基于Go语言构建区块链：part5

Golang语言和区块链理论学习完毕后，快速入门方法无疑是项目实战。本文将参考https://jeiwan.cc/tags/blockchain/教程，学习如何基于Go语言构建区块链。

本文为原文第5部分学习笔记，该部分主要是实现blockchain的地址概念。一个比特币地址的例子：1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa。这是世界上首个比特币地址，据说属于比特币发明人中本聪。比特币地址是公开的，如果你想转给某人一些BTC，那么就需要知道其地址。这些地址并不代表钱包，仅仅是具备可读格式的公钥。在比特币世界中，你的ID是一个密钥对（公/私钥） ，该密钥对需要保存在你的电脑或者其他你可以直接存取到它的设备。比特币通过密码学算法来创建密钥对，从而保证在不能直接存取该密钥情况下，没人可以动你的钱。 本质上，比特币钱包就是一个密钥对。当你安装钱包客户端或者比特币客户端创建一个新地址时，一个密钥对将会被创建。在比特币世界，谁拥有密钥，谁就可以掌控属于该密钥的钱。

在数学和密码学中，数字签名算法保证：
1. 当数据从发送者传给接受者时，数据不会被篡改
2. 数据被某个发送者创建
3. 该发送者不能拒绝发送数据

通过签名算法对数据进行处理后得到一个签名，该签名用于后续验证数据使用。数字签名使用私钥签名，公钥验证。
数据签名需要以下信息：
1. 要签名的数据
2. 私钥

数据签名过程生成一个签名，签名存储于TXI中。为了校验签名，需要如下信息：
1. 已经被签名的数据
2. 签名信息
3. 公钥

认证过程简而言之就是：核查用私钥加密数据后生成的签名，是否可以用来生成公钥。

让我们回顾一个交易的整个声明周期：
1. 伊始，仅仅有genesis block，该block包含一个coinbase交易。Coinbase交易不包含真是的TXI，因此不需要签名。Coinbase交易中的TXO包含哈希后的公钥（使用RIPEMD160(SHA256(PubKey)算法)。
2. 当有人消费时，新的交易被创建。该交易的TXI引用之前交易的TXO。每个TXI存储一个未哈希的公钥，和整个交易的签名。
3. 比特币中收到此交易的其他节点将进行验证，将核查：TXI中公钥的hash值是否和其引用的TXO的公钥匹配（这保证发送者只能使用属于其拥有的货币） ；签名是否正确（这保证该交易是被一个真实的货币所有者创建的） 。
4. 当一个矿工准备好要挖一个新block时，该交易将放入到block中并开始挖矿。
5. 当挖到一个新block后，网络中的其它节点会收到一个消息：该block被挖到了，同时将该block添加到blockchain中。
6. 在block被添加到blockchain之后，交易完成，其TXO可以被新的交易所引用了。

比特币使用椭圆曲线算法生成私钥。椭圆曲线是一个复杂的数学概念，在这不对其进行详述（如果非常感兴趣，可以参考this gentle introduction to elliptic curves，再次提醒：一大堆数学公式！） 我们所需要知道的就是这些曲线可以生成非常大的随机数。比特币所使用的曲线算法将从0到2256随机选择一个数（这意味着有大概1077个随机数可供挑选，而宇宙可见范围内存在大约1078到1082个原子） ，这使得同一私钥被生成两次的可能为0。
此外，比特币使用ECDSA算法（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm） 对交易进行签名。比特币使用Base58算法将公钥编码成可读格式的字符串。该算法与著名的Base64算法类似，但为了避免利用相似性进行攻击，Base58算法将一些字符移除了，因此没有0（数值0） 、O（o的大写形式） 、I（i的大写形式） 、l（L的小写形式） 。此外也没有+和/。

比特币地址由三部分组成：
Version Public key hash                                                                Checksum
00         62E907B15CBF27D5425399EBF6F0FB50EBB88F18   C29B7D93 3

按照教程实现代码后，编译运行提示如下错误信息：

D:\go\src\Blockchain5>Blockchain5 createwallet
panic: crypto: requested hash function #9 is unavailable

goroutine 1 [running]:
crypto.Hash.New(0x9, 0x40, 0x40)
        C:/Go/src/crypto/crypto.go:89 +0x117
main.HashPubKey(0xc042096100, 0x40, 0x40, 0xc0420491c0, 0xc0420491e0, 0xc042049180)
        D:/go/src/Blockchain5/wallet.go:49 +0x91
main.Wallet.GetAddress(0x637da0, 0xc04204f540, 0xc0420491c0, 0xc0420491e0, 0xc042049180, 0xc042096100, 0x40, 0x40, 0x0, 0x0, ...)
        D:/go/src/Blockchain5/wallet.go:34 +0x61
main.(*Wallets).CreateWallet(0xc0420724e8, 0x6365e0, 0xc042066a80)
        D:/go/src/Blockchain5/wallets.go:31 +0x5f
main.(*CLI).createWallet(0xc04206ff70)
        D:/go/src/Blockchain5/cli_createwallet.go:7 +0x3e
main.(*CLI).Run(0xc04206ff70)
        D:/go/src/Blockchain5/cli.go:100 +0x5a8
main.main()
        D:/go/src/Blockchain5/main.go:5 +0x32

该信息提示加密算法ripemd160找不到，这说明标准包中不含该算法的实现，需要手动安装扩展包。

浏览器输入该安装包路径：“golang.org/x/crypto/ripemd160”，提示无法访问，说明该网站在国内被禁了，需要先利用VPN等方式连接到外网，解决网络问题。

到Go 语言包管理网站 输入完整包名，如：“golang.org/x/crypto/ripemd160”，回车或点击【Go!】。如果包名输入正确的话，下面会有提示下载过程，如果服务器上 `go get` 正确完成，下载地址列表会列出所有相关的包，点击下载即可。

 接下来，复制 golang.org.x.crypto.tar.gz 到 $GOPATH 目录的 src 目录下，解压缩。接下来安装这个包：

$ go install golang.org/x/crypto/ripemd160

安装完成后，在wallet.go中 import “golang.org/x/crypto/ripemd160”

// HashPubKey hashes public key
func HashPubKey(pubKey []byte) []byte {
	publicSHA256 := sha256.Sum256(pubKey)

	RIPEMD160Hasher := ripemd160.New()
	_, err := RIPEMD160Hasher.Write(publicSHA256[:])
	if err != nil {
		log.Panic(err)
	}
	publicRIPEMD160 := RIPEMD160Hasher.Sum(nil)

	return publicRIPEMD160
}

重新编译运行，即可，结果如下：

D:\go\src\Blockchain5>Blockchain5 createwallet
Your new address: 12CNMc5CcitvdwUdy6gN4KUCUZLxNfu18x