Javascript로 Blockchain 맛보기 (1) 블록 생성하기

1. 블록체인이란?

블록체인은 관리 대상 데이터를 '블록'이라고 하는 소규모 데이터들이 P2P 방식을 기반으로 생성된 체인 형태의 연결고리 기반 분산 데이터 저장 환경에 저장하여 누구라도 임의로 수정할 수 없고 누구나 변경의 결과를 열람할 수 있는 분산 컴퓨팅 기술 기반의 원장 관리 기술이다

참고 : 블록체인 - 위키백과

2. 자바스크립트로 블록체인 기술을 구현할 수 있다

필요한 파일 목록

• block.js
  • blockchain 관련 function 선언
  • block 구조 설계

• httpServer.js
  • 웹에 명령어를 입력해서 내 노드를 제어하는 서버

• p2pServer.js
  • 다른 노드와 통신을 위한 서버

• main.js
  • p2p 서버 초기화
  • http 서버 초기화
  • blockchain 함수 사용

2-1 httpServer.js

express 모듈을 통해 httpserver를 만들어주는 function 작성
변수로 port를 받아 localhost:port에서 서버를 연다

const initHttpServer = (myHttpPort) => {
    const app = express();
    app.use(express.json()); // express에 bodyparser 내장됨
    app.use(express.urlencoded({extended : true}));

    app.get("/", (req, res) => {
        res.send("Hello world!")
    })

    app.listen(myHttpPort, ()=>  {
        console.log("listening httpServer... Port : ",myHttpPort)
    })
}
export { initHttpServer };

2-2 p2pServer.js

웹소켓을 이용해 다른 노드와 통신 할 것이다
웹소켓 서버 열어주는 function 작성
변수로 port번호를 받아 웹소켓 서버를 연다

import WebSocket from "ws";
import { WebSocketServer } from "ws";

const sockets = []; //배열 시작점의 주소를 sockets에 저장

const initP2PServer = (p2pPort) => {
    const server = new WebSocketServer({port:p2pPort});
    server.on("connection", (ws) => {
        initConnection(ws);
    })
    console.log("listening P2PServer Port : ", p2pPort)
}

const initConnection = (ws) => {
    sockets.push(ws);
}

export { initP2PServer };

2-3 main.js

각각 서버 열어주는 function을 불러와 서버 초기화를 해준다

import {initHttpServer} from "./httpServer.js"; 
import { initP2PServer } from "./p2pServer.js";

const httpPort = parseInt(process.env.HTTP_PORT) || 3001; 
const p2pPort = parseInt(process.env.HTTP_PORT) || 6001; 
// 직접 숫자를 집어넣는 것은 프로그래머만 vscode를 통해수정 할 수 있다 
// 하지만 .env파일을 참조하게 해놓으면 외부에서 수정할 수 있음

initHttpServer(httpPort);
initP2PServer(p2pPort);

2-4 block.js

class를 이용해 block의 기본 구조를 만든다

class Block {
    constructor(index, data, timestamp, hash, previousHash) {
        this.index = index;
        this.data = data;
        this.timestamp = timestamp;
        this.hash = hash;
        this.previousHash = previousHash;
    }
}

만들어진 block들을 가지고 있는 배열 blocks가 있다
이를 외부(예를 들면 httpServer.js에서 blocks를 쓰려고 할 때)에 노출할 수 있는 함수 getBlocks()를 만든다

const getBlocks = () => { // 외부에 노출할 수 있게
    return blocks;
}

block구조에서 hash는 직접 계산해야 하기 때문에 이를 계산하는 함수를 만든다

import CryptoJS from "crypto-js"

const calculateHash = (index, data, timestamp, previousHash) => {
    return CryptoJS.SHA256(`${index + data + timestamp + previousHash}`).toString(); 
  // toString() 한 것이 우리가 원하는 형태
}

첫번째 genesisblock을 만드는 함수를 짠다

const createGenesisBlock = () => {
    const genesisBlock = new Block(0, 'The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks',new Date().getTime() / 1000, 0, 0);
    
    genesisBlock.hash = calculateHash(genesisBlock.index, genesisBlock.data, 
    genesisBlock.timestamp, genesisBlock.previousHash);
    return genesisBlock;
}

블록의 무결성을 검증하는 function을 만든다

• 블록의 인덱스가 이전 블록 인덱스보다 1크다
• 블록의 previousHash가 이전 블록의 hash이다
• 블록의 구조가 일치해야 한다.

const isValidBlockStructure = (newBlock) => {
    return(
        typeof (newBlock.index) === "number"
        && typeof (newBlock.data) === "string"
        && typeof (newBlock.timestamp) === "number"
        && typeof (newBlock.hash) === "string"
        && typeof (newBlock.previousHash) === "string"
    )
    
}

const isValidNewBlock = (newBlock, previousBlock) => {
    if (newBlock.index !== previousBlock.index + 1) {
        console.log("invalid index");
        return false;
    }
    else if (newBlock.previousHash !== previousBlock.hash) {
        console.log("invalid previous hash");
        return false;
    }
    else if (!isValidBlockStructure(newBlock)) {
        console.log("invalid block structure");
        return false;
    }
    return true;
}

블록의 무결성을 확인하고 다음 블락을 만드는 코드를 작성한다

// blockdata는 변수로 받는다
const createBlock = (blockData) => {
    const previousBlock = blocks[blocks.length - 1];
    const nextIndex = previousBlock.index + 1;
    const nextTimestamp = new Date().getTime() / 1000;
    const nextHash = calculateHash(nextIndex, blockData ,nextTimestamp, previousBlock.hash);
    const newBlock = new Block(nextIndex, blockData, nextTimestamp, nextHash, previousBlock.hash);
    if(isValidNewBlock(newBlock,previousBlock)){ // 블록의 무결성이 확인되면
        blocks.push(newBlock) // blocks 배열에 해당 block을 추가한다
        return newBlock;
    }
    
    console.log("fail to create newblock");
    return null;
}

blocks 배열을 확인하고 새로운 block을 추가하는 코드를 작성한다

// httpServer.js에서 추가

app.get("/blocks", (req, res) => {
        res.send(getBlocks());
    })

app.post("/createBlock",(req, res) => {
  res.send(createBlock(req.body.data))
})

node main.js로 서버를 실행시키고
localhost:3001/blocks에 접속하면 제네시스 블록이 들어가있는 blocks 배열을 확인할 수 있다

현재는 post를 할 수 있는 방법이 따로 없으므로 postman에서 post를 테스트해본다
body.data에 string을 담아 post를 해보면 새로 생긴 newBlock을 확인할 수 있다

다시 localhost:3001/blocks에 접속해보면 newBlock이 추가된 blocks 배열을 확인 할 수 있다