创建区块链

区块链就是一串或者是一系列区块的集合，类似于链表的概念，每个区块都指向于后面一个区块，然后顺序的连接在一起。那么每个区块中的内容是什么呢？在区块链中的每一个区块都存放了很多很有价值的信息，主要包括三个部分：自己的数字签名，上一个区块的数字签名，还有一切需要加密的数据（这些数据在比特币中就相当于是交易的信息，它是加密货币的本质）。每个数字签名不但证明了自己是特有的一个区块，而且指向了前一个区块的来源，让所有的区块在链条中可以串起来，而数据就是一些特定的信息，你可以按照业务逻辑来保存业务数据。

这里的hash指的就是数字签名

所以每一个区块不仅包含前一个区块的hash值，同时包含自身的一个hash值，自身的hash值是通过之前的hash值和数据data通过hash计算出来的。如果前一个区块的数据一旦被篡改了，那么前一个区块的hash值也会同样发生变化（因为数据也被计算在内），这样也就导致了所有后续的区块中的hash值。所以计算和比对hash值会让我们检查到当前的区块链是否是有效的，也就避免了数据被恶意篡改的可能性，因为篡改数据就会改变hash值并破坏整个区块链。

一、封装区块对象

package com.pibigstar.blockchain;

import java.util.Date;
/**
 * 封装区块对象
 * @author pibigstar
 *
 */
public class Block {
	
	public String hash;
	//上一个区块的hash值
	public String previousHash; 
	//每个区块存放的信息，这里我们存放的是一串字符串
	private String data; 
	//时间戳
	private long timeStamp; 
	//挖矿者的工作量证明
	private int nonce;
	
	//构造  
	public Block(String data,String previousHash ) {
		this.data = data;
		this.previousHash = previousHash;
		this.timeStamp = new Date().getTime();
		//根据previousHash、data和timeStamp产生唯一hash
		this.hash = calculateHash(); 
	}
	
	//基于上一块的内容计算新的散列
	public String calculateHash() {
		String calculatedhash = StringUtil.applySha256( 
				previousHash +
				Long.toString(timeStamp) +
				Integer.toString(nonce) + 
				data 
				);
		return calculatedhash;
	}
	
	//挖矿
	public void mineBlock(int difficulty) {
		//目标值，difficulty越大，下面计算量越大
		String target = StringUtil.getDificultyString(difficulty);
		//difficulty如果为5，那么target则为 00000
		while(!hash.substring( 0, difficulty).equals(target)) {
			nonce ++;
			hash = calculateHash();
		}
		System.out.println("创建区块:" + hash);
	}
	
}

二、封装工具类

package com.pibigstar.blockchain;
import java.security.MessageDigest;

import com.google.gson.GsonBuilder;
/**
 * 工具类
 * 创建数字签名、返回JSON格式数据、返回难度字符串目标
 * @author pibigstar
 *
 */
public class StringUtil {
	
	//将Sha256应用到一个字符串并返回结果 
	public static String applySha256(String input){
		
		try {
			MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");

			byte[] hash = digest.digest(input.getBytes("UTF-8"));
	        
			StringBuffer hexString = new StringBuffer();
			for (int i = 0; i < hash.length; i++) {
				String hex = Integer.toHexString(0xff & hash[i]);
				if(hex.length() == 1) hexString.append('0');
				hexString.append(hex);
			}
			return hexString.toString();
		}
		catch(Exception e) {
			throw new RuntimeException(e);
		}
	}
	
	//返回JSON格式数据
	public static String getJson(Object o) {
		return new GsonBuilder().setPrettyPrinting().create().toJson(o);
	}
	
	//返回难度字符串目标，与散列比较。难度5将返回“00000”  
	public static String getDificultyString(int difficulty) {
		return new String(new char[difficulty]).replace('\0', '0');
	}
	
	
}

三、主函数，开始创建区块链

package com.pibigstar.blockchain;
import java.util.ArrayList;
import com.google.gson.GsonBuilder;
/**
 * 创建区块链
 * @author pibigstar
 *
 */
public class BlockChain{
	//存放所有的区块集合
	public static ArrayList<Block> blockchain = new ArrayList<Block>();
	public static int difficulty = 5;//挖矿的难度，数字越大越难

	public static void main(String[] args) {	
		System.out.println("正在创建第一个区块链....... ");
		addBlock(new Block("我是第一个区块链", "0"));//创世块
		
		System.out.println("正在创建第二个区块链....... ");
		addBlock(new Block("我是第二个区块链",blockchain.get(blockchain.size()-1).hash));
		
		System.out.println("正在创建第三个区块链.......");
		addBlock(new Block("我是第三个区块链",blockchain.get(blockchain.size()-1).hash));	
		
		System.out.println("区块链是否有效的: " + isChainValid());
		
		String blockchainJson = StringUtil.getJson(blockchain);
		System.out.println(blockchainJson);
	}
	
	/**
	 * 检查区块链的完整性
	 * @return
	 */
	public static Boolean isChainValid() {
		Block currentBlock; 
		Block previousBlock;
		String hashTarget = new String(new char[difficulty]).replace('\0', '0');
		
		//循环区块链检查散列:
		for(int i=1; i < blockchain.size(); i++) {
			currentBlock = blockchain.get(i);
			previousBlock = blockchain.get(i-1);
			//比较注册散列和计算散列:
			if(!currentBlock.hash.equals(currentBlock.calculateHash()) ){
				System.out.println("Current Hashes not equal");			
				return false;
			}
			//比较以前的散列和注册的先前的散列
			if(!previousBlock.hash.equals(currentBlock.previousHash) ) {
				System.out.println("Previous Hashes not equal");
				return false;
			}
			//检查哈希是否被使用
			if(!currentBlock.hash.substring( 0, difficulty).equals(hashTarget)) {
				System.out.println("这个区块还没有被开采。。。");
				return false;
			}
			
		}
		return true;
	}
	/**
	 * 增加一个新的区块
	 * @param newBlock
	 */
	public static void addBlock(Block newBlock) {
		newBlock.mineBlock(difficulty);
		blockchain.add(newBlock);
	}
}

运行结果

项目地址：https://github.com/pibigstar/noobchain

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