구현
네트워크 : difficulty의 값만큼 0의 개수를 증가시켜 난이도를 어렵게 만든다
채굴자 : nonce 값을 변경해가며 0의 개수가 맞는 것을 찾아낸다.
- 소스 코드
- main.go
package main import ( "crypto/sha256" "fmt" "strings" ) func main() { difficulty := 2 // target := "0" * 2 // 첫번째 인자값을 두번째 인자값 만큼 연결해서 출력해준다. target := strings.Repeat("0", difficulty) nonce := 1 for { // 16진수 string으로 변환 hash := fmt.Sprintf("%x", sha256.Sum256([]byte("hello"+fmt.Sprint(nonce)))) fmt.Printf("Hash:%s\nTarget:%s\nNonce:%d\n\n", hash, target, nonce) if strings.HasPrefix(hash, target) { return } else { nonce++ } } }
- main.go
- 실행 결과
- difficulty가 2일 때
Hash:001b92541ed0a22b0cb89018b561d895503206c0082c0ecf2d0b7e5182191eed Target:00 Nonce:227- 227번만에 찾았다.
- difficulty가 3일 때
Hash:0006bc9ad4253c42e32b546dc17e5ea3fedaecdabef371b09906cea9387e8695 Target:000 Nonce:10284- 10284번 걸렸다.
- difficulty가 4일 때
Hash:0000e49eab06aa7a6b3aef7708991b91a7e01451fd67f520b832b89b18f4e7de Target:0000 Nonce:60067- 60067번
- difficulty가 2일 때
- 난이도가 조금만 올라가도 엄청나게 연산이 많이 필요한 것을 느낄 수 있다.
- 실제 비트코인은 좀 더 복잡하다
상기 코드를 추가하여 기존 코드에 채굴기능 만들기
- 블록 구조체 자체를 해쉬함수를 통해 해시하기
- 소스 코드
- blockchain/block.go
func (b *Block) mine() { target := strings.Repeat("0", b.Difficulty) for { blockAsString := fmt.Sprint(b) // 블록을 string으로 바꾼 후 해쉬로 변환시킨다음 16진수 string으로 다시 변환한다. hash := fmt.Sprintf("%x", sha256.Sum256([]byte(blockAsString))) fmt.Printf("Block as String:%s\nHash:%s\nTarget:%s\nNonce:%d\n\n\n", blockAsString, hash, target, b.Nonce) if strings.HasPrefix(hash, target) { b.Hash = hash break } else { b.Nonce++ } } }
- blockchain/block.go
- 실행 결과
-
Method : GET
-
URL : http://localhost:4000/blocks
HTTP/1.1 200 OK Date: Sat, 31 Dec 2022 02:47:41 GMT Content-Length: 138 Content-Type: text/plain; charset=utf-8 Connection: close [ { "data": "Genesis Block", "hash": "0056f988ce765e06b2fccc508947a1771b1822f889c3594bc174aa6032fc688c", "height": 1, "defficulty": 2, "nonce": 76 } ]
-
Defficulty 자동으로 수정되게 변경하기
- 비트코인에서 착안
- 1개의 블록 생성에 10분
- 2016개의 블록을 생성하는데 2주
- 2주보다 적게 걸렷으면 Difficulty 늘리기
- 2주보다 많이 걸렸으면 Difficulty 줄이기
8분~ 12분 사이 5개 블록이 생성되는 것을 기준으로 코드 작성
- 조건
- 초기 난이도는 2
- 해시 값이 맨앞자리 부터 00으로 시작하면 검증완료
- 5개 블록 생성 시 8분~12분 사이에 생성된 블록은 난이도 유지
- 8분 미만 시 5개 블록이 생성되면
- 난이도 높이기
- 12분 초과 시 5개 블록이 생성되면
- 난이도 낮추기
- 초기 난이도는 2
- Block에 Timestamp 추가하기
- 블록의 생성에 얼마나 시간이 걸렸는지 확인하기 위함
- REST API로 확인하기 위해 내용 추가
- 소스 코드
- chain.go
const ( defaultDifficulty int = 2 difficultyInterval int = 5 blockInterval int = 2 allowedRange int = 2 ) type blockchain struct { // 최근에 등록된 Hash NewestHash string `json:"newestHash"` // 블록의 수 Height int `json:"height"` // 현재 난이도 CurrentDifficulty int `json:"currentdifficulty"` } func (b *blockchain) AddBlock(data string) { block := createBlock(data, b.NewestHash, b.Height+1) b.NewestHash = block.Hash b.Height = block.Height b.CurrentDifficulty = block.Difficulty b.persist() } func (b *blockchain) recalculateDifficulty() int { allBlocks := b.Blocks() // 블록 슬라이스에 가장 최근 블록이 앞에 들어간다. newestBlock := allBlocks[0] // 가장 최근에 난이도가 재설정된 블록은 allBlock[5-1]이다. lastRecalculatedBlock := allBlocks[difficultyInterval-1] // 두 블록 사이에 걸린시간 : 최근 생성된 블록의 시간 - 블록의 난이도가 재설정된 후 생성된 블록의 시간 // 타임스탬프가 Unix Time이기에 초단위로 변경해줘야한다. actualTime := (newestBlock.Timestamp / 60) - (lastRecalculatedBlock.Timestamp / 60) // 예상 시간 : 5 * 2 = 10분 기준으로 난이도를 설정한다. expectedTime := difficultyInterval * blockInterval // 10분을 기준으로 앞뒤로 2분씩 범위안에만 들어오면 난이도를 유지한다. // 예상 시간 보다 빠르게 블록이 생성되면 난이도를 1만큼 증가시킨다. if actualTime <= (expectedTime - allowedRange) { return b.CurrentDifficulty + 1 } else if actualTime >= (expectedTime + allowedRange) { // 예상 시간 보다 느리게 블록이 생성되면 난이도를 1만큼 감소시킨다. return b.CurrentDifficulty - 1 } return b.CurrentDifficulty } func (b *blockchain) difficulty() int { // 제네시스 블록체인은 Difficulty가 2다. if b.Height == 0 { return defaultDifficulty } else if b.Height%difficultyInterval == 0 { // 비트코인은 2016개, 우리의 블록체인은 5개 블록마다 체크하여 난이도를 조정한다 return b.recalculateDifficulty() } else { // 난이도가 변경된 후 블록이 5개가 추가되지 않았으면 현재 난이도를 그대로 유지한다. return b.CurrentDifficulty } - block.go
type Block struct { Data string `json:"data"` Hash string `json:"hash"` PrevHash string `json:"prevhash,omitempty"` Height int `json:"height"` Difficulty int `json:"defficulty"` Nonce int `json:"nonce"` Timestamp int `json:"timestamp"` } func (b *Block) mine() { target := strings.Repeat("0", b.Difficulty) for { // time.Now().Unix() : int64를 반환한다. 1970년 1월 1일 UTC로부터 흐른 시간을 초단위로 b.Timestamp = int(time.Now().Unix()) hash := utils.Hash(b) if strings.HasPrefix(hash, target) { b.Hash = hash break } else { b.Nonce++ } } func createBlock(data string, prevHash string, height int) *Block { block := &Block{ Data: data, Hash: "", PrevHash: prevHash, Height: height, Difficulty: Blockchain().difficulty(), Nonce: 0, } block.mine() block.persist() return block }
- chain.go
- 실행 결과
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Method : GET
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기능 : 현재 생성된 블록 모두 가져오기
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결과
HTTP/1.1 200 OK Content-Type: application/json Date: Sat, 31 Dec 2022 04:28:23 GMT Content-Length: 162 Connection: close [ { "data": "Genesis Block", "hash": "007b0d340726556946f5121d17bb7bb2f6b892e037a6e4cd783336aa0ff497fe", "height": 1, "defficulty": 2, "nonce": 234, "timestamp": 1672460696 } ] -
Method : GET
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기능 : 현재 체인의 상태 가져오기
-
결과
HTTP/1.1 200 OK Content-Type: application/json Date: Sat, 31 Dec 2022 04:27:48 GMT Content-Length: 115 Connection: close { "newestHash": "007b0d340726556946f5121d17bb7bb2f6b892e037a6e4cd783336aa0ff497fe", "height": 1, "currentdifficulty": 2 } -
Method : POST
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기능 : JSON형태의 값을 받아 블록 하나 생성하기
- 전달 된 값
{ "message" : "Blockchain Test" }
- 전달 된 값
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결과
```go HTTP/1.1 201 Created Content-Type: application/json Date: Sat, 31 Dec 2022 04:29:35 GMT Content-Length: 0 Connection: close ```시나리오 진행
총 5개의 블록을 생성했을 때 8분 미만으로 5개의 블록이 생성되면 난이도가 1 올라간다.
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초기 상태
{ "newestHash": "00005e8d76daa1d457e5cde329901a1c1bd352cb00e4d626f3571c6431d2dd36", "height": 1, "currentdifficulty": 2 } -
블록이 6번째에 난이도가 변한것을 알 수 있다.
{ "newestHash": "000e4683d1ca7256e62118d1cffde70b5957f9813d32e6f7f0b4873f5df1d81c", "height": 6, "currentdifficulty": 3 } -
난이도가 재설정된 블록 부터 시작해서 8분 미만으로 5개의 블록이 추가로 생성되었기에 난이도가 또 올라간 것을 확인할 수 있다.
{ "newestHash": "0000be41b16c285e84f5b5deec30317127f1612e4c66e8d5016e3ce484a100ea", "height": 11, "currentdifficulty": 4 }
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좋은 개발자가 되고싶은