欢迎各位的到来,匿名科技专业开发区块链项目,为您定制专业的区块链解决方案!
当前位置: > 认识区块链 > 正文

区块链可以用哪些语言开发?

2019-01-15 10:48:08 认识区块链

比特币的大热,使得区块链开始崭露头角。比特币的热度下去之后,区块链就开始真正的大展拳脚。如今区块链技术一直备受人们关注,那么做区块链开发要使用什么编程语言呢?今天小编就为大家细细讲解一番。

区块链开发语言

区块链是一种新的编程思想,开发区块链可以使用任何一种语言。常用的开发语言有C++、Java、javascript、python、Go。那么哪种语言,是最适合用来做区块链开发的呢?我们来一起分析一下。

比特币系统使用C++开发。学习比特币系统仅仅用于学习区块链原理,很难在比特币系统上进行继续开发。学习比特币原理时可以使用Java、javascript、python、Go任何一种语言。

以太坊系统,官方推出了C++开发版本和Go开发版本。要在以太坊平台上开发智能合约,官方建议使用Solididy语言,该语言类似Javascript。如果开发DApp,可以采用C++、Go、Python、Java开发。

超级账本中的Fabric系统是用Go语言开发的。学习Fabric开发,可以使用Go和Java语言。

从以上的信息我们可以判断出,做区块链开发最好使用Go语言和javascript语言。但是对于没有学习过开发语言的小白们来说,Go语言会更加合适,因为Go语言与Java语言相比较,学习难度会更低一些,新手学习起来更容易上手。那么Go语言是一种什么样的语言呢?我们一起来了解了解。

Go语言

Go语言由“Unix之父”肯.汤普森开发,在2007年9月该语言正式命名为Go,2012年3月份正式发布第一个版本。在2018年5月份的TIOBE语言排行榜上占据第14名的地位。Go语言是为了了解分布式计算,是云计算领域的新兴语言。而区块链是典型的分布式数据存储系统,使用Go语言是做区块链开发最好的选择。Go语言的编译和运行速度在众多编程语言中遥遥领先。Go语言中提供的丰富的标准库,让学习成本低于Java;Go语言被预测会成为未来编程语言的前三甲(Java、C++、Go)。说了这么多,那么Go语言的代码编写到底是怎么样的呢?我们下面一起来看看。

Go语言开发区块链的实操代码

下面的文中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”这个过程本文就不做详细说明了。

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包(别人编写好的程序):

~$ 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。

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:

散列和生成新块

我们为什么需要散列?主要是两个原因:

在节省空间的前提下去唯一标识数据。散列是用整个块的数据计算得出,在我们的例子中,将整个块的数据通过 SHA256 计算成一个定长不可伪造的字符串。

维持链的完整性。通过存储前一个块的散列值,我们就能够确保每个块在链中的正确顺序。任何对数据的篡改都将改变散列值,同时也就破坏了链。以我们从事的医疗健康领域为例,比如有一个恶意的第三方为了调整“人寿险”的价格,而修改了一个或若干个块中的代表不健康的 BPM 值,那么整个链都变得不可信了。

我们接着写一个函数,用来计算给定的数据的 SHA256 散列值:

func calculateHash(block Block) 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 页面是我们最常用的方式之一。

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)

}

快要完成了。

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。

完成

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。

 

这个简单(陋)区块链,就被我们完成了。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。
以上就是本文是所有内容。

 


网站简介匿名科技
本网站有各类区块链行业资讯分享、技术产品介绍以及产品白皮书。

标签