区块链是一种分布式的、不可篡改的记录数据的技术。它是由一系列数据块（Blocks）组成的链式结构，每个数据块包含了一定数量的交易信息和与之相关的元数据。每个数据块都通过密码学哈希函数与前一个数据块连接起来，形成了一个不断增长的链式结构。
下面用代码来理解一下区块链，首先创建一个块信息对象。块信息主要包含数据，当前hash值，前置节点hash值，当前时间戳，生成hash值的函数和挖矿函数。每个块的hash值是通过之前的hash值和数据data通过hash计算出来的。如果前一个区块的数据一旦被篡改了，那么前一个区块的hash值也会同样发生变化，这样也就导致了所有后续的区块中的hash值有误。所以计算和比对hash值会让我们检查到当前的区块链是否是有效的，也就避免了数据被恶意篡改的可能性，因为篡改数据就会改变hash值并破坏整个区块链。
public class BlockInfo {
public String hashCode;
public String preHashCode;
private String data;
private long timeStamp;
private int nonce=0;
public BlockInfo(String data, String preHashCode)
{
this.data=data;
this.preHashCode=preHashCode;
this.timeStamp=new Date().getTime();
this.hashCode=countHash();
}
public String countHash(){
String tmpHash=BlockChainUtil.hash256Code(this.preHashCode+Long.toString(this.timeStamp)+Integer.toString(nonce)+this.data);
return tmpHash;
}
public void mineBlock(int difficulty) {
String target = new String(new char[difficulty]).replace('\0', '0');
while(!hashCode.substring( 0, difficulty).equals(target)) {
nonce ++;
hashCode = countHash();
}
}
}
有了块信息对象，就需要选择一个生成hash值的算法，生成hash的算法有很多，比如BASE,MD,RSA,SHA等等，这里采用的是SHA-256算法。
public class BlockChainUtil {
public static String hash256Code(String input) {
try {
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
byte[] hashBytes = md.digest(input.getBytes());
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (byte b : hashBytes) {
sb.append(String.format("%02x", b));
}
return sb.toString();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}
最后就是添加块，并进行区块链检查，这就形成了一个单机版小型的区块链模型。
public class BlockChain {
public static List<BlockInfo> blockChainList=new ArrayList<>();
public static int difficultFactor=1;
public static void main(String[] args)
{
blockChainList.add(new BlockInfo("第一个块", "0"));
System.out.println("尝试生成第一个块");
blockChainList.get(0).mineBlock(difficultFactor);
blockChainList.add(new BlockInfo("第二块",blockChainList.get(blockChainList.size()-1).hashCode));
System.out.println("尝试生成第二个块 ");
blockChainList.get(1).mineBlock(difficultFactor);
System.out.println("检查区块链是否有效 " + checkChainValid());
}
public static boolean checkChainValid()
{
BlockInfo currentBlock;
BlockInfo preBlock;
String hashTarget=new String(new char[difficultFactor]).replace('\0','0');
for(int i=1;i<blockChainList.size();i++)
{
currentBlock = blockChainList.get(i);
preBlock = blockChainList.get(i-1);
if(!currentBlock.hashCode.equals(currentBlock.countHash()) ){
System.out.println("当前块hash值不对");
return false;
}
if(!preBlock.hashCode.equals(currentBlock.preHashCode) ) {
System.out.println("前置块hash值不对");
return false;
}
if(!currentBlock.hashCode.substring( 0, difficultFactor).equals(hashTarget)) {
System.out.println("这个块没有被挖掘出来");
return false;
}
}
return true;
}
}
最终生成的区块链内容如下图：
