区块链java代码实现

2024-07-13 10:17:09

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供稿：网友

概述

MerkleTree被广泛的应用在比特币技术中，本文旨在通过代码实现一个简单的MerkleTree，并计算出Merkle tree的 TreeRoot。
Merkle Tree 是一种数据结构，用于验证在计算机之间和之间存储，处理和传输的任何类型的数据。
目前，Merkle树的主要用途是确保从对等网络中接收的数据块未受损和未改变，和检查其他对等网络没有撒谎发送假数据块。

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Merkle Tree应用举例

比特币

GitA

mazon's Dynamo

Gassandra

比特币中的应用

比特币中每个块中都包含了所有交易的集合签名，这个签名就是用Merkle tree实现的，Merkle树用于比特币以汇总块中的所有事务，产生整个事务集合的整体数字指纹，提供非常有效的过程来验证事务是否包括在块中。

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Merkle树一个很重要的用处是检查块中是否包含指定的交易，Merkle树是通过递归哈希节点对来构造的，直到只有一个哈希。

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Merkle tree 代码实现

哈希树的跟节点称为Merkle根，Merkle树可以仅用log2(N)的时间复杂度检查任何一个数据元素是否包含在树中：

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;  } }

数据准备

我们将交易的数据，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");

实现过程

准备交易数据
计算出每个数据的hash值，从左到右逐步组成树的左右节点
执行循环知道最后只剩下一个数据

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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++; }

测试

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());   }  }

执行结果

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