30分钟自己写一条区块链（一）

阅读时间：10分钟闲扯一点

在币圈风起云涌，币价高歌猛进的去年，我们在背后看到了有很多优秀的区块链产品出现，也看到了有很多以圈钱为目的的“空气币”，很多人对于区块链的兴趣也越来越浓，那么加密货币背后的区块链到底有多少技术含量？甚至我们能否，如何从无到有实现一条区块链？ 答案当然是肯定的，我们可以造一条链。今天，我们简单的来做一下这件事情。

(图为第一个诞生的以太猫，价值250ETH，截止发稿约值28万美元)

加密货币是什么？

加密货币，在绝大多数的实现里，只是其区块链里对应的账号里的余额而已。每次交易，在绝大多数区块链节点证明了交易合法的情况下，余额从一个账户转移到另一个账户并进行全网更新。同时，付出了计算能力的节点，能够获得交易产生的费用，就像银行转账的手续费。

区块链是什么？

一般来说，区块链(BlockChain)是由一个一个的叫做区块的账本组成，所有账本在每一个维护区块链网络的节点上都有完整的拷贝，每一个区块通过对上一个区块的内容进行哈希(Hash)，而链在一起的分布式系统。每一个区块都能包含很多的交易，文件，或者任意数据。这些数据在新的区块被发现后，会被整体的进行哈希，成为一段很短的哈希码，存储在新的区块里。 如果你不确定什么是哈希的话，可以先移步原味区块的另一篇文章：什么是哈希？5分钟让你明白



(比特币的区块链示意图，每一个区块存有前一个区块所有内容的哈希)

区块链的不可更改性正是通过这样的链式哈希而实现的，试想，如果我想改变一个区块里的内容，那么必然会改变它的哈希值，也就意味着之后的所有区块里的哈希值都必然改变，那维护网络的节点当然是不会同意了，除非我的算力能够大于全网50%的算力(在有些情况下，进行attack的算力要求会更低)。

如何从技术上实现一条区块链？

首先，这里假定读者有基本的编程能力，虽然本文用了Javascript来写，但掌握任意一门编程语言的读者阅读起来应该不会有任何难度。

开发准备

我们首先需要安装最新版的Node.js, 可以通过NVM来进行安装。

第一步，搭建区块链模型

我们首先来搭一个能够新建区块，创建交易的区块链的模型。

这里要解释一下区块(block)和交易(transaction)各自长什么样，虽然不同区块链的区块模型有很大差异，但最基本的一些元素都是相通的。一个最基本的区块大概长下面这样：

可以看到，一个区块包含了它被挖出来的时间戳(timestamp)，它在区块链里的位置(id)，它的证明(proof, 更多的会在之后讲到)，前一个区块的整体哈希值(previousBlockHash)，包含的交易(transactions)。 作为一个最基本的交易模型，每一个交易只包含了发送者的地址(sender)，接受者的地址(receiver)，以及这次交易的价值(value)。

第二步，实现基本功能工具函数

这里我们首先实现一个工具函数Hash(block), 它会帮助我们将一个区块进行哈希。这个函数会在我们进行挖矿(发掘新区块)的时候用到。

这个函数将一个区块，也就是一个Javascript object，哈希成一段字符串。我们使用了crypto这个工具，在最新版的Node.js里面已经是内置了，所以我们并不需要安装它。

创建一个新交易

下一步，我们实现创建新交易的方法。

非常直观，我们只是创建了一个object，加入到区块链里并返回而已。

创建一个新区块

我们现在来实现创建一个区块的代码。当我们的区块链连一个区块也没有的时候，我们需要建立第一个区块(genesis block)，这一点我们在constructor里面实现。

在创建一个新区块的时候，我们用了当前时间的时间戳，以现在区块链的长度作为id，初始的proof设置为0(proof会在下一步详细讲到)，并将上一个区块整体进行哈希并赋值给previousBlockHash。在创建genesis 区块的时候，我们将previousBlockHash设置为1。 为了便于理解，我们建立新区块的时候没有附上任何交易，实际的情况是矿工可以自主选择包含哪些交易，并需要对这些交易进行处理得到一个默克尔树。

理解挖矿：找到有效的Proof

读者朋友们应该都听说过工作量证明(Proof of Work)，POW是区块链中用来创造区块的核心算法或者机制。POW本身的目的是为了找到一个数字来解决一个数学问题，而找到这个数字的难度是越来越高的，但一旦找到之后，要证明它解决了这个数学问题又是非常容易的，任何人都能很快做到。 当然除了Proof of Work之外，我们还有Proof of Space, Proof of Stake，在代码里我们就用proof来代表找到的这个数字。 那么这个数学问题到底是什么呢？我们用一个例子来回答。

给定一个数字A，我们想找到数字B，使得Hash(A*B)的结果C的最后1位等于0。也就是说，C可以是Hash(A*B)=2ba83...6d0，因为它的最后一位是0。如果我们用Javascript来找到这个B的话，可以这样做：

我们试着在终端里跑一下这段代码，可以看到我们找到了一个数24可以满足这样的条件。

可以想象，如果我们要求最后的哈希值的最后2位都为零，甚至3位，4位，那么找到B的难度就应该更高，这也就是POW调整挖矿难度的方法。

实现挖矿

知道了如何挖矿之后，我们将上面的代码融合到我们的区块链模型里。

因为我们一开始就定义了如何哈希一个区块，这里我们就可以复用啦。 到此为止，我们已经基本实现了区块链的创建区块，创建交易等功能。整体的代码贴在了下方。下一次，我们将把我们写好的区块链API化并部署到多个节点上去，敬请期待啦。

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