使用golang从零开始搭建基于UTXO模型的区块链（一、实现最简易的区块链）

本文介绍: 真正理解区块链底层原理的方法就是写一个底层，本章搭建了一个最简易的区块链，主要是加深对于区块和区块链数据结构的认识。

真正理解区块链底层原理的方法就是写一个底层，UTXO模型区块链的开发难度还是比较简单的，等开发完后再去尝试一下基于 account 模型的。
什么是区块链以及UTXO模型和account 模型等问题我就不在这里写了，网上的资料有很多，跟着写之前可以先去了解一下区块链的基础知识。

开发环境：goland+go1.20
该项目 github 地址：lighteningchain
mirror地址：lighteningchain(1)

创建 项目

使用 goland 创建项目，取名为lighteningchain，并使用go mod init lighteningchain初始化项目在这里插入图片描述

区块结构

每个区块应该包含头部（head）信息用于总结性的描述这个区块，然后在区块的数据存放区（body）中存放要保存的重要数据
首先定义区块结构体和区块链的结构体

type Block struct {
	Timestamp int64
	Hash      []byte //区块hash值就是其ID
	PrevHash  []byte
	Data      []byte
}

type BlockChain struct {
	Blocks []*Block
}

计算 哈希

有了结构体后，区块的哈希计算也是必不可少的

func (b *Block) SetHash() {
	information := bytes.Join([][]byte{Int64ToByte(b.Timestamp), b.PrevHash, b.Data}, []byte{})
	hash := sha256.Sum256(information) //软件包sha256 实现 FIPS 180-4 中定义的 SHA224 和 SHA256 哈希算法。
	b.Hash = hash[:]
}

func Int64ToByte(num int64) []byte {
	var buf = make([]byte, 8)
	binary.BigEndian.PutUint64(buf, uint64(num))
	return buf
}

information 变量是将区块的各项属性串联之后的字节串。bytes.Jo in可以将多个字节串连接，第二个参数是将字节串连接时的分隔符，这里设置为[]byte{}即为空。

创建区块和区块链

好了，区块链的准备工作完成，下面就要开始创建区块并将它们连在一起。
首先定义区块创建函数

func CreateBlock(prevhash []byte, data []byte) *Block {
	block := Block{time.Now().Unix(), []byte{}, prevhash, data}
	block.SetHash() //所有数据添加好后再计算hash
	return &amp;block
}

可是每个区块都要链接上一个区块的hash，那第一个区块怎么办？这时就需要创世区块。

func GenesisBlock() *Block {
	genesisWords := "HelloWorld!"
	return CreateBlock([]byte{}, []byte(genesisWords))
}

把创建好的区块添加到区块链上

func (bc *BlockChain) AddBlock(data string) {
	newBlock := CreateBlock(bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1].Hash, []byte(data))
	bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock)
}

这下整个区块链就搭建好了，下面我们运行试试。对了，不要忘记初始化。

func CreateBlockChain() *BlockChain {
	myBlockchain := BlockChain{}
	myBlockchain.Blocks = append(myBlockchain.Blocks, GenesisBlock())
	return &amp;myBlockchain
}

main 函数 编写 运行 测试区块链

接下来我们就可以运行区块链了，我们自己编写几个实例加进去然后输出看看：

func main() {
	blockchain := CreateBlockChain()
	time.Sleep(time.Second)
	blockchain.AddBlock("This is first Block after Genesis")
	time.Sleep(time.Second)
	blockchain.AddBlock("This is second!")
	time.Sleep(time.Second)
	blockchain.AddBlock("Awesome!")
	time.Sleep(time.Second)

	for num, block := range blockchain.Blocks {
		fmt.Printf("number:%d Timestamp: %dn", num, block.Timestamp)
		fmt.Printf("number:%d hash: %xn", num, block.Hash)
		fmt.Printf("number:%d Previous hash: %xn", num, block.PrevHash)
		fmt.Printf("number:%d data: %sn", num, block.Data)
	}
}

点击运行，输出如下：

number:0 Timestamp: 1677568251
number:0 hash: 5af650b22cc85f225c2c42850714be9466408025dfec7191436d7efa7a716433
number:0 Previous hash: 
number:0 data: HelloWorld!
number:1 Timestamp: 1677568252
number:1 hash: 3b2eafc41f8c0bd319fd2e7fd44ff2d15215ab931e6a599dc83b60f055653cb8
number:1 Previous hash: 5af650b22cc85f225c2c42850714be9466408025dfec7191436d7efa7a716433
number:1 data: This is first Block after Genesis
number:2 Timestamp: 1677568253
number:2 hash: 1be2cf3334f59a54a33e9c28957ecb836f17d731f6731bc7540066f99c2338c7
number:2 Previous hash: 3b2eafc41f8c0bd319fd2e7fd44ff2d15215ab931e6a599dc83b60f055653cb8
number:2 data: This is second!
number:3 Timestamp: 1677568254
number:3 hash: 460d954e05c98774b58426372f61997bed92ce7b4e2effb749b7bc2f0c19bdf3
number:3 Previous hash: 1be2cf3334f59a54a33e9c28957ecb836f17d731f6731bc7540066f99c2338c7
number:3 data: Awesome!

Process finished with the exit code 0