引见了一些关于比特币的观点与机制，为了加深明白，本文基于JavaScript来完成一个简朴的区块链原型，后续再对其举行不断雄厚。

1. 概述

如前所述区块链模子的组成部分，包括区块，区块组成的区块链，以及保留区块链的数据耐久层等。一个超简朴的UML类图以下：

因为我是前端的，业余看了这么久区块链的理论，照样手痒痒感谢代码，把这个类用JavaScript完成一下。写完以后发明现在阶段，关于区块链原型来讲照样太甚简朴，不过如果说用来做前端面试题，考核下面向对象和Promise等知识点却是挺联系。

2. 定义区块数据模子

摘取比特币区块的概况举行修正，去除一切过剩信息，只留下能形貌区块最基本的信息，声明区块类以下：

class Block {
    constructor(data) {
        // 区块的属性值
        this.hash = "";
        this.height = 0;
        this.body = data;
        this.time = 0;
        this.previousBlockHash = "";
    }
}

module.exports.Block = Block;

3. 数据耐久层

其有用数组完成区块链是最简朴的原型计划，但每次重启数组都会被清空，数据并不耐久。所以这里引入levelDB数据库作为耐久层来保留数据，相干操纵可参考level。因为直接挪用API，关于应用层来讲过于贫苦，所以在此声明一个数据操纵类LevelSandbox，该类不像传统的关联型数据库具有增、删、改、查等悉数功用，因为区块链上数据的不可更改性，此类只包括增和查的操纵。

3.1 依据key从数据库中猎取数据

本文以下相干异步完成，都采纳Promise的体式格局而非回调，个中优点作为前端工程师此处就不多引见了，有须要相识的可异步Promise引见，自行扩大浏览。

getLevelDBData(key) {
    let self = this;
    return new Promise(function(resolve, reject) {
        self.db.get(key)
            .then(value => {
                console.log('Value = ' + value);
                resolve(value)
            })
            .catch(err => {
                console.log('Not found!');
                reject(err)
            })
    });
}

3.2 将key/value数据插进去数据库中

以key/value的体式格局在数据库中存储，其key值得拔取，这里斟酌运用区块类中声明的height字段，该字段标识一个区块在链中的位序，同时也具有唯一性，异常适宜。

addLevelDBData(key, value) {
    let self = this;
    return new Promise(function(resolve, reject) {
        self.db.put(key, value)
            .then(() => resolve())
            .catch((err) => {
                console.log('Block ' + key + ' submission failed');
                reject(err)
            })
    });
}

3.3 猎取数据库中区块总数

createReadStream()要领建立一个读取数据库的流，这里的作用是为了遍历整库以猎取存储的区块总数，别的此要领还可经由历程传参，设置遍历序次，概况可参阅文档。

getBlocksCount() {
    let self = this;
    return new Promise(function(resolve, reject){
        let height = 0;
        self.db.createReadStream()
            .on('data', function () {
                height++;
            })
            .on('error', function (error) {
                reject('Unable to read data stream!', error);
            })
            .on('close', function () {
                resolve(height);
            });
    });
}

4. 区块链类

该类重要担任将新建立的区块添加进区块链，并考证链中各个区块的数据完整性。这个历程当中少不了对区块数据的哈希处置惩罚，为轻易起见，采纳第三方库crypto-js完成的SHA256要领。

设想该类中的重要要领包括：

• createGenesisBlock()：天生肇端区块
• getBlockHeight()：猎取区块链长度
• getBlock(height)：猎取指定区块
• addBlock(block)：将一个新区块到场区块链中
• validateBlock(block)：考证某个区块
• validateChain()：考证区块链

以下便完成个中重要的几个要领：

4.1 增添新区块

各个区块经由历程previousBlockHash属性，顺次指向前一个区块来连接成链的，除首区块该属性为空外。

addBlock(block) {
    return this.getBlockHeight()
        .then(height => {
            区块高度
            block.height = height;
            // UTC 时候戳
            block.time = new Date().getTime().toString().slice(0, -3);
            if (height > 0) {
                this.getBlock(height - 1)
                    .then(preBlock => {
                        // 前一个区块的哈希值
                        block.previousBlockHash = preBlock.hash;
                        // 对区块举行哈希处置惩罚
                        block.hash = SHA256(JSON.stringify(block)).toString();
                        // 将新区快存入库中
                        this.bd.addLevelDBData(height, JSON.stringify(block));
                    })
                    .catch(error => console.log(error));
            } else {
                block.hash = SHA256(JSON.stringify(block)).toString();
                this.bd.addLevelDBData(height, JSON.stringify(block));
            }
        })
        .catch( error => console.log(error));
}

4.2 考证单个区块完整性

考证要领就是应用了hash算法的性子：雷同的数据经由hash后会天生雷同的hash值。

validateBlock(height) {
        // 猎取区块的值
        return this.getBlock(height)
            .then(block => {
                const objBlock = JSON.parse(block);
                let blockHash = objBlock.hash;
                objBlock.hash = '';
                // 从新天生区块的哈希值
                let validBlockHash = SHA256(JSON.stringify(objBlock)).toString();
                objBlock.hash = blockHash;
                // 比较以考证完整性
                if (blockHash === validBlockHash) {
                    return Promise.resolve({isValidBlock: true, block: objBlock});
                } else {
                    console.log('Block #'+blockHeight+' invalid hash:\n'+blockHash+'<>'+validBlockHash);
                    return Promise.resolve({isValidBlock: false, block: objBlock});
                }
            })
    }

4.3 考证全部区块链

经由历程顺次校验每一个区块以考证整条链的完整性。

validateChain() {
    let errorLog = [];
    let previousHash = '';
    this.getBlockHeight()
        .then(height => {
            for (let i = 0; i < height; i++) {
                this.getBlock(i)
                    .then(block => this.validateBlock(block.height))
                    .then(({isValidBlock, block}) => {
                        if (!isValidBlock) errorLog.push(i);
                        if (block.previousBlockHash !== previousHash) errorLog.push(i);
                        previousHash = block.hash;
                        if (i === height - 1) {
                            if (errorLog.length > 0) {
                                console.log(`Block errors = ${errorLog.length}`)
                                console.log(`Blocks: ${errorLog}`)
                            } else {
                                console.log('No errors detected')
                            }
                        }
                    })
            }
        })
}

5. 天生测试数据

(function theLoop (i) {
    setTimeout(function () {
        let blockTest = new Block.Block("Test Block - " + (i + 1));
        myBlockChain.addBlock(blockTest).then((result) => {
            console.log(result);
            i++;
            if (i < 10) theLoop(i);
        });
    }, 10000);
})(0);

作为一个区块链原型的模样算是初见端倪，但就现在的功用来讲还异常大略，说是原型都算抬举了，不过背面逐步再雄厚吧。这里也只算是对之前的一个实践性的小节。

文中以列出重要代码片断，团体完成实在不难，没贴出一切代码重要是为了表述思绪更清楚些，如有朋侪完成历程当中有题目，可文下留言交换。