Пошаговое руководство по созданию блокчейна с помощью Go (Golang)

Самые главные криптоновости в Телеграм-канале CryptoMoon, присоединяйтесь!👇

Cryptomoon Telegram

Введение

Должен сказать, создание собственного блокчейна с помощью Go было довольно увлекательным путешествием! Как человек, который на протяжении многих лет баловался различными языками программирования, я могу с уверенностью сказать, что работа с Go в этом проекте была одновременно приятной и познавательной.

Технология блокчейн существенно меняет наш взгляд на данные и безопасность. По сути, блокчейн — это система, в которой многочисленные компьютеры (узлы) вместе отслеживают транзакции, что чрезвычайно затрудняет изменение этих записей после их проверки. Это передовое изобретение кардинально изменило финансовый мир, что привело к развитию рынка криптовалют.

Однако влияние блокчейна не ограничивается его текущими приложениями; он трансформирует такие сектора, как здравоохранение, логистика и многие другие.

Go (Golang): идеальное решение для разработки блокчейн

Go, часто называемый Golang, — это язык программирования, созданный Google, известный своей эффективностью и масштабируемостью, когда дело касается разработки программного обеспечения. Будучи статически типизированным, компилируемым языком, он преобразует код непосредственно в машинный код, что приводит к более быстрому выполнению, что особенно полезно для сетей блокчейнов.

Системы блокчейна требуют скорости и высокой пропускной способности, и в этом Go превосходит других.

Одним из отличительных аспектов Go является его способность эффективно управлять параллельными процессами. Эта функция позволяет Go выполнять несколько операций одновременно, тем самым оптимизируя эффективность системы. В сфере блокчейна, где одновременно могут выполняться многочисленные блоки и транзакции, модель параллелизма Go упрощает эти задачи, не усложняя многопоточное управление.

Библиотека для нужд блокчейна

Go предлагает обширную стандартную библиотеку, включающую фундаментальные модули для сетевых операций, шифрования и управления данными — функции, имеющие решающее значение для построения любой инфраструктуры блокчейна. Более того, простота и понятный синтаксис Go позволяют разработчикам быстро понять язык и его структуру.

Сильная поддержка сообщества

В условиях процветающего, динамичного сообщества и растущей поддержки со стороны отрасли решение проблем в процессе создания блокчейнов становится более управляемым. Для тех, кто хочет создавать универсальные и быстрые блокчейн-приложения, Go предоставляет прочную основу для разработки.

Практическое руководство по разработке блокчейна с помощью Go

Эта статья предназначена для новичков, углубляющихся в язык программирования Go и технологию блокчейна. Здесь вы освоите все аспекты — от настройки рабочего пространства, настройки основных предварительных условий, написания кода, компиляции и тестирования собственных блокчейн-приложений. Хотите отправиться в путешествие по блокчейну с Go? Давайте погрузимся!

Понимание концепций блокчейна с помощью Go

Мне, как криптоинвестору, крайне важно получить четкое представление о фундаментальных принципах, лежащих в основе технологии блокчейна, прежде чем углубляться в тонкости ее синтаксиса и функций. Понимая эти основные концепции, я могу легче ориентироваться в предстоящих технических шагах.

Основы блокчейна в Go

Блокчейн состоит из трех компонентов: блоков, транзакций и цепочек.

Блоки. Блок — это фундаментальный строительный блок блокчейна, служащий для постоянной записи данных транзакций. Каждый блок включает в себя определенные метаданные, такие как индекс, временная метка, хэш и сведения о самих транзакциях. Эти блоки соединены в цепочку, создавая непрерывный и неизменяемый журнал.

Взаимодействие. Взаимодействия служат источником энергии для этой структуры. Они инкапсулируют все важные детали о движении средств, обмене данными и многом другом внутри системы. Каждый блок включает в себя множество взаимодействий, которые тщательно проверяются и аутентифицируются сетью блокчейн.

Каждый блок связан с предыдущим через ссылку, создавая непрерывную серию или цепочку этих блоков. Эта связанная совокупность блоков широко известна как блокчейн.

Основные принципы блокчейна

Технология блокчейна: Вместо того, чтобы контролироваться одним основным объектом, как традиционные базы данных, блокчейн распределяет полномочия по принятию решений между многочисленными участвующими узлами. Каждый из этих узлов хранит копию всей цепочки блоков, что способствует открытости и минимизирует потенциальные риски, связанные с централизованными манипуляциями или простоями.

Неизменяемость блокчейна. Информация, хранящаяся в блокчейне, остается неизменной после ее записи. Это обеспечивается путем соединения каждого блока с предыдущим посредством криптографической связи, называемой хешем. Любая попытка изменить блок приводит к изменению его хеша, нарушая цепочку и вызывая оповещение по сети.

Механизм консенсуса:

Проще говоря, механизмы консенсуса относятся к правилам или процедурам, которым следует каждый пользователь для подтверждения транзакций и поддержания целостности блокчейна. Некоторые популярные методы включают в себя «Доказательство работы» (совместная работа над решением сложных задач по проверке транзакций), «Доказательство доли» (пользователи с большей долей участия в сети имеют большее право голоса при проверке транзакций) и «Практическая византийская отказоустойчивость» (метод, который обеспечивает блокчейн все равно может функционировать, даже если некоторые участники действуют злонамеренно).

Готовы создать блокчейн с помощью Go?

На данный момент вы достигли четкого понимания основ технологии блокчейн. Самое захватывающее начинается сейчас, когда в последующих разделах мы покажем вам, как создавать ваши персональные блокчейн-приложения с использованием языка программирования Go.

Будьте готовы к практическому использованию! Давайте углубимся в практическую сторону разработки блокчейна с помощью Go.

Глава 1. Настройка среды разработки

Чтобы эффективно приступить к кодированию и составлению контрактов, крайне важно сначала иметь соответствующую настройку разработки. Позвольте мне рассказать вам о некоторых важных шагах по созданию этой идеальной среды. Готовый? Набор? Код!

Установка Go

Загрузите и установите последнюю версию Go с официального сайта.
Убедитесь, что вы загружаете версию для конкретной системы (Windows, Mac Os, Linux).
Настройте переменные среды:

Как исследователь, когда я устанавливаю Go в Windows, он автоматически добавляет программное обеспечение в PATH моей системы. Однако, если требуются ручные настройки, я могу сделать это, перейдя в «Свойства системы» > «Переменные среды».

MacOS/Linux: экспортируйте PATH=$PATH:/usr/local/go/bin (в bash или zshrc)

Проверьте установку с помощью команды: go version.

Это даст вам выходные данные, например: go version go1.19.0 linux/amd64

Выбор IDE

Интегрированная среда программирования (IDE) — важный инструмент для всех задач кодирования. По сути, он представляет собой расширенную версию обычного редактора кода. Когда дело доходит до выбора, вы найдете множество альтернатив, но среди фаворитов — Visual Studio Code (VSCode) и GoLand.

VS Code: Это программное обеспечение, известное как VSCode, представляет собой гибкий и легкий инструмент, созданный Microsoft. Он поддерживает множество языков программирования и может похвастаться такими надежными возможностями, как интеллектуальное автодополнение, отладка и управление версиями.

Скачать VSCode с официального сайта
Следуйте инструкциям на экране и завершите установку в соответствии с вашей системой.
Настройте VSCode на панели расширений (Ctrl + Shift + X) и загрузите все необходимое, например: расширение Go, Live Share, Gitlens и т. д.

GoLand от JetBrains: GoLand, продукт JetBrains, представляет собой интегрированную среду разработки (IDE), разработанную исключительно для программирования на Go. Он предлагает мощные возможности отладки, тестирования и рефакторинга, а также интегрированную поддержку баз данных, что делает его надежным вариантом для более масштабных проектов.

Загрузите GoLand с официального сайта JetBrains.
Настройте и установите GoLANd, а затем правильно настройте переменные пути Файл → Настройки → Перейти → GOROOT

Здесь вы готовы создавать блокчейн-проекты Go!

Установка необходимых библиотек

Используйте go get для установки необходимых библиотек.

Глава 2. Создание простого блокчейна с помощью Go

В этой главе мы углубимся в структуру отдельных строительных блоков или блоков в системе Blockchain. Каждый блок служит хранилищем всех деталей транзакции, уникальных идентификаторов и указателей на предыдущие блоки в цепочке. Здесь мы сосредоточимся на создании этих блоков с использованием языка программирования Golang.

1. Создание блочной структуры

Блок определяется с использованием пользовательского типа данных, известного как «структура», который определяется пользователем. Эта «структура» с именем «блок» включает в себя такие свойства, как:

Индекс: Индекс полезен для обозначения позиции любого блока в блокчейне.
Отметка времени: Это время создания блока.
Данные: содержат любую информацию, связанную с транзакцией или состоянием блока.
Предыдущий хеш: Это хеш предыдущего блока, связанного с текущим.
Хеш: уникальный идентификатор ключа каждого блока, определенный с помощью криптографических методов.

В следующем фрагменте кода мы реализовали структуру блока.

type Block struct {
Index int
Timestamp string
Data string
Предыдущая строка хеша
строка хеша

Реализуйте методы для вычисления хеша блока с использованием синтаксиса Go:

импорт (
“crypto/sha256”
“fmt”
) >

func (b *Block) CalculHash string {
data := fmt.Sprintf(“%d%s%s%s”,
b.Index, b.Timestamp, b.Data, b.PreviousHash)
хеш:= sha256.Sum256([]byte(data ))
return fmt.Sprintf(“%x”, хеш)

Функция CalcultHash используется для вычисления хеширования текущего блока.

2. Создание структуры блокчейна

После того, как вы настроили класс блоков и его свойства, приступайте к созданию блока Genesis. Блок Genesis — это начальный блок в блокчейне, отмеченный нулевым индексом. После определения блока Genesis продолжайте добавлять новые блоки в свой блокчейн, используя метод addblock. Обязательно вычислите хэш для вновь добавленного блока. Вот код:

func createGenesisBlock Block {
return Block{Индекс: 0, временная метка: «2024-09-16»,
Данные: «Genesis» Block”, previousHash: “0”
}
func createGenesisBlock Block {
return Block{ Индекс: 0, отметка времени: «16 сентября 2024 г.»,
Данные: «Блок Бытия», Предыдущий хэш: «0»
}
func (bc *Blockchain) addBlock(строка данных) {
prevBlock := bc.getLatestBlock
newBlock := Block{
Индекс: prevBlock.Index + 1,
Отметка времени: “2024-09-16”,
Данные: data,
ПредыдущийHash: prevBlock.Hash,
}
newBlock.Hash = newBlock.calculateHash
bc.Blocks = add(bc.Blocks, newBlock)

Глава 3: Реализация механизмов консенсуса в Go

Доказательство работы

В нашем предыдущем обсуждении мы представили общее понимание механизмов консенсуса. Теперь давайте углубимся в эти механизмы в этом разделе. Механизмы консенсуса играют жизненно важную роль в обеспечении безопасности транзакций и проверке состояния базы данных.

Основной используемый механизм консенсуса известен как Proof of Work (PoW). В этой системе майнеры участвуют в конкурентной гонке, решая сложные криптографические головоломки в течение установленного периода времени. Когда майнер успешно находит правильный одноразовый номер и проверяет его, добавляется новый блок. Эта интенсивная конкуренция помогает предотвратить возможность контроля или добавления блоков кем-либо одним человеком без инвестирования значительных вычислительных ресурсов.

На первом этапе нам нужно добавить атрибут доказательства в структуру:

}type Block struct {
Индекс int
Timestamp string
Транзакции []Транзакция
Доказательство int
Предыдущая хэш-строка

На втором этапе примените технику Proof of Work, чтобы создать доказательство, соответствующее требуемому уровню сложности.

type Block struct {
Индекс int
Timestamp string
Транзакции [ ]Транзакция
Доказательство int
Предыдущая хеш-строка

func (b *Block) доказательствоOfWork(lastProof int) int {
proof := 0
for !isValidProof(lastProof, доказательство) {
доказательство++
}
доказательство возврата

func isValidProof(lastProof,proof int) bool {
guess := strconv.Itoa(lastProof) + strconv.Itoa(proof)
guessHash := sha256.New
guessHash.Write([]byte(guess))
guessHashString := fmt .Sprintf(«%x», догадкаHash.Sum(nil))
возврат догадкиHashString[:4] == “0000”
}

Пересмотрите структуру блокчейна, чтобы проверить доказательства перед добавлением новых блоков. Внедряя эту меру, мы гарантируем, что только законные блоки попадут в блокчейн.

type Blockchain struct
{ Chain []Block
CurrentTransactions []Transaction

func (bc *Blockchain) addBlock(proof int,
предыдущая строка Hash) {
block := Block{
Индекс: len(bc.Chain) + 1,
Timestamp: time.Now.String,
Транзакции: bc.CurrentTransactions,
Доказательство: доказательство,
ПредыдущийHash: previousHash,
}
bc.Chain = Append(bc.Chain, Block)
bc.CurrentTransactions = nil< br/>
func (bc *Blockchain) validProof(lastProof,proof int) bool {
guess := strconv.Itoa (lastProof) + strconv.Itoa(proof)
guessHash := sha256.New
guessHash.Write([]byte(guess))
guessHashString := fmt.Sprintf(“%x”, GuessHash.Sum(nil))
return submitHashString[:4] == “0000 ”

Глава 4. Создание простого API блокчейна с помощью Go

Интерфейс прикладного программирования, часто называемый API, служит основной функциональностью любого программного обеспечения или платформы. Он позволяет различным приложениям или платформам взаимодействовать и работать вместе, обеспечивая единое и плавное соединение между сетями и системами, которые отделены от блокчейна. API создают четкое различие между внешними и внутренними операциями, упрощая взаимодействие. Они также упрощают включение функций блокчейна в существующие системы.

Настройка среды API

После того, как Go предварительно установлен и правильно настроен на вашем компьютере, смело приступайте к настройке API. Хотя стандартной библиотеки Go достаточно для создания API, вы можете рассмотреть возможность использования Gin и Swagger в качестве дополнительных инструментов для создания и документирования вашего API.

Установите и настройте инструменты, необходимые для создания API с помощью Go.

go get -u github.com/gin-gonic/gin //Gin
go get -u github.com/swaggo/swag/cmd/swag
//Swagger для документации

Создание API

Разработка API предлагает гибкую модульную методологию, обеспечивающую плавное и управляемое объединение функций блокчейна на нескольких платформах или системах.

Создайте API для определения конечных точек для добавления блоков и просмотра блокчейна с помощью Go.

//Настройка сервера
пакет main
import (    “github.com/gin-gonic/gin”
“net/http”
)
func main {
r := gin.Default
r.POST(“/mine”, mineBlock)
r.GET(“/chain”, getChain)
r.Run(“:8080”)

//добавить обработчик блока
func addBlockHandler(w http.ResponseWriter, r
*http.Request) {
var newBlock Block
json.NewDecoder(r.Body).Decode(&newBlock)
blockchain.addBlock(newBlock.Data)
json.NewEncoder(w).Encode(newBlock)

func getBlockchainHandler(w < br/>http.ResponseWriter, r *http.Request) {
json.NewEncoder(w).Encode(blockchain)

//Определение конечных точек API
func mineBlock(c *gin.Context) {
// Логика для извлечения нового блока
c.JSON(http.StatusOK, gin.H{“message”:
“ Блок успешно добыт»})

func getChain(c *gin.Context) {
// Логика для возврата блокчейна
c.JSON(http.StatusOK, gin.H{“chain”:
blockchain})

В предоставленном сегменте кода функции эксплуатации блокчейна (обработчики блоков API) отвечают за управление задачами, связанными с действиями блокчейна, включая создание новых блоков и получение сведений о блоках. Эти функции взаимодействуют с назначенными местами в API, известными как конечные точки API, которые представляют различные операции или ресурсы.

Глава 5. Запуск и тестирование приложения

На любом этапе разработки заключительный этап включает в себя тщательное тестирование разработанного приложения для точной оценки его функциональности. В этом процессе используются различные методы тестирования, такие как модульное тестирование, интеграционное тестирование и тестирование обеспечения качества. Крайне важно протестировать приложение перед развертыванием, чтобы убедиться в его безупречной работе.

Запуск приложения

Скомпилируйте и запустите приложение блокчейна Go.

иди запусти main.go

С помощью этой команды ваш код компилируется и запускается. Следовательно, он настроит вас на получение запросов на назначенный порт с номером 8080.

Тестирование с помощью Postman

Проверьте конечные точки API с помощью Postman или Curl.

curl -X POST -d ‘{«Данные»:»Новый блок»}’
http://localhost:8080/block

Нажмите «Отправить», чтобы отправить запрос. Вы получите ответ, показывающий, успешно ли вставлен блок.

Глава 6: Реальный пример создания блокчейн-приложения с помощью Go

Ура! Вы добрались до заключительного этапа вашего приключения в области разработки. Подводя итоги, давайте объединим все рассмотренные нами концепции, написав полный пошаговый пример кода, демонстрирующий их применение.

Пошаговое выполнение

Шаг 1. Создайте структуру Block с необходимыми атрибутами, используя синтаксис Go.
Шаг 2. Реализуйте метод Calculation_hash.
Шаг 3: Определите и инициализируйте структуру Blockchain с помощью исходного блока.
Шаг 4. Реализуйте методы для добавления новых блоков и получения последнего блока с помощью Go.
Шаг 5. Добавьте функцию «Доказательство работы» в структуру Block и обновите структуру Blockchain.
Шаг 6. Настройте среду API для обработки запросов с помощью Go.
Шаг 7. Протестируйте приложение, извлекая новый блок и проверяя блокчейн с помощью Postman или Curl.

основной пакет

импорт (
“crypto/sha256”
“ кодировка/шестнадцатеричный”
“кодировка/json”
“fmt”
“журнал”
“net/http”
“strconv”
“строки”
“time”
    “github.com/gorilla/mux”)

// Блок представляет каждый «элемент». в структуре Blockchaintype {
Index int // Позиция блока в цепочке
Timestamp string // Временная метка создания блока
Data string // Данные, хранящиеся в блоке
PreviousHash string // Хэш предыдущего блока
Хеш string // Хэш текущего блока
Доказательство int // Доказательство работы

// Блокчейн представляет всю цепочку блоков.
type Blockchain struct {
Blocks []Block

// Создать блок генезиса (первый блок в цепочке)
func createGenesisBlock Block {
Return Block{
Индекс: 0,
Timestamp: time.Now.String,
Данные: «Genesis Block»,
Предыдущий Хэш: «0»,
Доказательство: 0,
Хеш: CalcultHash(0, time.Now.String,
“Genesis Block”, “0”, 0),
}
}
// Вычисляем хэш блока
func CalculateHash(index int, timestamp, data , previousHash
строка, доказательство int) string {
record := strconv.Itoa(index) + метка времени + данные + previousHash + strconv.Itoa (доказательство)
hash := sha256.New
hash.Write([]byte(record))
hashed := hash.Sum(nil)
return hex.EncodeToString(hashed)

// Алгоритм Proof of Work — простая реализация PoW, в которой мы находим хеш с определенным количеством ведущих нулейfunc (b *Block)proofOfWork(difficulty int) {
for {
b.Hash = CalculateHash(b.Index, b.Timestamp, b.Data,
b.PreviousHash, b. Доказательство)
if strings.HasPrefix(b.Hash, strings.Repeat(“0”, сложность)) {
break
}
b.Proof++

// Добавляем новый блок в блокчейн
func (bc *Blockchain) addBlock(строка данных, сложность int) {
prevBlock := bc.getLatestBlock
newBlock := Block{
Индекс: prevBlock.Index + 1,
Timestamp: time.Now.String,
Data: data,
PreviousHash: prevBlock.Hash,        < br/>Доказательство: 0,
}
newBlock.proofOfWork(сложность)
bc.Blocks = add(bc.Blocks, newBlock)

// Получить последний блок в цепочке
func (bc *Blockchain) getLatestBlock Block {
return bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1]

// Инициализируйте блокчейн с помощью блока Genesis
func InitializeBlockchain *Blockchain {
genesisBlock := createGenesisBlock
return &Blockchain{[]Block{genesisBlock}}}

// Обработчики API

// Получить весь блокчейн
func getBlockchainHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
json.NewEncoder(w).Encode(blockchain.Blocks)

// Добавить новый блок в блокчейн
func addBlockHandler(w http.ResponseWriter, r
*http.Request) {
var newBlockData struct {        Строка данных `json: ”data”`    }    _
= json.NewDecoder(r.Body).Decode(&newBlockData)
blockchain.addBlock(newBlockData.Data, сложность)
json.NewEncoder(w).Encode(blockchain.getLatestBlock)

// Инициализируем блокчейн и уровень сложности для Proof of Work
var Blockchain = InitializeBlockchain
var сложность = 3 // Уровень сложности Доказательство работы

// Настройка сервера API
func main {
router := mux.NewRouter
router.HandleFunc(“/blockchain”,
getBlockchainHandler).Methods(“GET”)
router.HandleFunc(«/block»,
addBlockHandler).Methods(«POST»)

log.Println(“Прослушивание порта 8080…”)
log.Fatal(http.ListenAndServe(“:8080”, router))

Выводы и дальнейшие направления

Ура! Вы успешно создали функциональное блокчейн-приложение с помощью Go! Это руководство предоставило вам фундаментальные возможности, такие как создание блокчейна с нуля, включение доказательства работы и создание REST API для связи с вашим блокчейном. Вот некоторые основные выводы из этого опыта:

Определение и структурирование блоков
Внедрение механизмов консенсуса
Интеграция API для взаимодействия с блокчейном

Однако это всего лишь отправная точка вашего приключения в программировании блокчейна с использованием Go. По мере того, как вы копаетесь глубже, вам еще предстоит открыть целый мир возможностей и достижений.

Перспективы роли Go в создании децентрализованных приложений (dApps) невероятно многообещающие. Вот некоторые продвинутые области, которые было бы интересно изучить дальше:

Изучение механизмов расширенного консенсуса
Улучшения масштабируемости
Взаимодействие
Реальные приложения

Продолжайте двигаться вперед, не стесняйтесь пробовать что-то новое, улучшать их и придумывать новые идеи. Сфера блокчейна быстро меняется, и ваш опыт работы с языком программирования Go позволяет вам быть в тренде.

Также ознакомьтесь: Как создать свой первый блокчейн с помощью Plutus: пошаговое руководство

Смотрите также

2024-09-18 09:24