一歩一歩シロにC++を使ってブロックチェーンを構築するように教える

59631 ワード
ブロックチェーン
最近、ブロックチェーンに関するニュースをたくさん聞いたことがあるかもしれませんが、みんなが何を話しているのか知りたいです.ブロックチェーンは分類帳簿であり、その実現原理はそれに含まれるデータを変えることが難しい.ブロックチェーンは変えられないと言われていますが、その目的は正しいことを維持することであり、不変性は永久性を意味します.しかし、ハードディスク(HDD)には永久的に変わらないと思われるものはありません.私たちはこれらの哲学的な議論を非技術者に残した.私が今しなければならないのは、C++を使用してブロックチェーンを作成する方法を示すことです.
  • ブロック構造
  • ブロックヘッダ構造
  • 掘削プロセス-作業量証明
  • ブロックHASH計算
  • 創世ブロックの発生
  • 追加ブロック
  • 主関数
  • ソースコードダウンロード
    • 免責声明
  • このチュートリアルはSavjeeを参照してNodeJSを使用して文章を作成します.
  • はしばらくC++コードを記述していないので、コードが少し疎かになる可能性があります.(注:このC++プログラムを実行すると、ブロックを生成してブロックチェーンを構成し、ワークロード証明POW機能も備える)
    • まず、JetBrainsのCLionを使用している新しいC++プロジェクトを開きますが、どのC++IDEでもテキストエディタでも可能です(翻訳者注:翻訳者はVIMを使用しています).TestChainプロジェクトを作成し、次のプロジェクトの作成に進みます.CLionを使用するとmainが表示されます.cppファイルが作成され、開きました.このメイン関数ファイルはしばらく使用しません.メインプロジェクトフォルダにBlockという名前を作成します.hのファイルは、プロジェクトツールウィンドウのTestChainディレクトリを右クリックし、「New>C/C++Header File」を選択して新規作成できます.ファイル内で、次のコードを追加します(CLionを使用してすべてのコードを#define TESTCHAIN_BLOCK_Hと#endifの行の間に配置する場合).
     
  
       
   
    1. #include 
      2.  
   
    2. #include 
      3.  
  
     
  
    上面语句的意思是告诉编译器包含cstdint和iostream库。在它下面添加这一行：
     
  
     
  
       
   
    1. using namespace std;
      2.  
  
     
  
    上面语句是为std命名空间创建了一个快捷方式。其作用是不需要通过其使用全名引用std命名空间中的声明，例如，如果有上面语句则书写string就可以使用字符串，否则需要使用全名访问字符串，如std::string。
     
  
    到现在为止感觉还挺好; 让我们进一步完善充实。
     
  
    区块链由一系列包含数据的区块组成，每个区块都包含前一区块的加密HASH，这就表示很难改变某一个区块的内容，而后面的区块内容也同样发生改变（译者注：如果改变中间某个区块的内容，则这个区块之后的所有区块的内容都需要被改变才有效）; 因此区块链被赋予了不变的特性。
     
  
    区块头结构
     
  
    接下来我们创建我们的块类，将以下几行添加到Block.h头文件中：
     
  
     
  
       
   
    1. class Block {
      2.  
   
    2. public:
      3.  
   
    3.  string sPrevHash;
      4.  
   
      5.  
   
    5.  Block(uint32_t nIndexIn, const string &sDataIn);
      6.  
   
      7.  
   
    7.  string GetHash();
      8.  
   
      9.  
   
    9.  void MineBlock(uint32_t nDifficulty);
      10.  
   
      11.  
   
    11. private:
      12.  
   
    12.  uint32_t _nIndex;
      13.  
   
    13.  int64_t _nNonce;
      14.  
   
    14.  string _sData;
      15.  
   
    15.  string _sHash;
      16.  
   
    16.  time_t _tTime;
      17.  
   
      18.  
   
    18.  string _CalculateHash() const;
      19.  
   
    19. };
      20.  
  
     
  
        ， 1   Block 2        public 3      sPrevHash,           5      ，      nIndexIn sDataInconst &    ，         ，       ，               7  GetHash()  ,  HASH  9  MineBlock()  ，  ，   nDifficulty         11       private，            ，         12-16      
     
  
       
   
    • _nIndex      ，     ， 0    ，
      •  
   
    • _nNonce      ，
      •  
   
    • _sData       
      •  
   
    • _sHash   HASH 
      •  
   
    • _tTime       
      •  
  
     
  
     18  _CalculateHash()，  HASH 。  const   ，               ，            。
     
  
                 Blockchain.h       。          （     CLion     #define TESTCHAIN_BLOCKCHAIN_H   #endif  ）
     
  
     
  
       
   
    1. #include 
      2.  
   
    2. #include 
      3.  
   
    3. #include "Block.h"
      4.  
   
      5.  
   
    5. using namespace std;
      6.  
  
     
  
               cstdint vector   ，          Block.h   ，   std namespace    。
     
  
          
     
  
               ，         Blockchain.h    ：
     
  
     
  
       
   
    1. class Blockchain {
      2.  
   
    2. public:
      3.  
   
    3.  Blockchain();
      4.  
   
      5.  
   
    5.  void AddBlock(Block bNew);
      6.  
   
      7.  
   
    7. private:
      8.  
   
    8.  uint32_t _nDifficulty;
      9.  
   
    9.  vector<Block> _vChain;
      10.  
   
      11.  
   
    11.  Block _GetLastBlock() const;
      12.  
   
    12. };
      13.  
  
     
  
     1         2  public    3         5  AddBlock()       ，          Block    bNew 7  private   ，             8-9      
     
  
       
   
    • _nDifficulty   
      •  
   
    • _vChain        11  _GetLastBlock()       ， const   ，           
      •  
  
     
  
              ，               。      SHA256          ，（         SHA256  ，          ），         ，     Zedwood C++ sha256  ，     sha256.h，sha256.cpp LICENSE.txt  ，              。（   ：         centos            ）
     
  
      ，     
     
  
                   Block.cpp                  ，              Block.h sha256.h  。
     
  
     
  
       
   
    1. #include "Block.h"
      2.  
   
    2. #include "sha256.h"
      3.  
  
     
  
              ：
     
  
     
  
       
   
    1. Block::Block(uint32_t nIndexIn, const string &sDataIn) : _nIndex(nIndexIn), _sData(sDataIn) {
      2.  
   
    2.  _nNonce = -1;
      3.  
   
    3.  _tTime = time(nullptr);
      4.  
   
    4. }
      5.  
  
     
  
     1             _nIndex _sData 。 2  _nNonce     -1。 3  _tTime         。
     
  
           HASH  ：
     
  
     
  
       
   
    1. string Block::GetHash() {
      2.  
   
    2.  return _sHash;
      3.  
   
    3. }
      4.  
  
     
  
     2        _sHash  
     
  
           ，                    ，              ;    ，                  ，                          。                   （        P2P，                  ）;       “  ”，                     ，              。
     
  
                         ，               HASH       。     HASH     HASH          ；                  ，     ，               ;           。            （Proof of Work，PoW）。
     
  
        -     
     
  
       ，    MineBlock         
     
  
     
  
       
   
    1. void Block::MineBlock(uint32_t nDifficulty) {
      2.  
   
    2.  char cstr[nDifficulty + 1];
      3.  
   
    3.  for (uint32_t i = 0; i < nDifficulty; ++i) {
      4.  
   
    4.  cstr[i] = '0';
      5.  
   
    5.  }
      6.  
   
    6.  cstr[nDifficulty] = '\0';
      7.  
   
      8.  
   
    8.  string str(cstr);
      9.  
   
      10.  
   
    10.  do {
      11.  
   
    11.  _nNonce++;
      12.  
   
    12.  _sHash = _CalculateHash();
      13.  
   
    13.  } while (_sHash.substr(0, nDifficulty) != str);
      14.  
   
      15.  
   
    15.  cout << "Block mined: " << _sHash << endl;
      16.  
   
    16. }
      17.  
  
     
  
     1  MineBlock   block.h     ，  nDifficulty    2          nDifficulty        3-6   0    ，            \0 8          string    10-13         ，    HASH    _sHash 。             HASH         ，         ，      HASH 15        ，           HASH ，         。
     
  
      HASH  
     
  
                ，       _CalculateHash  ：
     
  
     
  
       
   
    1. inline string Block::_CalculateHash() const {
      2.  
   
    2.  stringstream ss;
      3.  
   
    3.  ss << _nIndex << _tTime << _sData << _nNonce << sPrevHash;
      4.  
   
      5.  
   
    5.  return sha256(ss.str());
      6.  
   
    6. }
      7.  
  
     
  
     1      Block.h      ，inline     ，                      ，          （   ：inline        ）
     2          ss。
     3   _nIndex，_tTime，_sData，_nNonce sPrevHash          ss 。
     5       ss sha256   
     
  
           Blockchain.cpp        。
     
  
                 Blockchain.h  。
     
  
     
  
       
   
    1. #include "Blockchain.h"
      2.  
  
     
  
          
     
  
       ，           
     
  
     
  
       
   
    1. Blockchain::Blockchain() {
      2.  
   
    2.  _vChain.emplace_back(Block(0, "Genesis Block"));
      3.  
   
    3.  _nDifficulty = 3;
      4.  
   
    4. }
      5.  
  
     
  
     1         ，  “   ”。
                 ，         HASH ，            ，            “   ”。
     2            _vChain 。
    emplace_back()  ，   _vChain        ，        ，              。
     3       POW    （   HASH       ）
     
  
        
     
  
      ，          
     
  
     
  
       
   
    1. void Blockchain::AddBlock(Block bNew) {
      2.  
   
    2.  bNew.sPrevHash = _GetLastBlock().GetHash();
      3.  
   
    3.  bNew.MineBlock(_nDifficulty);
      4.  
   
    4.  _vChain.push_back(bNew);
      5.  
   
    5. }
      6.  
  
     
  
     1       Blockchain.h     ，        2        hash （_vChain       HASH ）   sPrevHash  3    ，   _nDifficulty    4           _vChain     
     
  
                   
     
  
     
  
       
   
    1. Block Blockchain::_GetLastBlock() const {
      2.  
   
    2.  return _vChain.back();
      3.  
   
    3. }
      4.  
  
     
  
     1       Blockchain.h      
     2      _vChain       
     
  
       
     
  
      main.cpp（           ）
     
  
     
  
       
   
    1. #include "Blockchain.h"
      2.  
   
    2. int main() {
      3.  
   
    3.  Blockchain bChain = Blockchain();
      4.  
   
      5.  
   
    5.  cout << "Mining block 1..." << endl;
      6.  
   
    6.  bChain.AddBlock(Block(1, "Block 1 Data"));
      7.  
   
      8.  
   
    8.  cout << "Mining block 2..." << endl;
      9.  
   
    9.  bChain.AddBlock(Block(2, "Block 2 Data"));
      10.  
   
      11.  
   
    11.  cout << "Mining block 3..." << endl;
      12.  
   
    12.  bChain.AddBlock(Block(3, "Block 3 Data"));
      13.  
   
      14.  
   
    14.  return 0;
      15.  
   
    15. }
      16.  
  
     
  
                

        
     
  
           
     
  
             《        C++     》
     
  
      ：davenash
      ：http://davenash.com/2017/10/build-a-blockchain-with-c/
        ：      。         ，   B    。    ，
    Rails之——UrlHelper疑惑を教えてください
    コマンドラインで OGP をデバッグする