Публикация «Пошаговое руководство по созданию блокчейна с помощью Go (Golang)» впервые появилась на Coinpedia Fintech News
Введение
Блокчейн фундаментально изменил то, как мы видим данные и безопасность. По своей сути, блокчейн — это распределенный реестр, который записывает транзакции на нескольких узлах, что делает практически невозможным изменение этих записей после их подтверждения. Это новаторское нововведение произвело революцию в финансовом секторе, дав начало рынку криптовалют.
Но влияние блокчейна на этом не заканчивается — он преобразует такие отрасли, как здравоохранение, управление цепочками поставок и другие.
Go (Golang): идеальный вариант для разработки блокчейна
Go, также известный как Golang, — это язык программирования, разработанный Google, который славится своей эффективностью и масштабируемостью в разработке программного обеспечения. Будучи статически типизированным, компилируемым языком, Go транслирует код непосредственно в машинный язык, что приводит к более быстрому выполнению — то, что критически необходимо сетям блокчейнов.
Системы блокчейн требуют скорости и высокой пропускной способности, и именно в этом Go превосходит все остальные.
Одной из выдающихся особенностей Go является его способность поддерживать параллелизм. Это означает, что Go может обрабатывать несколько операций одновременно, максимально увеличивая использование системы. В блокчейне, где одновременно происходит несколько блоков и транзакций, модель параллелизма Go эффективно управляет этими задачами, не усложняя многопоточное управление.
Библиотека для нужд блокчейна
Go поставляется с комплексной стандартной библиотекой, которая предоставляет основные пакеты для сетей, криптографии и обработки данных — ключевые функции для любой системы блокчейна. Кроме того, простота и читаемость Go сокращают кривую обучения, что позволяет разработчикам быстрее освоить язык и его синтаксис.
Сильная поддержка сообщества
Благодаря большому активному сообществу и растущей поддержке отрасли, решение любых проблем, возникающих в ходе разработки блокчейна, становится проще. Go предлагает надежную основу для разработчиков, стремящихся создавать масштабируемые, высокопроизводительные решения на основе блокчейна.
Практическое руководство по разработке блокчейна на Go
Эта статья предназначена для новичков, погружающихся в миры Go и блокчейна. Вы узнаете все: от настройки среды до настройки предварительных условий, компиляции и тестирования собственных приложений блокчейна. Итак, вы готовы исследовать блокчейн с помощью Go? Давайте начнем!
Понимание концепций блокчейна с помощью Go
Прежде чем погрузиться в синтаксис и функции, важно понять основные концепции блокчейна. Понимание этих основ облегчит выполнение технических шагов, которые нам предстоит выполнить.
Основы блокчейна в Go
Блокчейн состоит из трех компонентов: блоков, транзакций и цепочек.
Блоки: Блок — это примитивная единица блокчейна, он постоянно хранит данные транзакций. Каждый блок имеет свои собственные метаданные, такие как индекс, временная метка, хэш и фактическая информация о транзакции. Эти блоки связаны вместе, образуя последовательный и неизменяемый реестр.
Транзакция: Транзакции являются движущей силой системы. Они представляют всю необходимую информацию относительно обмена валютой, передачи информации и т. д. в сети. Каждый блок содержит ряд транзакций, которые обрабатываются и проверяются сетью блокчейна.
Цепочка: каждый блок имеет указатель на предыдущий блок, который действует как ссылка, и эта непрерывная связь блоков вместе называется цепочкой блоков, отсюда и название «блокчейн».
Основные принципы блокчейна
Децентрализация: в отличие от традиционных баз данных, управляемых центральным органом, блокчейн распределяет управление между несколькими узлами. Каждый узел хранит копию блокчейна, обеспечивая прозрачность и снижая риск централизованной коррупции или сбоя.
Неизменяемость: После того, как данные записаны в блокчейн, их нельзя изменить. Это достигается путем связывания каждого блока с предыдущим с помощью криптографического хеша. Любая попытка подделать блок изменяет его хеш, разрывая цепочку и оповещая сеть.
Механизм консенсуса: Механизмы консенсуса — это протоколы, которые все участники используют для проверки транзакций и состояния реестра. Распространенные механизмы включают Proof of Work (PoW), Proof of Stake (PoS) и Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT).
Готовы создать блокчейн с помощью Go?
К настоящему моменту вы должны иметь прочное представление об основах блокчейна. Теперь самое интересное! В следующих разделах мы шаг за шагом проведем вас через создание собственных приложений блокчейна с использованием Go.
Приготовьтесь к практическим действиям! Давайте погрузимся в практическую сторону разработки блокчейна с помощью Go.
Глава 1: Настройка среды разработки
Прежде чем приступить к написанию кода и контрактов, необходима правильная среда разработки. Это включает в себя несколько шагов. Ниже приведено подробное руководство по началу работы. Get set go!!
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:
Windows: установщик Go автоматически добавляет Go в PATH вашей системы, но вы можете вручную добавить его через Свойства системы > Переменные среды, если это необходимо.
MacOS/Linux: export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin (в bash или zshrc)
Проверьте установку с помощью команды: go version
Это даст вам вывод, например: go version go1.19.0 linux/amd64
Выбор IDE
Интегрированная среда разработки — самый необходимый элемент для любого вида программирования. Другими словами, это еще один редактор кода. Когда вы идете выбирать, есть куча вариантов, но два самых популярных варианта — VSCode и GoLand.
Visual Studio Code: VSCode – разработанный Microsoft, это платформа с открытым исходным кодом, она универсальна и легка и используется для различных языков программирования. Она предлагает мощные функции, такие как автодополнение кода, отладка и контроль версий.
Скачать VSCode с официального сайта
Следуйте инструкциям на экране и завершите установку в соответствии с вашей системой.
Настройте VSCode из панели расширений (Ctrl + Shift + X) и загрузите все необходимые расширения, такие как: Go extension, live share, Gitlens и т. д.
GoLand: GoLand — разработанный JetBrains, это IDE, специально разработанный для разработки на Go. Он включает в себя мощные инструменты отладки, тестирования и рефакторинга, а также интегрированную поддержку баз данных, что делает его надежным выбором для крупных проектов.
Загрузите GoLand с официального сайта JetBrains
Настройте и установите GoLAnd, а затем правильно настройте переменные пути Файл → Настройки → Перейти → GOROOT
Теперь вы готовы создавать проекты на основе блокчейна Go!!
Установка необходимых библиотек
Используйте go get для установки необходимых библиотек.
Глава 2: Создание простого блокчейна с помощью Go
Блоки являются фундаментальными единицами Blockchain. Блок содержит всю информацию о транзакциях, уникальные идентификаторы и ссылки на предыдущие блоки. В этой главе мы более подробно рассмотрим структуру блока в Golang.
1. Создание блочной структуры
Блок представлен в виде типа данных, называемого структурой, он может быть типом данных, определяемым пользователем. Структура блока содержит такие атрибуты, как:
Индекс: индекс полезен для обозначения положения любого блока в блокчейне.
Временная метка: это время создания блока.
Данные: содержат любую информацию, связанную с транзакцией или состоянием блока.
Предыдущий хэш: это хэш предыдущего блока, связанного с текущим.
Хэш: уникальный идентификатор ключа каждого блока, определяемый с помощью криптографических методов.
В следующем фрагменте кода мы реализовали блочную структуру.
тип Блок структура { Индекс int Временная метка строка Данные строка ПредыдущийХэш строка Хэш строка}
Реализуйте методы вычисления хеша блока, используя синтаксис Go:
импорт ( “crypto/sha256” “fmt”)func (b *Block) calculateHash() string { data := fmt.Sprintf(“%d%s%s%s”, b.Index, b.Timestamp, b.Data, b.PreviousHash) hash := sha256.Sum256([]byte(data)) return fmt.Sprintf(“%x”, hash)}
Функция calculateHash() используется для вычисления хеширования текущего блока.
2. Создание структуры блокчейна
После того, как вы закончите с определением blockclass и его атрибутов, вы можете перейти к созданию блока генезиса. Блок генезиса — это первый блок в блокчейне, который необходимо инициализировать, и он имеет индекс, равный нулю. После определения блока генезиса вы можете перейти к добавлению новых блоков в свой блокчейн с помощью метода addblock(). После добавления нового блока также вычислите хэш этого блока. Вот код:
func createGenesisBlock() Block { return Block{Индекс: 0, Временная метка: «2024-09-16», Данные: «Блок генезиса», Предыдущий хэш: «0»}}func createGenesisBlock() Block { return Block{Индекс: 0, Временная метка: «2024-09-16», Данные: «Блок генезиса», Предыдущий хэш: «0»}}func (bc *Blockchain) addBlock(строка данных) { prevBlock := bc.getLatestBlock() newBlock := Block{ Index: prevBlock.Index + 1, Временная метка: «2024-09-16», Данные: данные, Предыдущий хэш: prevBlock.Hash, } новый хэш = newBlock.calculateHash() bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock)}
Глава 3: Реализация механизмов консенсуса в Go
Доказательство работы
Ранее в этой статье мы уже рассматривали механизмы консенсуса, теперь давайте рассмотрим их подробнее в этой главе. Механизмы консенсуса имеют решающее значение для обеспечения безопасности и проверки транзакций и состояния базы данных.
Наиболее используемый механизм консенсуса — Proof of Work. В PoW майнеры соревнуются друг с другом в ситуации с ограничением по времени, чтобы решить сложную криптографическую головоломку. Следовательно, только когда вы найдете наиболее подходящий nonce и получите его проверку, будет добавлен новый блок. Эти усиленные усилия гарантируют, что никто не сможет контролировать или вводить блоки, не тратя эти вычислительные усилия.
На первом этапе нам необходимо добавить атрибут доказательства в структуру:
}type Block struct { Index int Timestamp string Transactions []Transaction Proof int PreviousHash string}
На втором этапе реализуйте метод доказательства работы для создания доказательства, удовлетворяющего уровню сложности.
тип Блок структура { Индекс int Временная метка string Транзакции []Транзакция Доказательство int ПредыдущийХэш строка}func (b *Блок) доказательствоРаботы(lastProof int) int { доказательство := 0 для !isValidProof(lastProof, доказательство) { доказательство++ } возврат доказательства }func isValidProof(lastProof, доказательство int) bool { угадайка := strconv.Itoa(lastProof) + strconv.Itoa(proof) guessHash := sha256.New() guessHash.Write([]byte(guess)) guessHashString := fmt.Sprintf(“%x”, guessHash.Sum(nil)) return guessHashString[:4] == “0000” }
Обновите структуру Blockchain для проверки доказательства перед добавлением новых блоков. Этот шаг гарантирует, что в блокчейн будут добавлены только действительные блоки.
тип Блокчейн структура { Цепочка []Блок Текущие транзакции []Транзакция }функ (bc *Блокчейн) addBlock(proof int, previousHash string) { блок := Блок{ Индекс: len(bc.Цепочка) + 1, Временная метка: время.Сейчас().Строка(), Транзакции: bc.Текущие транзакции, Доказательство: proof, PreviousHash: previousHash, } bc.Chain = append(bc.Chain, block) bc.CurrentTransactions = nil }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)) возврат guessHashString[:4] == «0000»}
Глава 4: Создание простого API блокчейна с помощью Go
Интерфейс прикладного программирования, также известный как API, является сердцем и душой любого приложения. API помогает различному программному обеспечению/платформам взаимодействовать друг с другом. Это обеспечивает сплоченность и бесшовную интеграцию сетей и систем, внешних по отношению к блокчейну. API различают front-end и back-end части и еще больше упрощают взаимодействие. API облегчают интеграцию функций блокчейна в существующие системы
Настройка среды API
Поскольку Go уже установлен и настроен в вашей системе, вы можете приступить к настройке среды API. Go имеет стандартную библиотеку, которой вполне достаточно для API, но вы все равно можете использовать Gin и Swagger 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 //Gingo get -u github.com/swaggo/swag/cmd/swag //Swagger для документации
Создание API
Создание API-интерфейсов обеспечивает модульный подход, позволяющий масштабируемую и поддерживаемую интеграцию функций блокчейна в различные системы.
Создайте API для определения конечных точек для добавления блоков и просмотра блокчейна с помощью Go.
//Настройка сервераpackage mainimport ( “github.com/gin-gonic/gin” “net/http”)func main() { r := gin.Default() r.POST(“/mine”, mineBlock) r.GET(“/chain”, getChain) r.Run(“:8080”) } //добавление обработчика блокаfunc 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 http.ResponseWriter, r *http.Request) { json.NewEncoder(w).Encode(blockchain) }//Определение конечных точек API func mineBlock(c *gin.Context) { // Логика для майнинга нового блока c.JSON(http.StatusOK, gin.H{“message”: “Block mining successful”}) }func getChain(c *gin.Context) { // Логика для возврата блокчейн c.JSON(http.StatusOK, gin.H{“chain”: blockchain}) }
В приведенном выше фрагменте кода обработчики блоков API — это функции, которые обрабатывают запросы, связанные с операциями блокчейна, такими как добавление новых блоков или извлечение данных блоков. Конечные точки API — это определенные URL-адреса или маршруты в API, которые соответствуют различным операциям или ресурсам.
Глава 5: Запуск и тестирование приложения
Последний шаг любого процесса разработки — Тестирование приложения. Это многое говорит нам о функциональности созданного нами приложения. Существует несколько методов тестирования — модульное тестирование, комплексное тестирование и тестирование обеспечения качества. Тестирование приложения перед его развертыванием и полной функциональностью имеет важное значение.
Запуск приложения
Скомпилируйте и запустите блокчейн-приложение Go.
иди беги main.go
Эта команда компилирует и выполняет ваш код. В результате у вас будут запросы, поступающие на порт 8080, как указано.
Тестирование с помощью Postman
Протестируйте 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 должны получить ответ, указывающий, был ли блок успешно добавлен.
Глава 6: Живой пример создания приложения блокчейна с помощью Go
Триумф! Вы достигли конца пути разработки. Прежде чем закончить, давайте объединим все, что мы изучили до сих пор, и реализуем это в одном пошаговом коде.
Пошаговое выполнение
Шаг 1: Создайте структуру Block с необходимыми атрибутами, используя синтаксис Go.
Шаг 2: Реализуйте метод calculate_hash.
Шаг 3: Определите и инициализируйте структуру блокчейна с помощью блока генезиса.
Шаг 4: Реализуйте методы для добавления новых блоков и извлечения последнего блока с помощью Go.
Шаг 5: Добавьте функционал доказательства работы в структуру блока и обновите структуру блокчейна.
Шаг 6: Настройте среду API для обработки запросов с использованием Go.
Шаг 7: Протестируйте приложение, создав новый блок и проверив блокчейн с помощью Postman или curl.
package mainimport ( “crypto/sha256” “encoding/hex” “encoding/json” “fmt” “log” “net/http” “strconv” “strings” “time” “github.com/gorilla/mux”) // Блок представляет каждый «элемент» в типе блокчейна Структура блока { Индекс int // Положение блока в цепочке Временная метка string // Временная метка создания блока Данные string // Данные, хранящиеся в блоке PreviousHash string // Хэш предыдущего блока Hash string // Хэш текущего блока Proof int // Proof of Work}// Blockchain представляет всю цепочку блоковtype Blockchain struct { Blocks []Block }// Создать блок генезиса (первый блок в цепочке)func createGenesisBlock() Block { return Block{ Index: 0, Timestamp: time.Now().String(), Данные: «Блок генезиса», Предыдущий хэш: «0», Доказательство: 0, Хэш: calculateHash(0, time.Now().String(), «Блок генезиса», «0», 0), }}// Вычислить хэш блокаfunc calculateHash(index int, timestamp, data, previousHash string, proof int) string { record := strconv.Itoa(index) + timestamp + data + previousHash + strconv.Itoa(proof) hash := sha256.New() hash.Write([]byte(record)) hashed := hash.Sum(nil) return hex.EncodeToString(hashed) }// Алгоритм доказательства работы — 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.Proof) if strings.HasPrefix(b.Hash, strings.Repeat(“0”, difficulty)) { break } b.Proof++ }}// Добавить новый блок в блокчейнfunc (bc *Blockchain) addBlock(data string, difficulty int) { prevBlock := bc.getLatestBlock() newBlock := Block{ Index: prevBlock.Index + 1, Timestamp: time.Now().String(), Data: data, PreviousHash: prevBlock.Hash, Proof: 0, } newBlock.proofOfWork(difficulty) bc.Blocks = append(bc.Blocks, newBlock) }// Получить последний блок в цепочкеfunc (bc *Blockchain) getLatestBlock() Block { return bc.Blocks[len(bc.Blocks)-1] }// Инициализация блокчейна с помощью блока генезисаfunc initializeBlockchain() *Blockchain { genesisBlock := createGenesisBlock() return &Blockchain{[]Block{genesisBlock}}}// Обработчики API// Получить весь блокчейнfunc getBlockchainHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { json.NewEncoder(w).Encode(blockchain.Blocks)}// Добавить новый блок в блокчейнfunc addBlockHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) { var newBlockData struct { Data string `json:”data”` } _ = json.NewDecoder(r.Body).Decode(&newBlockData) blockchain.addBlock(newBlockData.Data, difficulty) json.NewEncoder(w).Encode(blockchain.getLatestBlock()) }// Инициализация блокчейна и уровня сложности для Proof of Workvar blockchain = initializeBlockchain()var difficulty = 3 // Уровень сложности Proof of Work// Настройка сервера APIfunc 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))}
Заключение и будущие направления
Поздравляем! Вы успешно создали функциональное приложение блокчейна с помощью Go! Благодаря этому руководству вы приобрели базовые навыки, включая создание блокчейна с нуля, реализацию Proof of Work и настройку REST API для взаимодействия с вашим блокчейном. Основные выводы из этого путешествия включают:
Определение и структурирование блоков
Внедрение механизмов консенсуса
Интеграция API для взаимодействия с блокчейном
Но это только начало. Продолжая свой путь в разработке блокчейна с Go, вы найдете много интересных областей для исследования и совершенствования.
Будущее Go в разработке децентрализованных приложений (dApp) имеет огромный потенциал. Некоторые продвинутые темы, в которые стоит погрузиться, включают:
Изучение усовершенствованных механизмов консенсуса
Улучшения масштабируемости
Взаимодействие
Реальные приложения
Двигаясь вперед, не стесняйтесь экспериментировать, совершенствоваться и вводить новшества. Мир блокчейна стремительно развивается, и ваши навыки работы с Go позволят вам оставаться на переднем крае.
Спасибо за то, что вы следовали этому руководству, и удачи вам в программировании на вашем пути к разработке блокчейна!
Также ознакомьтесь с: Как создать свой первый блокчейн с помощью Plutus: пошаговое руководство
