区块链简易公链从0到1开发手册

从0到1简易区块链开发手册V0.1

从0到1简易区块链开发手册V0.2-创建钱包
https://blog.51cto.com/clovemfong/2161923
从0到1简易区块链开发手册V0.3-数据持久化与创世区块
https://blog.51cto.com/clovemfong/2162169
从0到1简易区块链开发手册V0.4-实现转账交易的思路分析
https://blog.51cto.com/clovemfong/2163057
从0到1简易区块链开发手册V0.5-实现余额查询
https://blog.51cto.com/clovemfong/2163109
从0到1简易区块链开发手册V0.6-实现打印区块
https://blog.51cto.com/clovemfong/2163211

前言

这是我这段时间学习区块链开发以来打造的第一个区块链平台，之所以叫做简易区块链，是因为它确实比较简易，仅仅是实现了底层的一些功能，不足以作为一个真正的公链使用，但通过学习，我们能够通过代码更加理解比特币白皮书中描述的各种比特币原理，区块链世界，无论是研究理论的，还是实战开发的，甚至炒币玩资本的，都离不开比特币的影子，区块链技术毕竟是从比特币中剥离抽象而来，所以，作为一个技术人员，无论是研究以太坊，超级账本，甚至是各种公链，包括某些山寨公链，都需要先去理解比特币原理，而对于开发者而言，理解原理最好的方式就是将其通过代码实现，当然，我们这里实现的一些原理只是应用实战范围之内可以实现的，比如椭圆加密算法，我们要实现的只是使用椭圆加密去实现某些加密功能，而非用代码去实现一个完整的椭圆加密代码库，这个不再本文的讨论范围内，所以本文面向的群体是:

专注于为中小企业提供网站设计制作、网站制作服务,电脑端+手机端+微信端的三站合一,更高效的管理,为中小企业昂仁免费做网站提供优质的服务。我们立足成都，凝聚了一批互联网行业人才，有力地推动了上1000+企业的稳健成长，帮助中小企业通过网站建设实现规模扩充和转变。

对比特币原理不了解，但没时间看太多的资料文献的初学者
对比特币原理有所了解，但是停留在理论阶段的研究者
没有对比特币进行研究，想直接研究以太坊，超级账本的实战者(大神除外)
对Golang熟悉，但是不知道如何入手区块链的开发者或者是像我一样的运维 :-)

本文中，我们先通过命令行的方式演示区块链的工作流程以及相关原理，涉及到比较重要的内容，比如Sha256哈希，椭圆加密，Base58编码等内容，我会根据时间以及后期的工作情况进行适当调整，这注定是一个短期内没有结尾的故事。

为表尊敬，写在前面，建议先阅读该文档
本文的学习资料来自这位liuxhengxu前辈翻译的资料
能将资料翻译得如此完美，相比其技术功能也是相当深厚的，感谢分享

建议大家可以先看该资料后再来看我的这系列文章，否则可能会有一些难度，由于该资料是通过循序渐进的方式进行版本迭代，慢慢引导开发者不断对原有的代码进行优化，拓展，非常认真并细心，希望大家时间充裕的时候以及对某些本文并未写清楚的地方，强烈建议阅读该资料。

本文在此基础上进行了一些修改(谈不上改进)，我摒弃一些过于基础的以及后期需要大量重构的代码，直接通过该项目的执行流程进行代码分析，这样可以稍微节省一些大家的时间，把有限的精力放在对业务有更大提升的技术研究上。

一. 功能描述

Usage:
        createwallet
                        -- 创建钱包
        getaddresslists
                        -- 获取所有的钱包地址
        createblockchain -address address
                        -- 创建创世区块
        send -from SourceAddress -to DestAddress -amount Amount
                        -- 转账交易
        printchain
                        -- 打印区块
        getbalance -address address
                        -- 查询余额

本文围绕着几个功能进行讲解

创建钱包
通过椭圆加密算法创建钱包地址
获取钱包地址
获取区块链中所有的钱包地址
创建创世区块
实现创世区块的创建，并生成区块链
实现转账交易
通过转账交易，生成区块，并存入区块链
打印区块
打印出所有的区块信息，实现转账交易的溯源
查询余额
查询出对应钱包的余额状态

随着代码的不断完善，我们将会对以上进行改进，并提供更多的功能点进行分析探讨，我们先通过下图简单演示一下如上功能

区块链简易公链从0到1开发手册

关于效果图，大家先大致看下即可，不需要刻意研究，在后期的课程中都会涉及。

二. 实现命令行功能

区块链简易公链从0到1开发手册

1.定义结构体

定义一个空结构体

type CLI struct {

}

2.结构体方法

重要！初学者必看
这里提到的结构体方法并不是真正实现功能的方法，而是命令行对象的方法，这些方法中会调用实际的功能对象方法进行功能实现,在本章节中，创建结构体方法即可，功能代码可以为空，如:

例子:
func (cli *CLI) CreateWallet() {
}
func (cli *CLI) GetAddressLists() {
}
.....

其他的可以在后期逐步实现，为了让有基础的同学对项目整体提前有些印象，所以，代码内容我直接复制粘贴进来，不做删减，在后期的内容中，会逐步涉及到每个调用的对象方法或者函数的作用。

2.1 创建钱包CreateWallet

func (cli *CLI) CreateWallet() {
    _, wallets := GetWallets() //获取钱包集合对象
    wallets.CreateNewWallets() //创建钱包集合

}

2.2 获取钱包地址GetAddressLists

func (cli *CLI) GetAddressLists() {
    fmt.Println("钱包地址列表为:")
        //获取钱包的集合，遍历，依次输出
    _, wallets := GetWallets() //获取钱包集合对象
    for address, _ := range wallets.WalletMap { 
        fmt.Printf("\t%s\n", address)
    }
}

2.3 创建创世区块CreateBlockChain

func (cli *CLI) CreateBlockChain(address string) {
    CreateBlockChainWithGenesisBlock(address)
    bc :=GetBlockChainObject()
    if bc == nil{
        fmt.Println("没有数据库")
        os.Exit(1)
    }
    defer bc.DB.Close()
    utxoSet:=&UTXOSet{bc}
    utxoSet.ResetUTXOSet()
}

2.4 创建转账交易Send

func (cli *CLI) Send(from, to, amount []string) {
    bc := GetBlockChainObject()
    if bc == nil {
        fmt.Println("没有BlockChain，无法转账。。")
        os.Exit(1)
    }
    defer bc.DB.Close()

    bc.MineNewBlock(from, to, amount)
    //添加更新
    utsoSet :=&UTXOSet{bc}
    utsoSet.Update()
}

2.5 查询余额GetBalance

func (cli *CLI) GetBalance(address string) {
    bc := GetBlockChainObject()
    if bc == nil {
        fmt.Println("没有BlockChain，无法查询。。")
        os.Exit(1)
    }
    defer bc.DB.Close()
    //total := bc.GetBalance(address,[]*Transaction{})
    utxoSet :=&UTXOSet{bc}
    total:=utxoSet.GetBalance(address)

    fmt.Printf("%s,余额是：%d\n", address, total)
}

2.6 打印区块PrintChains

func (cli *CLI) PrintChains() {
    //cli.BlockChain.PrintChains()
    bc := GetBlockChainObject() //bc{Tip,DB}
    if bc == nil {
        fmt.Println("没有BlockChain，无法打印任何数据。。")
        os.Exit(1)
    }
    defer bc.DB.Close()
    bc.PrintChains()
}

3. 相关函数

3.1 判断参数是否合法 isValidArgs

func isValidArgs() {
    if len(os.Args) < 2 {
        printUsage()
        os.Exit(1)
    }
}

判断终端命令是否有参数输入，如果没有参数，则提示程序使用说明，并退出程序

3.2 程序使用说明

func printUsage() {
    fmt.Println("Usage:")
    fmt.Println("\tcreatewallet\n\t\t\t-- 创建钱包")
    fmt.Println("\tgetaddresslists\n\t\t\t-- 获取所有的钱包地址")
    fmt.Println("\tcreateblockchain -address address\n\t\t\t-- 创建创世区块")
    fmt.Println("\tsend -from SourceAddress -to DestAddress -amount Amount\n\t\t\t-- 转账交易")
    fmt.Println("\tprintchain\n\t\t\t-- 打印区块")
    fmt.Println("\tgetbalance -address address\n\t\t\t-- 查询余额")
}

3.3 JSON解析的函数

func JSONToArray(jsonString string) []string {
    var arr [] string
    err := json.Unmarshal([]byte(jsonString), &arr)
    if err != nil {
        log.Panic(err)
    }
    return arr
}

通过该函数将JSON字符串格式转成字符串数组，用于在多笔转账交易中实现同时多个账户进行两两转账的功能。

3.4 校验地址是否有效

func  IsValidAddress(address []byte) bool {

    //step1：Base58解码
    //version+pubkeyHash+checksum
    full_payload := Base58Decode(address)

    //step2：获取地址中携带的checkSUm
    checkSumBytes := full_payload[len(full_payload)-addressCheckSumLen:]

    versioned_payload := full_payload[:len(full_payload)-addressCheckSumLen]

    //step3：versioned_payload，生成一次校验码
    checkSumBytes2 := CheckSum(versioned_payload)

    //step4：比较checkSumBytes，checkSumBytes2
    return bytes.Compare(checkSumBytes, checkSumBytes2) == 0

}

以下三个功能实现之前需要先调用该函数进行地址校验

创建创世区块
转账交易
查询余额

4.命令行主要方法Run

Usage:
        createwallet
                        -- 创建钱包
        getaddresslists
                        -- 获取所有的钱包地址
        createblockchain -address address
                        -- 创建创世区块
        send -from SourceAddress -to DestAddress -amount Amount
                        -- 转账交易
        printchain
                        -- 打印区块
        getbalance -address address
                        -- 查询余额

我们将如上功能展示的实现功能写在Run方法中，实现命令行功能的关键是了解os.Args与flag

关于这两个功能，此处不再赘述，否则篇幅会无限臃肿。

代码块均在方法体Run中，下文将分步骤对代码实现进行体现

func (cli *CLI) Run() {
}

4.1 判断命令行参数是否合法

isValidArgs()

4.2 创建flagset命令对象

    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，通过flag.NewFlagSet方法创建命令对象，如createwallet,getaddresslists,createblockchain等命令对象

固定用法，掌握即可。

4.3 设置命令后的参数对象

    flagCreateBlockChainData := CreateBlockChainCmd.String("address", "GenesisBlock", "创世区块的信息")
    flagSendFromData := sendCmd.String("from", "", "转账源地址")
    flagSendToData := sendCmd.String("to", "", "转账目标地址")
    flagSendAmountData := sendCmd.String("amount", "", "转账金额")
    flagGetBalanceData := getBalanceCmd.String("address", "", "要查询余额的账户")

通过命令对象的String方法为命令后的参数对象

createblockchain命令后的参数对象：address
send命令后的参数对象: from | to |amount
getbalance命令后的参数对象: address

其中createwallet，getaddresslists，printchain命令没有参数对象。

4.4 解析命令对象

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)

    }

匹配对应的命令，用命令对象的Parse方法对os.Args[2:]进行解析。

4.5 执行对应功能

    //4.1 创建钱包--->交易地址
    if createWalletCmd.Parsed() {
        cli.CreateWallet()
    }
    //4.2 获取钱包地址
    if getAddresslistsCmd.Parsed() {
        cli.GetAddressLists()
    }
    //4.3 创建创世区块
    if CreateBlockChainCmd.Parsed() {
        if !IsValidAddress([]byte(*flagCreateBlockChainData)) {
            fmt.Println("地址无效，无法创建创世前区块")
            printUsage()
            os.Exit(1)
        }
        cli.CreateBlockChain(*flagCreateBlockChainData)
    }
    //4.4 转账交易
    if sendCmd.Parsed() {
        if *flagSendFromData == "" || *flagSendToData == "" || *flagSendAmountData == "" {
            fmt.Println("转账信息有误")
            printUsage()
            os.Exit(1)
        }
        //添加区块
        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("地址无效，无法转账")
                printUsage()
                os.Exit(1)
            }
        }

        cli.Send(from, to, amount)
    }
    //4.5 查询余额
    if getBalanceCmd.Parsed() {
        if !IsValidAddress([]byte(*flagGetBalanceData)) {
            fmt.Println("查询地址有误")
            printUsage()
            os.Exit(1)
        }
        cli.GetBalance(*flagGetBalanceData)
    }

    //4.6 打印区块信息
    if printChainCmd.Parsed() {
        cli.PrintChains()
    }

5. 测试代码

在main.go中中添加测试代码

package main
func main() {
    cli:=BLC.CLI{}
    cli.Run()
}

编译运行

$ go build -o mybtc main.go

测试思路

查看命令行列表是否可以正常显示
输入非法字符查看是否有错误提示
业务功能此处暂未实现，测试时忽略。

从0到1简易区块链开发手册V0.2-创建钱包
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从0到1简易区块链开发手册V0.3-数据持久化与创世区块
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从0到1简易区块链开发手册V0.6-实现打印区块
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本文标题：区块链简易公链从0到1开发手册
新闻来源：http://kswsj.cn/article/gjheij.html

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区块链简易公链从0到1开发手册

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前言

一. 功能描述

二. 实现命令行功能

1.定义结构体

2.结构体方法

2.1 创建钱包CreateWallet

2.2 获取钱包地址GetAddressLists

2.3 创建创世区块CreateBlockChain

2.4 创建转账交易Send

2.5 查询余额GetBalance

2.6 打印区块PrintChains

3. 相关函数

3.1 判断参数是否合法 isValidArgs

3.2 程序使用说明

3.3 JSON解析的函数

3.4 校验地址是否有效

4.命令行主要方法Run

4.1 判断命令行参数是否合法

4.2 创建flagset命令对象

4.3 设置命令后的参数对象

4.4 解析命令对象

4.5 执行对应功能

5. 测试代码

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