區(qū)塊鏈java代碼實(shí)現(xiàn)

更新時間：2018年01月23日 10:17:39 作者：code_xzh

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了區(qū)塊鏈java代碼實(shí)現(xiàn)，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

概述

MerkleTree被廣泛的應(yīng)用在比特幣技術(shù)中，本文旨在通過代碼實(shí)現(xiàn)一個簡單的MerkleTree，并計算出Merkle tree的 TreeRoot。
Merkle Tree 是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于驗(yàn)證在計算機(jī)之間和之間存儲，處理和傳輸?shù)娜魏晤愋偷臄?shù)據(jù)。
目前，Merkle樹的主要用途是確保從對等網(wǎng)絡(luò)中接收的數(shù)據(jù)塊未受損和未改變，和檢查其他對等網(wǎng)絡(luò)沒有撒謊發(fā)送假數(shù)據(jù)塊。

Merkle Tree應(yīng)用舉例

比特幣

GitA

mazon's Dynamo

Gassandra

比特幣中的應(yīng)用

比特幣中每個塊中都包含了所有交易的集合簽名，這個簽名就是用Merkle tree實(shí)現(xiàn)的，Merkle樹用于比特幣以匯總塊中的所有事務(wù)，產(chǎn)生整個事務(wù)集合的整體數(shù)字指紋，提供非常有效的過程來驗(yàn)證事務(wù)是否包括在塊中。

這里寫圖片描述

Merkle樹一個很重要的用處是檢查塊中是否包含指定的交易，Merkle樹是通過遞歸哈希節(jié)點(diǎn)對來構(gòu)造的，直到只有一個哈希。

這里寫圖片描述

Merkle tree 代碼實(shí)現(xiàn)

哈希樹的跟節(jié)點(diǎn)稱為Merkle根，Merkle樹可以僅用log2(N)的時間復(fù)雜度檢查任何一個數(shù)據(jù)元素是否包含在樹中：

package test;
import java.security.MessageDigest;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class MerkleTrees {
  // transaction List
  List<String> txList;
  // Merkle Root
  String root;

  /**
  * constructor
  * @param txList transaction List 交易List
  */
  public MerkleTrees(List<String> txList) {
  this.txList = txList;
  root = "";
  }

  /**
  * execute merkle_tree and set root.
  */
  public void merkle_tree() {

  List<String> tempTxList = new ArrayList<String>();

  for (int i = 0; i < this.txList.size(); i++) {
   tempTxList.add(this.txList.get(i));
  }

  List<String> newTxList = getNewTxList(tempTxList);

  while (newTxList.size() != 1) {
   newTxList = getNewTxList(newTxList);
  }

  this.root = newTxList.get(0);
  }

  /**
  * return Node Hash List.
  * @param tempTxList
  * @return
  */
  private List<String> getNewTxList(List<String> tempTxList) {

  List<String> newTxList = new ArrayList<String>();
  int index = 0;
  while (index < tempTxList.size()) {
   // left
   String left = tempTxList.get(index);
   index++;
   // right
   String right = "";
   if (index != tempTxList.size()) {
   right = tempTxList.get(index);
   }
   // sha2 hex value
   String sha2HexValue = getSHA2HexValue(left + right);
   newTxList.add(sha2HexValue);
   index++;

  }

  return newTxList;
  }

  /**
  * Return hex string
  * @param str
  * @return
  */
  public String getSHA2HexValue(String str) {
   byte[] cipher_byte;
   try{
    MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
    md.update(str.getBytes());
    cipher_byte = md.digest();
    StringBuilder sb = new StringBuilder(2 * cipher_byte.length);
    for(byte b: cipher_byte) {
     sb.append(String.format("%02x", b&0xff) );
    }
    return sb.toString();
   } catch (Exception e) {
     e.printStackTrace();
   }

   return "";
  }

  /**
  * Get Root
  * @return
  */
  public String getRoot() {
  return this.root;
  }

 }

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

我們將交易的數(shù)據(jù)，放入到List中：

List<String> tempTxList = new ArrayList<String>();
tempTxList.add("a");
tempTxList.add("b");
tempTxList.add("c");
tempTxList.add("d");
tempTxList.add("e");

實(shí)現(xiàn)過程

準(zhǔn)備交易數(shù)據(jù)
計算出每個數(shù)據(jù)的hash值，從左到右逐步組成樹的左右節(jié)點(diǎn)
執(zhí)行循環(huán)知道最后只剩下一個數(shù)據(jù)

這里寫圖片描述

private List<String> getNewTxList(List<String> tempTxList) {
 List<String> newTxList = new ArrayList<String>();
 int index = 0;
 while (index < tempTxList.size()) {
  // left
  String left = tempTxList.get(index);
  index++;
  // right
  String right = "";
  if (index != tempTxList.size()) {
   right = tempTxList.get(index);
  }
  // sha2 hex value
  String sha2HexValue = getSHA2HexValue(left + right);
  newTxList.add(sha2HexValue);
  index++;
 }

測試

package test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class App {
   public static void main(String [] args) {
    List<String> tempTxList = new ArrayList<String>();
    tempTxList.add("a");
    tempTxList.add("b");
    tempTxList.add("c");
    tempTxList.add("d");
    tempTxList.add("e");

    MerkleTrees merkleTrees = new MerkleTrees(tempTxList);
    merkleTrees.merkle_tree();
    System.out.println("root : " + merkleTrees.getRoot());
   }
  }

執(zhí)行結(jié)果

這里寫圖片描述