單機區塊鏈理解

　　區塊鏈是一種分佈式的、不可篡改的記錄數據的技術。它是由一系列數據塊（Blocks）組成的鏈式結構，每個數據塊包含了一定數量的交易信息和與之相關的元數據。每個數據塊都通過密碼學哈希函數與前一個數據塊連接起來，形成了一個不斷增長的鏈式結構。

    下面用代碼來理解一下區塊鏈，首先創建一個塊信息對象。塊信息主要包含數據，當前hash值，前置節點hash值，當前時間戳，生成hash值的函數和挖礦函數。每個塊的hash值是通過之前的hash值和數據data通過hash計算出來的。如果前一個區塊的數據一旦被篡改了，那麼前一個區塊的hash值也會同樣發生變化，這樣也就導致了所有後續的區塊中的hash值有誤。所以計算和比對hash值會讓我們檢查到當前的區塊鏈是否是有效的，也就避免了數據被惡意篡改的可能性，因爲篡改數據就會改變hash值並破壞整個區塊鏈。

public class BlockInfo {
    public  String hashCode;
    public  String preHashCode;
    private  String data;
    private  long timeStamp;
    private  int nonce=0;

    public BlockInfo(String data, String preHashCode)
    {
        this.data=data;
        this.preHashCode=preHashCode;
        this.timeStamp=new Date().getTime();
        this.hashCode=countHash();
    }

    public String countHash(){
        String tmpHash=BlockChainUtil.hash256Code(this.preHashCode+Long.toString(this.timeStamp)+Integer.toString(nonce)+this.data);
        return  tmpHash;
    }

    public void mineBlock(int difficulty) {
        String target = new String(new char[difficulty]).replace('\0', '0');
        while(!hashCode.substring( 0, difficulty).equals(target)) {
            nonce ++;
            hashCode = countHash();
        }
    }
}

　　有了塊信息對象，就需要選擇一個生成hash值的算法，生成hash的算法有很多，比如BASE,MD,RSA,SHA等等，這裏採用的是SHA-256算法。

public class BlockChainUtil {
public static String hash256Code(String input) {
        try {
            MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
            byte[] hashBytes = md.digest(input.getBytes());
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (byte b : hashBytes) {
                sb.append(String.format("%02x", b));
            }
            return sb.toString();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

    最後就是添加塊，並進行區塊鏈檢查，這就形成了一個單機版小型的區塊鏈模型。

public class BlockChain {
    public  static List<BlockInfo> blockChainList=new ArrayList<>();
    public  static int difficultFactor=1;
    public  static  void main(String[] args)
    {
        blockChainList.add(new BlockInfo("第一個塊", "0"));
        System.out.println("嘗試生成第一個塊");
        blockChainList.get(0).mineBlock(difficultFactor);

        blockChainList.add(new BlockInfo("第二塊",blockChainList.get(blockChainList.size()-1).hashCode));
        System.out.println("嘗試生成第二個塊 ");
        blockChainList.get(1).mineBlock(difficultFactor);

        System.out.println("檢查區塊鏈是否有效 " + checkChainValid());

    }

    public static   boolean checkChainValid()
    {
        BlockInfo currentBlock;
        BlockInfo preBlock;
        String hashTarget=new String(new char[difficultFactor]).replace('\0','0');
        for(int i=1;i<blockChainList.size();i++)
        {
            currentBlock = blockChainList.get(i);
            preBlock = blockChainList.get(i-1);
            if(!currentBlock.hashCode.equals(currentBlock.countHash()) ){
                System.out.println("當前塊hash值不對");
                return false;
            }
            if(!preBlock.hashCode.equals(currentBlock.preHashCode) ) {
                System.out.println("前置塊hash值不對");
                return false;
            }
            if(!currentBlock.hashCode.substring( 0, difficultFactor).equals(hashTarget)) {
                System.out.println("這個塊沒有被挖掘出來");
                return false;
            }
        }

        return  true;
    }
}

　　

    最終生成的區塊鏈內容如下圖：