從0到1簡易區塊鏈開發手冊V0.1
從0到1簡易區塊鏈開發手冊V0.2-創建錢包
https://blog.51cto.com/clovemfong/2161923
從0到1簡易區塊鏈開發手冊V0.3-數據持久化與創世區塊
https://blog.51cto.com/clovemfong/2162169
從0到1簡易區塊鏈開發手冊V0.4-實現轉賬交易的思路分析
https://blog.51cto.com/clovemfong/2163057
從0到1簡易區塊鏈開發手冊V0.5-實現餘額查詢
https://blog.51cto.com/clovemfong/2163109
從0到1簡易區塊鏈開發手冊V0.6-實現打印區塊
https://blog.51cto.com/clovemfong/2163211前言
這是我這段時間學習區塊鏈開發以來打造的第一個區塊鏈平臺，之所以叫做簡易區塊鏈，是因爲它確實比較簡易，僅僅是實現了底層的一些功能，不足以作爲一個真正的公鏈使用，但通過學習，我們能夠通過代碼更加理解比特幣白皮書中描述的各種比特幣原理，區塊鏈世界，無論是研究理論的，還是實戰開發的，甚至炒幣玩資本的，都離不開比特幣的影子，區塊鏈技術畢竟是從比特幣中剝離抽象而來，所以，作爲一個技術人員，無論是研究以太坊，超級賬本，甚至是各種公鏈，包括某些山寨公鏈，都需要先去理解比特幣原理，而對於開發者而言，理解原理最好的方式就是將其通過代碼實現，當然，我們這裏實現的一些原理只是應用實戰範圍之內可以實現的，比如橢圓加密算法，我們要實現的只是使用橢圓加密去實現某些加密功能，而非用代碼去實現一個完整的橢圓加密代碼庫，這個不再本文的討論範圍內，所以本文面向的羣體是:
- 對比特幣原理不瞭解，但沒時間看太多的資料文獻的初學者
- 對比特幣原理有所瞭解，但是停留在理論階段的研究者
- 沒有對比特幣進行研究，想直接研究以太坊，超級賬本的實戰者(大神除外)
- 對Golang熟悉，但是不知道如何入手區塊鏈的開發者或者是像我一樣的運維 :-)
本文中，我們先通過命令行的方式演示區塊鏈的工作流程以及相關原理，涉及到比較重要的內容，比如Sha256哈希，橢圓加密，Base58編碼等內容，我會根據時間以及後期的工作情況進行適當調整，這注定是一個短期內沒有結尾的故事。
爲表尊敬，寫在前面，建議先閱讀該文檔
本文的學習資料來自這位liuxhengxu前輩翻譯的資料
能將資料翻譯得如此完美，相比其技術功能也是相當深厚的，感謝分享
建議大家可以先看該資料後再來看我的這系列文章，否則可能會有一些難度，由於該資料是通過循序漸進的方式進行版本迭代，慢慢引導開發者不斷對原有的代碼進行優化，拓展，非常認真並細心，希望大家時間充裕的時候以及對某些本文並未寫清楚的地方，強烈建議閱讀該資料。
本文在此基礎上進行了一些修改(談不上改進)，我摒棄一些過於基礎的以及後期需要大量重構的代碼，直接通過該項目的執行流程進行代碼分析，這樣可以稍微節省一些大家的時間，把有限的精力放在對業務有更大提升的技術研究上。
一. 功能描述
Usage:
createwallet
-- 創建錢包
getaddresslists
-- 獲取所有的錢包地址
createblockchain -address address
-- 創建創世區塊
send -from SourceAddress -to DestAddress -amount Amount
-- 轉賬交易
printchain
-- 打印區塊
getbalance -address address
-- 查詢餘額本文圍繞着幾個功能進行講解
-
創建錢包
通過橢圓加密算法創建錢包地址
-
獲取錢包地址
獲取區塊鏈中所有的錢包地址
-
創建創世區塊
實現創世區塊的創建，並生成區塊鏈
-
實現轉賬交易
通過轉賬交易，生成區塊，並存入區塊鏈
-
打印區塊
打印出所有的區塊信息，實現轉賬交易的溯源
-
查詢餘額
查詢出對應錢包的餘額狀態
隨着代碼的不斷完善，我們將會對以上進行改進，並提供更多的功能點進行分析探討，我們先通過下圖簡單演示一下如上功能
關於效果圖，大家先大致看下即可，不需要刻意研究，在後期的課程中都會涉及。
二. 實現命令行功能
1.定義結構體
定義一個空結構體
type CLI struct {
}2.結構體方法
重要！初學者必看
這裏提到的結構體方法並不是真正實現功能的方法，而是命令行對象的方法，這些方法中會調用實際的功能對象方法進行功能實現,在本章節中，創建結構體方法即可，功能代碼可以爲空，如:
例子:
func (cli *CLI) CreateWallet() {
}
func (cli *CLI) GetAddressLists() {
}
.....其他的可以在後期逐步實現，爲了讓有基礎的同學對項目整體提前有些印象，所以，代碼內容我直接複製粘貼進來，不做刪減，在後期的內容中，會逐步涉及到每個調用的對象方法或者函數的作用。
2.1 創建錢包CreateWallet
func (cli *CLI) CreateWallet() {
_, wallets := GetWallets() //獲取錢包集合對象
wallets.CreateNewWallets() //創建錢包集合
}2.2 獲取錢包地址GetAddressLists
func (cli *CLI) GetAddressLists() {
fmt.Println("錢包地址列表爲:")
//獲取錢包的集合，遍歷，依次輸出
_, wallets := GetWallets() //獲取錢包集合對象
for address, _ := range wallets.WalletMap {
fmt.Printf("\t%s\n", address)
}
}2.3 創建創世區塊CreateBlockChain
func (cli *CLI) CreateBlockChain(address string) {
CreateBlockChainWithGenesisBlock(address)
bc :=GetBlockChainObject()
if bc == nil{
fmt.Println("沒有數據庫")
os.Exit(1)
}
defer bc.DB.Close()
utxoSet:=&UTXOSet{bc}
utxoSet.ResetUTXOSet()
}2.4 創建轉賬交易Send
func (cli *CLI) Send(from, to, amount []string) {
bc := GetBlockChainObject()
if bc == nil {
fmt.Println("沒有BlockChain，無法轉賬。。")
os.Exit(1)
}
defer bc.DB.Close()
bc.MineNewBlock(from, to, amount)
//添加更新
utsoSet :=&UTXOSet{bc}
utsoSet.Update()
}2.5 查詢餘額GetBalance
func (cli *CLI) GetBalance(address string) {
bc := GetBlockChainObject()
if bc == nil {
fmt.Println("沒有BlockChain，無法查詢。。")
os.Exit(1)
}
defer bc.DB.Close()
//total := bc.GetBalance(address,[]*Transaction{})
utxoSet :=&UTXOSet{bc}
total:=utxoSet.GetBalance(address)
fmt.Printf("%s,餘額是：%d\n", address, total)
}2.6 打印區塊PrintChains
func (cli *CLI) PrintChains() {
//cli.BlockChain.PrintChains()
bc := GetBlockChainObject() //bc{Tip,DB}
if bc == nil {
fmt.Println("沒有BlockChain，無法打印任何數據。。")
os.Exit(1)
}
defer bc.DB.Close()
bc.PrintChains()
}3. 相關函數
3.1 判斷參數是否合法 isValidArgs
func isValidArgs() {
if len(os.Args) < 2 {
printUsage()
os.Exit(1)
}
}判斷終端命令是否有參數輸入，如果沒有參數，則提示程序使用說明，並退出程序
3.2 程序使用說明
func printUsage() {
fmt.Println("Usage:")
fmt.Println("\tcreatewallet\n\t\t\t-- 創建錢包")
fmt.Println("\tgetaddresslists\n\t\t\t-- 獲取所有的錢包地址")
fmt.Println("\tcreateblockchain -address address\n\t\t\t-- 創建創世區塊")
fmt.Println("\tsend -from SourceAddress -to DestAddress -amount Amount\n\t\t\t-- 轉賬交易")
fmt.Println("\tprintchain\n\t\t\t-- 打印區塊")
fmt.Println("\tgetbalance -address address\n\t\t\t-- 查詢餘額")
}3.3 JSON解析的函數
func JSONToArray(jsonString string) []string {
var arr [] string
err := json.Unmarshal([]byte(jsonString), &arr)
if err != nil {
log.Panic(err)
}
return arr
}通過該函數將JSON字符串格式轉成字符串數組，用於在多筆轉賬交易中實現同時多個賬戶進行兩兩轉賬的功能。
3.4 校驗地址是否有效
func IsValidAddress(address []byte) bool {
//step1：Base58解碼
//version+pubkeyHash+checksum
full_payload := Base58Decode(address)
//step2：獲取地址中攜帶的checkSUm
checkSumBytes := full_payload[len(full_payload)-addressCheckSumLen:]
versioned_payload := full_payload[:len(full_payload)-addressCheckSumLen]
//step3：versioned_payload，生成一次校驗碼
checkSumBytes2 := CheckSum(versioned_payload)
//step4：比較checkSumBytes，checkSumBytes2
return bytes.Compare(checkSumBytes, checkSumBytes2) == 0
}以下三個功能實現之前需要先調用該函數進行地址校驗
- 創建創世區塊
- 轉賬交易
- 查詢餘額
4.命令行主要方法Run
Usage:
createwallet
-- 創建錢包
getaddresslists
-- 獲取所有的錢包地址
createblockchain -address address
-- 創建創世區塊
send -from SourceAddress -to DestAddress -amount Amount
-- 轉賬交易
printchain
-- 打印區塊
getbalance -address address
-- 查詢餘額我們將如上功能展示的實現功能寫在Run方法中，實現命令行功能的關鍵是瞭解os.Args與flag
關於這兩個功能，此處不再贅述，否則篇幅會無限臃腫。
代碼塊均在方法體Run中，下文將分步驟對代碼實現進行體現
func (cli *CLI) Run() {
}4.1 判斷命令行參數是否合法
isValidArgs()4.2 創建flagset命令對象
createWalletCmd := flag.NewFlagSet("createwallet", flag.ExitOnError)
getAddresslistsCmd := flag.NewFlagSet("getaddresslists", flag.ExitOnError)
CreateBlockChainCmd := flag.NewFlagSet("createblockchain", flag.ExitOnError)
sendCmd := flag.NewFlagSet("send", flag.ExitOnError)
printChainCmd := flag.NewFlagSet("printchain", flag.ExitOnError)
getBalanceCmd := flag.NewFlagSet("getbalance", flag.ExitOnError)
testMethodCmd := flag.NewFlagSet("test", flag.ExitOnError)如上，通過flag.NewFlagSet方法創建命令對象，如createwallet,getaddresslists,createblockchain等命令對象
固定用法，掌握即可。
4.3 設置命令後的參數對象
flagCreateBlockChainData := CreateBlockChainCmd.String("address", "GenesisBlock", "創世區塊的信息")
flagSendFromData := sendCmd.String("from", "", "轉賬源地址")
flagSendToData := sendCmd.String("to", "", "轉賬目標地址")
flagSendAmountData := sendCmd.String("amount", "", "轉賬金額")
flagGetBalanceData := getBalanceCmd.String("address", "", "要查詢餘額的賬戶")通過命令對象的String方法爲命令後的參數對象
- createblockchain命令後的參數對象：address
- send命令後的參數對象: from | to |amount
- getbalance命令後的參數對象: address
其中createwallet，getaddresslists，printchain命令沒有參數對象。
4.4 解析命令對象
switch os.Args[1] {
case "createwallet":
err := createWalletCmd.Parse(os.Args[2:])
if err != nil {
log.Panic(err)
}
case "getaddresslists":
err := getAddresslistsCmd.Parse(os.Args[2:])
if err != nil {
log.Panic(err)
}
case "createblockchain":
err := CreateBlockChainCmd.Parse(os.Args[2:])
if err != nil {
log.Panic(err)
}
case "send":
err := sendCmd.Parse(os.Args[2:])
if err != nil {
log.Panic(err)
}
case "getbalance":
err := getBalanceCmd.Parse(os.Args[2:])
if err != nil {
log.Panic(err)
}
case "printchain":
err := printChainCmd.Parse(os.Args[2:])
if err != nil {
log.Panic(err)
}
case "test":
err := testMethodCmd.Parse(os.Args[2:])
if err != nil {
log.Panic(err)
}
default:
printUsage()
os.Exit(1)
}匹配對應的命令，用命令對象的Parse方法對os.Args[2:]進行解析。
4.5 執行對應功能
//4.1 創建錢包--->交易地址
if createWalletCmd.Parsed() {
cli.CreateWallet()
}
//4.2 獲取錢包地址
if getAddresslistsCmd.Parsed() {
cli.GetAddressLists()
}
//4.3 創建創世區塊
if CreateBlockChainCmd.Parsed() {
if !IsValidAddress([]byte(*flagCreateBlockChainData)) {
fmt.Println("地址無效，無法創建創世前區塊")
printUsage()
os.Exit(1)
}
cli.CreateBlockChain(*flagCreateBlockChainData)
}
//4.4 轉賬交易
if sendCmd.Parsed() {
if *flagSendFromData == "" || *flagSendToData == "" || *flagSendAmountData == "" {
fmt.Println("轉賬信息有誤")
printUsage()
os.Exit(1)
}
//添加區塊
from := JSONToArray(*flagSendFromData) //[]string
to := JSONToArray(*flagSendToData) //[]string
amount := JSONToArray(*flagSendAmountData) //[]string
for i := 0; i < len(from); i++ {
if !IsValidAddress([]byte(from[i])) || !IsValidAddress([]byte(to[i])) {
fmt.Println("地址無效，無法轉賬")
printUsage()
os.Exit(1)
}
}
cli.Send(from, to, amount)
}
//4.5 查詢餘額
if getBalanceCmd.Parsed() {
if !IsValidAddress([]byte(*flagGetBalanceData)) {
fmt.Println("查詢地址有誤")
printUsage()
os.Exit(1)
}
cli.GetBalance(*flagGetBalanceData)
}
//4.6 打印區塊信息
if printChainCmd.Parsed() {
cli.PrintChains()
}5. 測試代碼
在main.go中中添加測試代碼
package main
func main() {
cli:=BLC.CLI{}
cli.Run()
}編譯運行
$ go build -o mybtc main.go測試思路
- 查看命令行列表是否可以正常顯示
- 輸入非法字符查看是否有錯誤提示
業務功能此處暫未實現，測試時忽略。
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