Пошаговое руководство по созданию блокчейна с помощью Go (Golang)

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

Cryptomoon Telegram

Введение

Прочитав это руководство, вы не только создали функциональное приложение блокчейна с использованием Go, но и получили ценную информацию о мире децентрализованных технологий!

Технология блокчейна существенно меняет наш взгляд на данные и безопасность. По сути, блокчейн — это система, в которой различные компьютеры (или «узлы») коллективно хранят данные транзакций, что чрезвычайно затрудняет изменение этих записей после их проверки. Эта революционная концепция радикально изменила финансовый сектор, что привело к появлению рынка криптовалют.

Но влияние блокчейна на этом не заканчивается — он меняет такие отрасли, как здравоохранение, управление цепочками поставок и другие.

Go (Golang): идеальное решение для разработки блокчейн

Go, часто называемый Golang, — это язык программирования, разработанный Google. Когда дело касается проектов разработки программного обеспечения, он известен своей эффективностью и масштабируемостью. Будучи статически типизированным и скомпилированным, Go напрямую преобразует код в машинный язык, что приводит к более быстрому выполнению — функция, которую сети блокчейнов считают особенно полезной.

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

Одним из примечательных аспектов языка программирования Go является его способность управлять параллельными операциями. Это позволяет ему выполнять несколько задач одновременно, тем самым оптимизируя эффективность системы. В контексте блокчейна, где одновременно могут выполняться многочисленные блоки и транзакции, модель параллелизма Go эффективно справляется с этими задачами, не усложняя обработку нескольких потоков.

Библиотека для нужд блокчейна

Go предлагает обширную стандартную библиотеку, содержащую жизненно важные пакеты для сетевых операций, шифрования и управления данными, которые являются важными компонентами в построении инфраструктуры блокчейна. Более того, простая структура и понятный синтаксис Go помогают разработчикам быстрее освоить язык и его соглашения.

Сильная поддержка сообщества

Проще говоря, когда дело доходит до разработки блокчейна, проблемы становятся более управляемыми благодаря наличию процветающего и заинтересованного сообщества, а также растущей поддержки со стороны отрасли. Для разработчиков, которые хотят создавать эффективные и масштабируемые блокчейн-проекты, Go обеспечивает прочную основу.

Практическое руководство по разработке блокчейна с помощью Go

Эта статья предназначена для новичков, желающих освоить язык программирования Go и технологию блокчейна. Вы получите знания о том, как создать свою рабочую среду, настроить необходимые предварительные условия, написать, скомпилировать и протестировать свои собственные блокчейн-приложения. Хотите углубиться в разработку блокчейна с помощью Go? Давайте отправимся в это увлекательное путешествие!

Понимание концепций блокчейна с помощью Go

Чтобы начать изучение тонкостей блокчейна, сначала давайте заложим прочную основу, поняв его фундаментальные принципы. Освоение этих основ сделает последующие технические аспекты более управляемыми.

Основы блокчейна в Go

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

Блоки в блокчейне. Блок — это фундаментальный строительный блок блокчейна, служащий постоянным хранилищем данных транзакций. Каждый блок включает в себя метаданные, такие как его индекс, временная метка, хэш-значение и сведения о транзакции. Эти блоки связаны друг с другом, создавая неизменяемую хронологическую запись, известную как бухгалтерская книга.

Операция: Операции служат основой системы. Они охватывают каждую важную информацию о движении средств, передаче данных и т. д. по сети. Каждый блок содержит набор операций, которые тщательно проверяются и проверяются сетью блокчейн.

Каждый блок содержит ссылку на предыдущий блок, служащую ссылкой. Когда эти ссылки соединяют все блоки вместе, мы называем их серией или цепочкой блоков, отсюда и термин «блокчейн».

Основные принципы блокчейна

Технология блокчейн отличается от обычных баз данных тем, что она не опирается на единый центральный орган управления. Вместо этого управление распределяется между многочисленными участвующими узлами. Такая настройка означает, что каждый узел хранит свою собственную копию блокчейна, что способствует прозрачности и минимизирует риски, связанные с коррупцией или сбоем системы в централизованной обстановке.

Неизменяемость блокчейна. Данные, однажды сохраненные в блокчейне, остаются неизменными. Это обеспечивается путем соединения каждого блока с предыдущим с помощью сложного метода шифрования, известного как криптографический хэш. Любая попытка манипулировать блоком приводит к изменению его хеша, разрыву цепочки и срабатыванию предупреждения по всей сети.

Протоколы соглашений: это наборы правил, которым следуют все пользователи для проверки транзакций и статуса книги записей. Некоторые распространенные методы включают «Доказательство труда» (PoL — относится к PoW), «Доказательство владения» (PoO — относится к PoS) и «Надежная византийская отказоустойчивость» (RBFT).

Готовы создать блокчейн с помощью Go?

К настоящему моменту вы должны иметь четкое представление об основах блокчейна. А теперь самое интересное! В следующих разделах мы шаг за шагом проведем вас через создание собственных блокчейн-приложений с использованием Go.

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

Глава 1. Настройка среды разработки

Чтобы приступить к написанию кода и работе по контракту, важно сначала иметь соответствующие настройки для разработки. Вот пошаговое руководство о том, как начать: Давайте углубимся!

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:

В Windows установщик Go автоматически включит Go в PATH вашей системы. Однако если необходимы ручные настройки, вы можете 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) необходима для любой задачи кодирования. Проще говоря, он служит альтернативой базовым текстовым редакторам. Когда дело доходит до выбора, вы найдете несколько вариантов, но VSCode и GoLand, как правило, являются лучшими среди разработчиков.

VS Code: Это программное обеспечение, известное как VSCode, представляет собой гибкий и легкий инструмент, созданный Microsoft. Он совместим со многими языками программирования. Он может похвастаться надежными функциями, такими как автоматическое завершение кода, возможности отладки и контроль версий.

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, созданный JetBrains, представляет собой интегрированную среду разработки (IDE), предназначенную исключительно для программирования на Go. Он предлагает широкие возможности отладки, тестирования и рефакторинга, а также встроенную поддержку баз данных, что делает его надежным вариантом для сложных 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

Как опытный криптоинвестор, я углубляюсь в тонкости понимания строительных блоков, лежащих в основе могучего блокчейна — самих блоков! Каждый блок служит хранилищем всех данных транзакций, уникальных идентификаторов и указателей, связывающих его предшественников в цепочке. В этом образовательном путешествии давайте проанализируем архитектуру этих блоков в Golang, шаг за шагом раскрывая их внутреннюю работу.

1. Создание блочной структуры

Блок определяется с использованием пользовательской структуры данных, известной как структура, которая может определяться пользователем. Структура блока 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 определили свой класс блока и его характеристики, приступайте к созданию исходного блока Genesis. Блок Genesis служит первым блоком в блокчейне и требует инициализации с нулевым индексом. После настройки блока Genesis вы можете приступить к добавлению дополнительных блоков в ваш блокчейн с помощью метода addblock. Не забудьте также вычислить хэш 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

Ранее в этой статье мы представили общее понимание механизмов консенсуса. Теперь давайте углубимся в эти механизмы в этом разделе. По сути, механизмы консенсуса играют жизненно важную роль в обеспечении безопасности транзакций и проверке статуса базы данных.

Широко используемый основной механизм консенсуса называется «Доказательство работы» (PoW). В этом механизме майнеры участвуют в соревновании в условиях ограниченного времени для решения сложных криптографических задач. Когда майнер успешно решает проблему и находит правильный одноразовый номер, его решение должно быть проверено, после чего добавляется новый блок. Эти интенсивные усилия гарантируют, что ни один человек не сможет манипулировать блоками или добавлять их, не вкладывая 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 применим технику Proof of Work, чтобы создать проверку, соответствующую необходимому 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”
}

Измените структуру блокчейна, чтобы проверить доказательства перед добавлением новых блоков, гарантируя, что в блокчейн будут включены только законные блоки.

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, обычно называемый API, служит основой любого программного обеспечения или приложения. Он позволяет различному программному обеспечению или платформам взаимодействовать друг с другом, обеспечивая единое и плавное соединение между внешними сетями и системами за пределами блокчейна. API играют решающую роль в разделении внешних и внутренних функций, делая взаимодействие более простым. Более того, API позволяют легко включать функции блокчейна в существующие системы.

Настройка среды API

Поскольку Go уже настроен и готов к работе в вашей системе, вы можете приступить к настройке API. Хотя стандартная библиотека Go предлагает достаточно ресурсов для разработки API, вы также можете использовать Gin и Swagger для создания и документирования своих 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 интерфейсов прикладного программирования (API) предлагает гибкую модульную методологию, обеспечивающую плавное и масштабируемое объединение возможностей блокчейна на нескольких платформах.

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 обработчики блоков API относятся к функциям, которые управляют и обрабатывают запросы, касающиеся задач блокчейна, таких как создание новых блоков или получение сведений о блоке. Конечные точки API, с другой стороны, представляют собой уникальные URL-адреса или пути внутри API, соответствующие различным операциям или ресурсам.

Глава 5. Запуск и тестирование приложения

В любом проекте разработки последний этап включает тщательное тестирование созданного приложения, чтобы лучше понять его функции. Существуют различные методы тестирования, такие как модульное тестирование, интегрированное тестирование и тестирование обеспечения качества, которые помогают обеспечить правильную работу приложения перед развертыванием и полную функциональность.

Запуск приложения

Скомпилируйте и запустите приложение блокчейна Go.

иди запусти main.go

Используя эту команду, ваш код компилируется и запускается. Следовательно, он настроен на получение входящих запросов на назначенный порт 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, и вы получите ответ, показывающий, успешно ли добавлен блок.

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

Ура! Вы добрались до финального этапа своего приключения в области разработки! Прежде чем завершить, давайте возьмем то, что мы уже узнали, и применим его ясным и последовательным образом, используя один пример кода. Давайте сделаем это!

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 разработали функциональное блокчейн-приложение, используя Go! Благодаря этому руководству вы приобрели важные навыки, такие как создание блокчейна с нуля, включение доказательства работы и настройка REST API для взаимодействия с вашим блокчейном. Основные выводы, полученные в ходе этого путешествия:

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

Однако это только начало. По мере того, как вы углубляетесь в разработку блокчейна с использованием Go, вам предстоит обнаружить и оптимизировать множество интригующих аспектов.

Изучение будущих перспектив Go в сфере разработки децентрализованных приложений (dApp) открывает захватывающие возможности. Более глубокое изучение некоторых сложных тем может оказаться плодотворным, например:

Изучение механизмов расширенного консенсуса
Улучшения масштабируемости
Взаимодействие
Реальные приложения

Продвигаясь вперед, не стесняйтесь исследовать, улучшать и создавать. Динамичный ландшафт технологии блокчейн постоянно меняется, и ваше знание языка программирования Go позволяет вам быть на шаг впереди.

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

Смотрите также

2024-09-18 09:39