# LineChain（来链）发布 自2022年2月初到现在，因工作繁忙，停更了近2个月。 从今天开始，将继续更新。 做自己喜欢的事情，不存在困难，只有探索未知，而探索是一种真正的乐趣。 1、今天把项目的go升级到1.18版本了； 2、升级了项目依赖的第三方库。发现libp2p更新很少，应该是很稳定了； 3、为了实现给不同的blockchain实例创建专属的钱包，给钱包创建命令增加了instanceId参数，这样，当在一台计算机上启动不同的终端模拟多个node的时候，可以以instanceId作为文件夹区分钱包目录，以满足在一台计算机上创建多个钱包文件的需要。 计划下周完成测试后，将目前的代码全部上传到github中，作为今后不断进行更新的blockchain唯一正式项目（基于第八版）。 正式版项目命名为**LineChain**，简单易记易发音，中文为“**来链**”。已为此申请域名linchain.cc，后面抽空花点时间建立一个专门的网站，相关文档将则要地同步更新到网站上。 LineChain 因为广泛参考或引用了第三方开源项目，将会一直遵循最开放的**GNU GPL**开源协议。[GNU General Public Licence](www.opensource.org/licenses/gpl-2.0.php)(GPL) 有可能是开源界最常用的许可模式。GPL 保证了所有开发者的权利，同时为使用者提供了足够的复制，分发，修改的权利： **1.可自由复制** 你可以将软件复制到你的电脑，你客户的电脑，或者任何地方。复制份数没有任何限制。 **2.可自由分发** 在你的网站提供下载，拷贝到U盘送人，或者将源代码打印出来从窗户扔出去（环保起见，请别这样做）。 **3.可以用来盈利** 你可以在分发软件的时候收费，但你必须在收费前向你的客户提供该软件的 GNU GPL 许可协议，以便让他们知道，他们可以从别的渠道免费得到这份软件，以及你收费的理由。 **4.可自由修改** 如果你想添加或删除某个功能，没问题，如果你想在别的项目中使用部分代码，也没问题，唯一的要求是，使用了这段代码的项目也必须使用 GPL 协议。 4、README 更新 # LineChain Readme ## 区块链构成图  实现了区块链所需的关键功能： * Blockchain结构 * Nodes节点 * 共识算法, Blocks & Proof Of Work (POW) * Wallet钱包 * Transactions交易 * Uspent Transaction Output (UTXO) * Merkle Tree * Networking (P2P/分布式系统)网络层：p2plib * Database：高性能数据库badger ## 文件清单 | 文件夹 | 内容 | | --- | --- | | `./p2p` | 网络层 | | `./cmd` | CLI脚本，可与blockchain交互 | | `./Binaries` | 可执行文件夹，如 Wallet等 | | `./wallet` | Wallet源码 | | `./api` | 使用Go, Python, Rust 和 JS 等编写的API封装 | ## 关于部署 可部署在windows、linux系统的电脑上，以及任意支持交叉编译go的其它操作系统的终端，每个部署程序的都是一个全节点。 不同终端启动节点的命令参数 instanceId 可以相同。 同一个终端部署多个节点用于开发和测试用，需要使用不同的instanceId区分不同的终端。 运行节点的计算机，不需要安装第三方依赖库。 ## Blockchain Blockchain 定义为一个存储区块的数据库，在数据库中，每一个区块链接到前一个区块。 ## Nodes Nodes 可被定义为任何类型的设备（主要是计算机）, 手机, 笔记本电脑, 大数据中心。Nodes建立区块链网络基础架构，没有node就没有网络。所有nodes彼此连接，它们通常互相交换最新的区块链数据，确保所有节点保持最新。节点的主要作用包括但不限于：存储区块链数据，验证新的交易和区块，帮助新的和已经存在的节点保持最新。 区块链由三类节点组成： ### Mining Nodes 这是区块链网络中最重要的节点，他们保持网络运行，它们负责挖出新的币，它们验证交易，验证和挖出新的区块。 ### Full Nodes 这类节点负责为矿工验证新的交易，管理内存池（未验证的交易），以及验证新的区块。 ### Ordinary Nodes 这类节点是网络的一部分，保持网络运行，它们更多验证网络上的新节点。 ### Gerneral Nodes 这类节点是网络的大多部分，保持网络运行。 本区块链支持**fullnode**、**mining node**和**gerneral node**，但只是分工不同，他们都是全节点（以后将考虑升级支持轻节点）。 ### 共识算法,挖矿, 区块 与 Proof Of Work (POW) 本项目实现了Proof of work算法，POW被bitcoin和litecoin使用。 ### Blocks 图表  ### 我们如何知道一个区块是否合法? 我们检查两件事： 1. 我们检查前一个区块引用是否存在和合法。 2. 我们检查该区块的POW合法. ## Wallet 钱包系统类似于银行账户，包括一对公私密钥。密钥用于跟踪拥有者权属、接受和发出加密货币。 钱包系统独立于区块链网络。 ### 钱包、地址、余额关联图  ### Commands 这里命令参数 intanceid 请与 blockchain 的 instanceId 保持一致，以指定钱包文件的目录。 产生一个新钱包 ~~~ ./wallet new --intanceid INSTANCE_ID ~~~ 打印所有本地钱包 ~~~ ./wallet print --intanceid INSTANCE_ID ~~~ 根据地质打印钱包 ~~~ ./wallet print --address ADDRESS --intanceid INSTANCE_ID ~~~ ### Transactions 一个交易是在钱包之间的价值传送。它由交易输入和交易输出组成。交易输入由已花费币数组组成，同时交易输出由未花费币数组组成。交易由私钥签名，以证明一个用户确实是拥有这些币。交易初始化后发送到网络，随后网络节点们使用该用户的公钥对该交易执行一序列验证。 ### Memory pool 交易池是一个未确认交易的等待区。当一个用户发出了一个交易后，该交易被发送给网络上的所有全节点，全节点验证交易后，将它们放入到它们的内存池中，同时等待矿工节点拾起它，并包含到下一个区块中。 ### Uspent Transaction Output (UTXO) Model 得益于bitcoin区块链，这个概念变得真正流行起来，它定义为一个区块链交易未花费的输出。 它们可用于新的交易（只要您用私钥解锁它们），这使得他们变得有用。当一个用户试着发送X数量的币给Y用户，UTXOs用作输入，该用户可以解锁它们。 计算一个钱包的balance（余额）可以通过将被特定地址锁定的所有未花费交易输出相加得到。 #### 为什么我们需要这个 ? balance（余额） 区块链数据相当冗长，其大小可为从几百到几亿的数据，通过区块链计算一个用户的钱包余额相当昂贵，UTXOs作为一个拯救手段可降低费用。UTXOs不是完全聪明，但是一个进步，而每一个主意都有它的权衡。 #### 它是如何工作的？ UTXOs被存储在BadgerDB，提供特别的命令执行这个，但记住，UTXOS是从创世区块开始创建的，UTXOS是从创世区块开始的区块链中创建的，每次执行新交易时都会进行计算，并且每次用户检查其余额时和添加新区块时都会进行计算。 ### Merkle Tree Merkle树可以简单地定义为二进制哈希树数据结构，它由一组节点组成，在树的底部包含大量底层节点，这些底层节点包含基础数据，还有一组中间节点，其中每个节点都是哈希，最后也是一个由其两个子节点的哈希组成的单个根节点，称为merkle根的树的“顶部”，这使得能够快速验证区块链数据以及快速移动区块链数据。 在merkle树算法上执行事务生成单个哈希，该哈希是一串数字和字母，可用于验证给定的数据集与原始事务集相同。 ### Merkle 树示例  ### Networking (peer-to-peer) 区块链协议在互联网上运行，在P2P网络上，计算机运行该协议，并持有相同的交易账本的副本，通过共识机制实现P2P价值交易。在计算上，p2p是一个对等网络，它可以以相同的能力（在计算方面可能有所不同）和功能来存储和共享文件。它们同时扮演服务器和客户端，实时交换信息，当一个节点扮演客户端时候，它从其它网络节点下载文件。但当他们以服务器工作时，它们成为源头，其它节点从这里下载文件。P2P网络不存在单点故障，即使在诸如容错等错误事件时依然能使系统继续正常运行。P2P网络是区块链必不可少的一个部分，因为它允许区块链数据分布于多节点/终端，防止困扰无数系统的Denial-of-Service (DoS)攻击，使他们无法接受中央机构的审查。P2P的主要局限性在于在所有同级之间保持数据一致的能力（主观），而且工作量的证明对于功能较弱的计算机而言过于计算昂贵，并且随着区块链变得更大且难度增加，这种情况只会变得更糟 这意味着具有较低计算能力的节点最终会离开，但从好的方面来说，P2P使去中心化成为可能，并为区块链提供整体安全性。 #### Network 概览  ## Demon CLI 这是本项目官方的命令行工具，命令行工具允许开发者与区块链网络交互。 ### Build CLI 导航到cmd/demon目录，运行以下命令创建cli： ~~~ go build ~~~ ### 可执行的命令清单 ~~~ 请注意，所有的命令，都需要加上instanceid参数 ~~~ #### 产生一个新钱包.这里intanceid请与blockchain的instanceId保持一致，以指定钱包文件的目录 ~~~ ./demon wallet new --intanceid INSTANCE_ID ~~~ #### 列出所有钱包地址.这里intanceid请与blockchain的instanceId保持一致，以指定钱包文件的目录 ~~~ ./demon wallet listaddress --intanceid INSTANCE_ID ~~~ #### 获得余额 ~~~ ./demon wallet balance --address ADDRESS --intanceid INSTANCE_ID ~~~ #### 打印区块链信息 ~~~ ./demon print --intanceid INSTANCE_ID ~~~ #### 计算UTXOs ~~~ ./demon computeutxos --intanceid INSTANCE_ID ~~~ #### 发送 ~~~ ./demon send --sendfrom ADDRESS --sendto ADDRESS --amount AMOUNT --intanceid INSTANCE_ID ~~~ #### 启动一个RPC服务器 默认端口是**5000**./demon --rpc true --rpcport 4000 --intanceid INSTANCE\_ID #### 开始一个节点 作为矿工 ./demon startnode --port PORT --address MINER\_ADDRESS --miner --instanceid INSTANCE\_ID 作为全节点 ./demon startnode --port PORT --fullnode --instanceid INSTANCE\_ID 如果这些标志在`.env`文件中已经存在，address, fullnode, miner 和 port 标志均为可选参数。 ## 项目安装 ### 将下面的信息添加到Env文件中(必须) ~~~ WALLET_ADDRESS_CHECKSUM = 4 ~~~ ### 矿工的其它信息(可选) ~~~ WALLET_ADDRESS_CHECKSUM = 4 MINER_ADDRESS = <YOUR_WALLET_ADDRESS> MINER = true ~~~ ### Start a node #### NB: 运行多个区块链实例需要你使用--instanceid初始化一个新的区块链，随后访问该实例时候也需要用到它，区块链的数据库以instanceid命名。一个节点只有一个唯一的instanceid，该节点的所有针对区块链的操作均与其有关 #### Initialize a blockchain 这个命令创建创世区块，并初始化区块链。Instanceid允许你运行该区块链的多个实例，它必须是一个字符串，如5000 ./demon init --address --instanceid #### 在启用RPC的情况下启动区块链实例 作为矿工 ./demon startnode --port PORT --address MINER\_ADDRESS --miner --rpc --rpcport PORT --instanceid INSTANCE\_ID 作为全节点 ./demon startnode --port PORT --fullnode --rpc --rpcport PORT --instanceid INSTANCE\_ID 作为普通节点 ./demon startnode --instanceid INSTANCE\_ID --rpc --rpcport PORT --instanceid INSTANCE\_ID #### 节点JSON-RPC服务器 创建钱包 示例 curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"id": 1, "method": "API.CreateWallet", "params": \[\]}'[http://localhost:5000/\_jsonrpc](http://localhost:5000/_jsonrpc) 获得余额 示例 ~~~ curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"id": 1, "method": "API.GetBalance", "params": [{"Address":"1EWXfMkVj3dAytVuUEHUdoAKdEfAH99rxa"}]}' http://localhost:5000/_jsonrpc ~~~ 得到区块链 示例 ~~~ curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"id": 1,"method": "API.GetBlockchain", "params": []}' http://localhost:5000/_jsonrpc ~~~ 通过Height得到区块 示例 ~~~ curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"id": 1,"method": "API.GetBlockByHeight", "params": ["Height":1]}' http://localhost:5000/_jsonrpc ~~~ 发送 示例 ~~~ curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"id": 1 , "method": "API.Send", "params": [{"sendFrom":"1D214Jcep7x7zPphLGsLdS1hHaxnwTatCW","sendTo": "15ViKshPBH6SzKun1UwmHpbAKD2mKZNtBU", "amount":0.50, "mine": true}]}' http://localhost:5000/_jsonrpc ~~~ #### 命令行用法 ~~~ 用法: demon [flags] demon [command] 可用Commands: computeutxos 重建和计算Unspent transaction outputs help 关于任何命令的帮助 init 初始化区块链并创建创始区块 print 打印区块链里面的区块信息 send 从本地钱包地址发送X数量的币给一个地址 startnode 开始一个节点 wallet 管理钱包 Flags: --address string 钱包地址 -h, --help demon命令帮助 --instanceid string 节点实例ID（所有命令都必须加此参数） --rpc 启用HTTP-RPC server --rpcaddr string HTTP-RPC server监听地址 (默认:localhost) --rpcport string HTTP-RPC server监听端口(默认: 5000) 使用 "demon [command] --help" 得到特定命令的更多信息 ~~~ ## 挑战 本区块链项目没有解决区块链分叉问题[fork](https://en.wikipedia.org/wiki/Fork_(blockchain))；此外，还没没有实现节点内存池，这反过来又影响了在系统中拥有多个挖矿节点和全节点的能力，轻节点也还不支持。 ## 下一步 * 改善Memorypool和Mining的实现 * 节点内存池 * 单元测试覆盖 * 改善错误处理 * 脚本语言支持（智能合约支持） * 解决分叉问题（fork） * 挖矿节点（轻节点） * 验证节点（轻节点） * 节点docker发布（包含的docker compose）