PHP 创建区块链
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AR414 的个人博客
前话
了解区块链基础运作
什么是区块链？
区块链是一个 不可变的、有序的 被称为块的记录链。它们可以包含交易、文件或任何您喜欢的数据。但重要的是，他们用哈希 一起被链接在一起
需要准备什么？
- php5.6+
1、Block 区块
块是什么样的？
每个块都有一个索引，一个时间戳（Unix时间戳），一个事务列表， 一个校验(工作证明算法生成的证明)和前一个块的哈希。
block = {
'index': 2,
'timestamp': 1506057125,
'transactions': [
{
'sender': "8527147fe1f5426f9dd545de4b27ee00",
'recipient': "a77f5cdfa2934df3954a5c7c7da5df1f",
'amount': 5,
}
],
'proof': 324984774000,
'previous_hash': "2cf24dba5fb0a30e26e83b2ac5b9e29e1b161e5c1fa7425e73043362938b9824"
}在这一点上，一个 区块链 的概念应该是明显的 - 每个新块都包含在其内的前一个块的 哈希 。 这是至关重要的，因为这是 区块链 不可改变的原因：如果攻击者损坏 区块链 中较早的块，则所有后续块将包含不正确的哈希值。
新建一个Block类，区块链由N个区块组成，在区块链里，价值信息存储在区块之中。比如，比特币的区块存储交易记录，而交易记录是任何加密货币的核心。除此之外，区块里还包含有技术信息，比如它的版本号，当前的时间戳，以及上一个区块的哈希（Hash）。
<?php
/**
* Created by PhpStorm.
* User: ar414.com@gmail.com
* Date: 2020/2/2
* Time: 18:42
*/
class Block
{
/**
* @var integer 索引
*/
private $index;
/**
* @var integer 时间戳
*/
private $timestamp;
/**
* @var array 事务列表
*/
private $transactions;
/**
* @var string 上一块的哈希值
*/
private $previousHash;
/**
* @var integer 由工作证明算法生成的证明
*/
private $proof;
/**
* @var string 当前块的哈希值
*/
private $hash;
/**
* 通过调用方法返回新生成块的哈希
* 防止外界改动
* @return string
*/
public function getHash()
{
return $this->hash;
}
public function __construct($index,$timestamp,$transactions,$previousHash,$proof)
{
$this->index = $index;
$this->timestamp = $timestamp;
$this->transactions = $transactions;
$this->previousHash = $previousHash;
$this->proof = $proof;
$this->hash = $this->blockHash();
}
/**
* 当前块签名
* @return string
*/
private function blockHash()
{
//我们必须确保这个字典（区块）是经过排序的，否则我们将会得到不一致的哈希值
$blockArray = [
'index' => $this->index,
'timestamp' => $this->timestamp,
'transactions' => $this->transactions,
'proof' => $this->proof,
'previous_hash' => $this->previousHash
];
$blockString = json_encode($blockArray);
return hash('sha256',$blockString);
}
}index是当前块的索引timestamp是当前块的生成时间transactions是当前块的交易事务列表（有多个或一个交易）previousHash是上一个区块的签名哈希hash是当前区块的签名哈希proof是当前区块的矿工工作量证明proof
使用工作量证明（PoW）算法，来证明是如何在区块链上创建或挖掘新的区块。PoW 的目标是计算出一个符合特定条件的数字，这个数字对于所有人而言必须在计算上非常困难，但易于验证。这是工作证明背后的核心思想。
在比特币中，工作量证明算法被称为 Hashcash ，它和上面的问题很相似，只不过计算难度非常大。这就是矿工们为了争夺创建区块的权利而争相计算的问题。 通常，计算难度与目标字符串需要满足的特定字符的数量成正比，矿工算出结果后，就会获得一定数量的比特币奖励（通过交易）
2、创建一个区块链
我们要创建一个Blockchain类 ，他的构造函数创建了一个初始化的空列表（要存储我们的区块链）并且创建世纪快，以及初始化了事务列表。下面是我们这个类的实例:
Step 1：初始化区块列表并且创建创世块
/**
* @var array 区块列表
*/
private $chain;
/**
* @var array 交易事务列表
*/
private $currentTransactions;
public function __construct()
{
$this->chain = [$this->createGenesisBlock()];
$this->currentTransactions = [];
}
/**
* 创建创世块
* @return array
*/
private function createGenesisBlock()
{
$block = [
'index' => 1,
'timestamp' => time(),
'transactions' => [
],
'proof' => 100,
'previous_hash' => '0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000',//参考BTC的第一个创世块
];
$block['hash'] = (new Block($block['index'],$block['timestamp'],$block['transactions'],$block['previous_hash'],$block['proof']))->getHash();
return $block;
}Step 2：新增交易事务
创建一笔新的交易到交易事务列表中等待新区块打包,每次生成新区块后清空列表
/**
* 新增交易事务
* @param $senderPrivateKey
* @param $senderAddress
* @param $recipientAddress
* @param $amount
* @return bool
*/
public function createTransaction($senderPrivateKey,$senderAddress,$recipientAddress,$amount)
{
$row = [
'from' => $senderAddress,
'to' => $recipientAddress,
'amount' => $amount,
'timestamp' => time()
];
//TODO 私钥签名（就像支票签名）
//TODO 区块链节点可以用发送者的签名来推导出公钥，再通过公钥验签并对比数据
$this->currentTransactions[] = $row;
return true;
}Step 3：创建新区块
当前示例创建新区快操作只能由挖矿成功的矿工操作，挖矿讲解在Step4
/**
* 增加新区块
* @param int $proof
* @return bool
*/
public function addBlock(int $proof)
{
//上一个区块的信息
$preBlockInfo = $this->chain[count($this->chain)-1];
//验证工作证明
if($this->checkProof($proof,$preBlockInfo['proof']) == false){
return false;
}
//TODO 奖励矿工（在交易事务中）
$block = [
'index' => count($this->chain) + 1,
'timestamp' => time(),
'transactions' => $this->currentTransactions,
'proof' => $proof,
'previous_hash' => $preBlockInfo['hash'],
'hash' => ''
];
$block['hash'] = (new Block($block['index'],$block['timestamp'],$block['transactions'],$block['previous_hash'],$block['proof']))->getHash();
//新增区块
$this->chain[] = $block;
//重置交易事务
$this->currentTransactions = [];
return true;
}
/**
* 校验算力
* @param string $proof
* @param string $preProof
* @return bool
*/
private function checkProof(string $proof,string $preProof)
{
$string = $proof.$preProof;
$hash = hash('sha256',$string);
if(substr($hash,0,4) == '0000'){
return true;
}else{
return false;
}
}Step 4：挖矿
挖矿正是神奇所在，它很简单，做了一下三件事：
- 计算工作量证明 PoW
- 通过新增一个交易授予矿工（自己）一个币
- 构造新区块并将其添加到链中
在比特币中，工作量证明算法被称为 Hashcash ，它和上面的问题很相似，只不过计算难度非常大。这就是矿工们为了争夺创建区块的权利而争相计算的问题。 通常，计算难度与目标字符串需要满足的特定字符的数量成正比，矿工算出结果后，就会获得一定数量的比特币奖励（通过交易）
让我们来实现一个相似 PoW 算法
找到一个数字 P ，使得它与前一个区块的 Proof 拼接成的字符串的 Hash 值以 4 个零开头。 /**
* 挖矿
* @return void
*/
public function mine()
{
// while (true)
// {
$proof = 0;
//最新区块
$blockInfo = $this->chain[count($this->chain)-1];
$preProof = $blockInfo['proof'];
while (true)
{
$string = $proof.$preProof;
$hash = hash('sha256',$string);
if(substr($hash,0,4) == '0000'){
//增加新区块
$this->addBlock($proof);
break;
}
$proof++;
}
// }
}Step 5：运行测试
$blockChainObj = new Blockchain();
//增加事务
$blockChainObj->createTransaction('','8527147fe1f5426f9dd545de4b27ee00',
'a77f5cdfa2934df3954a5c7c7da5df1f',1);
//开启挖矿（挖到则生成新区块）
$blockChainObj->mine();
//查看当前区块列表
$blockList = $blockChainObj->getChainList();
var_dump($blockList);
//结果：
$ php Blockchain.php
array(2) {
[0]=>
array(6) {
["index"]=>
int(1)
["timestamp"]=>
int(1580717292)
["transactions"]=>
array(0) {
}
["proof"]=>
int(100)
["previous_hash"]=>
string(64) "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
["hash"]=>
string(64) "567b2848f3ff87a614b3ba5ddc13389d4d7440699b1857935412561721d86d05"
}
[1]=>
array(6) {
["index"]=>
int(2)
["timestamp"]=>
int(1580717292)
["transactions"]=>
array(1) {
[0]=>
array(4) {
["from"]=>
string(32) "8527147fe1f5426f9dd545de4b27ee00"
["to"]=>
string(32) "a77f5cdfa2934df3954a5c7c7da5df1f"
["amount"]=>
int(1)
["timestamp"]=>
int(1580717292)
}
}
["proof"]=>
int(28)
["previous_hash"]=>
string(64) "567b2848f3ff87a614b3ba5ddc13389d4d7440699b1857935412561721d86d05"
["hash"]=>
string(64) "3a599c88ddd60fb25605df33d33b19252117c3d7d0e70c66dbc45ed81ab295a9"
}
}Setp6：完整代码ar414-com/phpblock
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