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区块链java代码实现

2019年07月19日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

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。

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。

这里写图片描述 

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。

这里写图片描述

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

这里写图片描述

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

这里写图片描述

本文从简单二叉树的形式实现了简单的merkletree，计算出treeroot，但是实际上的的merkletree不拘谨与二叉树还可能是多叉树。

本文90%来着于翻译，

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持移动技术网。

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