区块链模型原理入门学习1——简易模型-牛翰网

最近抽空学习一下区块链的设计原理，正在搭建一个非常简易的模型，上生产的模型肯定复杂的多，不过学习还是由简入难，逐步深入才行，一口吃不成胖子。

我使用的是C#编写的。

区块链的特点：

　　1.分布式记账，去中心化。

　　2.挖矿是按照平台规则通过大量计算对于平台算式反向求解的过程。

当前，个人对于区块链的认识：区块链是一条链Chain,这条脸上有若干个数据块Block，每个Block里面都封装了三个部分：上一个块的哈希值PreHash、数据Data、当前块的哈希值ThisHash。

计算哈希值使用Hash256计算，其特点：

　　1.不同长度的数据经过计算可得定长的字符串。

　　2.相同数据可以获得相同的Hash值，修改一个一个字符，Hash将大不相同，毫无规律可言，保证暂时的安全性（严谨地说）

测试代码：

  1 using System;
  2 using System.Collections.Generic;
  3 using System.Security.Cryptography;
  4 using System.Text;
  5 
  6 namespace TestPrj
  7 {
  8     class Program
  9     {
 10         static void Main(string[] args)
 11         {
 12             Chain chain = new Chain();
 13 
 14             Block block1 = new Block("转账10元");
 15             chain.AddNewBlock(block1);
 16             Block block2 = new Block("转账30元");
 17             chain.AddNewBlock(block2);
 18 
 19 
 20             //查看当前数据链总共数据快数
 21             chain.ViewBlockCount();
 22 
 23             //查看所有数据链
 24             chain.ViewAllBlocks();
 25 
 26             //验证数据链
 27             Console.WriteLine(chain.Validate());
 28 
 29             //模拟篡改数据
 30             chain.Blocks[1].Prehash = "";
 31 
 32             //验证数据链
 33             Console.WriteLine(chain.Validate());
 34         }
 35     }
 36 }
 37 
 38 //数据块
 39 public class Block
 40 {
 41     //数据
 42     private string data;
 43     //前一个Block的hash
 44     private string prehash;
 45     //当前Block的hash
 46     private string curhash;
 47     public Block(string data)
 48     {
 49         this.prehash = "";
 50         this.data = data;
 51         this.curhash = "";
 52     }
 53 
 54     //注意:这里为了模拟篡改数据专门封装的字段
 55     public string Data { get => data; set => data = value; }
 56     public string Prehash { get => prehash; set => prehash = value; }
 57     public string Curhash { get => curhash; set => curhash = value; }
 58 
 59     //计算当前Block的Hash
 60     public string ComputeHash(string prehash)
 61     {
 62         this.prehash = prehash;
 63         return SHA256(this.data + this.prehash);
 64     }
 65 
 66     //Hash256计算
 67     public string SHA256(string str)
 68     {
 69         //如果str有中文，不同Encoding的sha是不同的！！
 70         byte[] SHA256Data = Encoding.UTF8.GetBytes(str);
 71 
 72         SHA256Managed Sha256 = new SHA256Managed();
 73         byte[] by = Sha256.ComputeHash(SHA256Data);
 74 
 75         return BitConverter.ToString(by).Replace("-", "").ToLower();
 76     }
 77 
 78     //显示Block数据
 79     public void ViewInfo()
 80     {
 81         Console.WriteLine("====");
 82         Console.WriteLine("[prehash]->" + this.prehash);
 83         Console.WriteLine("[data]->" + this.data);
 84         Console.WriteLine("[hash]->" + this.curhash);
 85     }
 86 }
 87 
 88 public class Chain
 89 {
 90     private List<Block> blocks;
 91 
 92     public List<Block> Blocks { get => blocks; set => blocks = value; }
 93 
 94     public Chain()
 95     {
 96         this.blocks = new List<Block>();
 97         Block genesisBloc = new Block("源数据块");
 98         genesisBloc.Curhash = genesisBloc.ComputeHash("genesis");
 99         AddNewBlock(genesisBloc);
100     }
101 
102     public void ViewBlockCount()
103     {
104         Console.WriteLine("当前数据块总数->" + this.blocks.Count);
105     }
106 
107     //添加Block
108     public void AddNewBlock(Block newblock)
109     {
110         //空链的情况
111         if (this.blocks.Count == 0)
112         {
113             this.blocks.Add(newblock);
114             newblock.Curhash = newblock.ComputeHash(newblock.Prehash);
115             return;
116         }
117         /*链接新Block*/
118         //新的Block的prehash是上一个block的curhash
119         newblock.Prehash = this.blocks[this.blocks.Count - 1].Curhash;
120         newblock.Curhash = newblock.ComputeHash(newblock.Prehash);
121         /*添加新Block*/
122         this.blocks.Add(newblock);
123     }
124 
125     //查看所有Block
126     public void ViewAllBlocks()
127     {
128         foreach (var item in this.blocks)
129         {
130             item.ViewInfo();
131         }
132     }
133 
134     //验证Chain
135     public bool Validate()
136     {
137         //无任何数据块的情况
138         if (this.blocks.Count == 0)
139         {
140             Console.WriteLine("[数据链异常]->数据链为空！");
141             return false;
142         }
143         //只有源数据块的情况
144         else if (this.blocks.Count == 1)
145         {
146             Console.WriteLine("验证完毕！");
147             return true;
148         }
149 
150         //遍历校验标志
151         bool checkBlockSign = true;
152 
153         //遍历检查数据块，因为不检查源数据块，下标从1开始
154         for (int checkBlockIndex = 1; checkBlockIndex < this.blocks.Count; checkBlockIndex++)
155         {
156             //检验curhash
157             var checkBlock = this.blocks[checkBlockIndex];
158             if (checkBlock.Curhash != checkBlock.ComputeHash(checkBlock.Prehash))
159             {
160                 Console.WriteLine("[数据被篡改]->" + checkBlockIndex);
161                 checkBlockSign = false;
162                 break;
163             }
164             /*            //验证prehash
165                         if (checkBlock.Prehash != this.blocks[checkBlockIndex - 1].Curhash)
166                         {
167                             Console.WriteLine("[数据链断裂]->" + checkBlockIndex);
168                             checkBlockSign = false;
169                             break;
170                         }*/
171         }
172         Console.WriteLine("验证完毕！");
173         return checkBlockSign;
174     }
175 }