Kuidas ma projekteerisin plokke ja tehinguid oma plokiahelas Go-s

Kuna plokiahelaks saamine eeldab, et te ei kasuta lihtsalt andmebaasi, peame oma projektile lisama kolm olulist elementi:

• Ploki andmestruktuuri ja meetodite kirjeldus
• Tehingu andmestruktuuri ja meetodite kirjeldus
• Plokiahela funktsioonid, mis salvestavad plokid andmebaasi ja leiavad need seal nende hash'i või kõrguse (või muude viiside) järgi.

See on teine artikkel plokiahela kohta tööstuses, esimene siit.

Meeldetuletus, arvestades küsimusi, mis mulle eelneva artikli puhul esitati, tuleks märkida: plokiahela andmete salvestamiseks kasutatakse antud juhul LevelDB andmebaasi, kuid miski ei takista kasutada mõnda muud, näiteks MySQL. Nüüd uurime nende andmete struktuuri.

Alustame tehingutest: github.com/Rusldv/bcstartup/blob/master/transaction/builder.go

Siin on selle andmestruktuur:

type TX struct {
	DataType byte		
	TxHash string 
	TxType byte	
	Timestamp int64		
	INs []TxIn
	OUTs []TxOut
}

type TxIn struct {
	ThatTxHash string
	TxOutN int
	ByteCode string
}

type TxOut struct {
	Value int
	ByteCode string
}

TX-s hoitakse andmetüüpi (tehingu jaoks 2), selle tehingu hash'i, tehingu tüüpi, ajatemplit ning sisse- ja väljaminekuid. Sisseanded TxIn hoiavad tehingu hash'i, millele viidatakse, selle väljamineku numbrit ja bytecode'i, väljundid TxOut hoiavad mingit väärtust ja samuti bytecode'i.

Nüüd vaatame, milliseid toiminguid võib tehing andmetega teha, st uurime meetodeid.

Tehingu loomiseks on funktsioon transaction.NewTransaction(txtype byte) *TX.

Meetod AddTxIn(thattxhash []byte, txoutn int, code []byte) (*TxIn, error) lisab tehingule sissekande.

Meetod AddTxOut(value int, data []byte) (*TxOut, error) lisab tehingule väljundi.

Meetod ToBytes() []byte muudab tehingu byte-salvestusjärguks.

Sisefunktsioon preByteHash(bytes []byte) string rakendatakse funktsioonides Build() ja Check() tehingu hash'i ühilduvuse tagamiseks JavaScripti rakendustest genereeritud tehingu hash'idega.

Meetod Build() määrab tehingu hash'i järgmiselt: tx.TxHash = preByteHash(tx.ToBytes()).

Meetod ToJSON() string konverteerib tehingu JSON stringiks.

Meetod FromJSON(data []byte) error laadib tehingu JSON-formaadist, mis edastatakse byte-salvestusjärguna.

Meetod Check() bool võrreldab väljastatud hash'i tehingu hash'i välja, mis saadi selle tehingu hash'imise tulemusena (ilma hash'i välja arvestamata).

Tehingud lisatakse plokkidesse: github.com/Rusldv/bcstartup/blob/master/block/builder.go

Bloki andmete struktuur on mahukam:

type Block struct {
	DataType byte				
	BlockHeight int					
        Timestamp int64				 
        HeaderSize int					
        PrevBlockHash string				 
        SelfBlockHash string			
	TxsHash string			
	MerkleRoot string
	CreatorPublicKey string			
	CreatorSig string
	Version int
	TxsN int
	Txs []transaction.TX
}

DataType salvestab andmete tüübi, selle järgi eristab sõlm bloki tehingutest või muudest andmetest. Bloki puhul on selle väärtus 1.

BlockHeight salvestab bloki kõrguse.
Timestamp on ajamärk.
HeaderSize on bloki suurus baitides.
PrevBlockHash on eelmise bloki hash, samas kui SelfBlockHash — praegune.
TxsHash on kõigi tehingute koondhash.
MerkleRoot on Merkle puu juur.

Edasi väljadel on bloki looja avalik võti, looja allkiri, bloki versioon, tehingute arv blokis ja need tehingud ise.

Vaadakem selle meetodeid:
Bloki loomiseks kasutatakse funktsiooni block.NewBlock(): NewBlock(prevBlockHash string, height int) *Block, mis võtab vastu eelmise bloki hash'i ja kõrguse, mis on loodud bloki jaoks plokiahelas. Samuti määratakse bloki tüüp types paketi konstandist:

b.DataType = types.BLOCK_TYPE.

Meetod AddTx(tx *transaction.TX) lisab tehingu blokki.

Meetod Build() laadib väärtused bloki väljadessa ja genereerib ning seadistab selle praeguse hash'i.

Meetod ToBytesHeader() []byte teisendab bloki pealkirja (ilma tehinguteta) baitide lõikeks.

Meetod ToJSON() string teisendab bloki JSON formaati stringi andmete kujul.

Meetod FromJSON(data []byte) error laadib andmed JSON'ist bloki struktuuri.

Meetod Check() bool genereerib bloki hash'i ja võrdleb seda bloki hash'i väljas määratletud väärtusega.

Meetod GetTxsHash() string tagastab kõigi tehingute koondhash'i blokis.

Meetod GetMerkleRoot() määrab bloki tehingute Merkle puu juure.

Meetod Sign(privk string) allkirjastab bloki looja privaatvõtmega.

Meetod SetHeight(height int) kirjutab bloki kõrguse struktuuri väli.

Meetod GetHeight() int tagastab bloki kõrguse, nagu on määratud struktuuri väljas.

Meetod ToGOBBytes() []byte kodeerib bloki GOB formaati ja tagastab selle baitide lõikena.

Meetod FromGOBBytes(data []byte) error kirjutab bloki andmed struktuuri GOB formaadis edastatud baitide lõikest.

Meetod GetHash() string tagastab antud bloki hash'i.

Meetod GetPrevHash() string tagastab eelmise bloki hash'i.

Meetod SetPublicKey(pubk string) kirjutab bloki sisse looja avaliku võti.

Seega saame Block objekti meetodite abil hõlpsasti konverteerida selle võrgu edastamiseks ja LevelDB andmebaasi salvestamiseks sobivasse vormi.

Plokiahela salvestamise eest vastutavad blockchain paketi funktsioonid: github.com/Rusldv/bcstartup/tree/master/blockchain

Selleks peab blokki rakendama IBlock liidest:

type IGOBBytes interface {
	ToGOBBytes() []byte
	FromGOBBytes(data []byte) error
}

type IBlock interface {
	IGOBBytes
	GetHash() string
	GetPrevHash() string
	GetHeight() int
	Check() bool

}

Andmebaasiga ühendus luuakse üks kord paketi initsialiseerimise ajal init() funktsioonis:

db, err = leveldb.OpenFile(BLOCKCHAIN_DB_DEBUG, nil).

CloseDB() on db.Close() ümberminek — seda kutsutakse välja pärast paketi funktsioonidega töötamist, et sulgeda andmebaasiga ühendus.

Funktsioon SetTargetBlockHash(hash string) error salvestab andmebaasi praeguse ploki hash'i võtme all, mille määrab konstandi BLOCK_HASH väärtus.

Funktsioon GetTargetBlockHash() (string, error) tagastab andmebaasis hoitud praeguse ploki hash'i.

Funktsioon SetTargetBlockHeight(height int) error salvestab andmebaasi plokiahela kõrguse väärtuse sõlmele, mille määrab konstandi BLOCK_HEIGHT võtme väärtus.

Funktsioon GetTargetBlockHeight() (int, error) tagastab antud sõlme plokiahela kõrguse, mis on salvestatud andmebaasis.

Funktsioon CheckBlock(block IBlock) bool kontrollib ploki õigsust enne selle lisamist plokiahelasse.

Funktsioon AddBlock(block IBlock) error lisab ploki plokiahelasse.

Blokke saamiseks ja vaatamiseks mõeldud funktsioonid asuvad blockchain paketi failis explore.go:

Funktsioon GetBlockByHash(hash string) (*block.Block, error) loob tühi ploki objekti, laadib sinna andmebaasist ploki, mille hash on talle edastatud, ja tagastab sellele viitaja.

Genezise ploki loomine toimub funktsiooni Genesis() error kaudu blockchain paketi failist genesis.go.

järgmisel artiklil räägitakse klientide sõlme ühendamisest WebSocket mehhanismi abil.

Allikas: habr.com