

运行js，得到一下JSON数据

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{
"index": 0,
"timestamp": "01/11/2019",
"transactions": [
{
"sender": "xianyu",
"recipient": "five",
"amount": 520
}
],
"previousHash": "0",
"hash": "43425ab92a78af0d03a6d869cb5dc9757feb7f5c0ae85e25e476617a4a94eab0"
},

{
"index": "1",
"timestamp": "02/11/2019",
"transactions": [
{
"sender": "didi",
"recipient": "haha",
"amount": 100
}
],
"previousHash": "43425ab92a78af0d03a6d869cb5dc9757feb7f5c0ae85e25e476617a4a94eab0",
"hash": "4b0c3391a9a40563b10238dc35983b2c3c9b20460d4bba9da7084ef2c40844a0"
},
{
"index": "2",
"timestamp": "03/11/2019",
"transactions": [
{
"sender": "QQ",
"recipient": "TIM",
"amount": 10000
}
],
"previousHash": "4b0c3391a9a40563b10238dc35983b2c3c9b20460d4bba9da7084ef2c40844a0",
"hash": "4013ade9b04e1fc8c70f63866e1f7555ab56f71828d287e5bda52288e759c9fd"
}

现在我们的xianyuCoin已经拥有了3个区块，且第二和第三个区块的previousHash值都是上一个区块的Hash值，第一个区块为创世区块所以它的previousHash的值为0；

这个时候我们可以使用前面写好的isChainValid()方法去检验区块链的有效性

加一行：console.log(xianyuCoin.isChainValid());

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执行程序验证成功

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接下来，检测区块链的防篡改特性

我们对区块链的第一个区块的交易信息进行修改，这里篡改为didi只给了haha一元钱

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block1.transactions[0].amount = 1;
console.log(block1.getTransactions());

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这里已经将信息修改成功

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我们在对区块链进行检测

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可以看到检测失败，证明区块链已被篡改

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我们从这个区块链的实现方式来分析，最开始didi给了haha100块，计算并赋值给了Hash，当我们把100块修改为1块的时候，通过calculateHash方法计算出的Hash值已经发生了变化，和区块中Hash的值不同，于是返回false，区块已被篡改，也就是这段代码的作用：

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这时候，又考虑再修改amount时同时将区块的Hash值也一起修改，并执行检测方法

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程序再次返回false

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这时候，每一个区块都存储了上一个区块的Hash值，也就是previousHash，当我们将100块改为1块并将当前区块的的Hash值也进行修改的时候，当前区块的Hash值便发生了变化，但是它后面一个区块，也就是block2所存储的previousHash的值并没有发生变化和当前块的Hash值进行比较，两者不同，便返回false，区块已被篡改，也就是这段代码的作用

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第一篇就到这里

源码地址

2019052010