Blockchain-Beispielcode in Java

Blockchain-Technologie hat sich als revolutionär für viele Bereiche erwiesen, von Kryptowährungen bis zu dezentralen Anwendungen. In diesem Artikel werden wir einen einfachen Blockchain-Beispielcode in Java erstellen, um die Grundlagen dieser Technologie zu verstehen. Wir werden uns auf die Implementierung der wichtigsten Komponenten einer Blockchain konzentrieren, einschließlich der Blockstruktur, der Kette und der Konsensmechanismen. Ziel ist es, ein einfaches, aber funktionales Modell zu schaffen, das die Konzepte von Blockchain veranschaulicht.

Was ist eine Blockchain?
Eine Blockchain ist eine dezentralisierte Datenstruktur, die aus einer Kette von Blöcken besteht. Jeder Block enthält eine Liste von Transaktionen und einen Verweis auf den vorherigen Block, was zu einer unveränderlichen Kette von Transaktionen führt. Die Hauptmerkmale einer Blockchain sind Unveränderlichkeit, Dezentralisierung und Sicherheit.

Hauptkomponenten einer Blockchain

1. Block: Ein Block besteht aus Transaktionen, einem Zeitstempel und einem Hash des vorherigen Blocks.
2. Blockchain: Die Blockchain ist eine verkettete Liste von Blöcken.
3. Konsensmechanismus: Ein Algorithmus, der sicherstellt, dass alle Knoten im Netzwerk übereinstimmen, was die aktuelle gültige Blockchain ist.

Implementierung in Java
Wir werden eine einfache Implementierung einer Blockchain in Java erstellen. Dazu gehören die Definition der Blockstruktur, die Implementierung der Blockchain-Klasse und ein grundlegender Konsensmechanismus.

1. Block-Klasse
Die Block-Klasse repräsentiert einen einzelnen Block in der Blockchain. Sie enthält die Transaktionen, den Zeitstempel und den Hash des vorherigen Blocks.

java
import java.util.Date;
import com.google.gson.GsonBuilder;
import java.security.MessageDigest;

public class Block {
    public String hash;
    public String previousHash;
    private String data; // Daten des Blocks
    private long timeStamp; // Zeitstempel des Blocks

    // Block-Konstruktor
    public Block(String previousHash, String data) {
        this.previousHash = previousHash;
        this.data = data;
        this.timeStamp = new Date().getTime();
        this.hash = calculateHash();
    }

    // Berechnet den Hash des Blocks
    public String calculateHash() {
        String calculatedhash = applySha256(
                previousHash +
                Long.toString(timeStamp) +
                data
        );
        return calculatedhash;
    }

    // SHA-256 Hash-Funktion
    public static String applySha256(String input) {
        try {
            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
            byte[] hash = digest.digest(input.getBytes("UTF-8"));
            StringBuilder hexString = new StringBuilder();
            for (byte b : hash) {
                String hex = Integer.toHexString(0xff & b);
                if (hex.length() == 1) {
                    hexString.append('0');
                }
                hexString.append(hex);
            }
            return hexString.toString();
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

2. Blockchain-Klasse
Die Blockchain-Klasse verwaltet eine Liste von Blöcken und bietet Methoden zum Hinzufügen neuer Blöcke und zur Überprüfung der Integrität der Blockchain.

java
import java.util.ArrayList;

public class Blockchain {
    public static ArrayList blockchain = new ArrayList<>();
    public static int difficulty = 5; // Schwierigkeitsgrad für das Mining

    // Konstruktor
    public Blockchain() {
        // Erster Block (Genesis Block) hinzufügen
        blockchain.add(createGenesisBlock());
    }

    // Erstellt den ersten Block in der Blockchain
    private static Block createGenesisBlock() {
        return new Block("0", "Genesis Block");
    }

    // Fügt einen neuen Block zur Blockchain hinzu
    public static void addBlock(Block newBlock) {
        newBlock.hash = newBlock.calculateHash();
        blockchain.add(newBlock);
    }

    // Überprüft die Integrität der Blockchain
    public static Boolean isBlockchainValid() {
        Block currentBlock;
        Block previousBlock;

        for (int i = 1; i < blockchain.size(); i++) {
            currentBlock = blockchain.get(i);
            previousBlock = blockchain.get(i - 1);

            // Überprüfen, ob der Hash des aktuellen Blocks korrekt ist
            if (!currentBlock.hash.equals(currentBlock.calculateHash())) {
                return false;
            }

            // Überprüfen, ob der Verweis auf den vorherigen Block korrekt ist
            if (!currentBlock.previousHash.equals(previousBlock.hash)) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

3. Hauptprogramm
Das Hauptprogramm testet die Blockchain-Implementierung, indem es einige Blöcke hinzufügt und die Integrität überprüft.

java
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Blockchain blockchain = new Blockchain();

        System.out.println("Mining block 1...");
        Blockchain.addBlock(new Block(Blockchain.blockchain.get(Blockchain.blockchain.size() - 1).hash, "Block 1 Data"));

        System.out.println("Mining block 2...");
        Blockchain.addBlock(new Block(Blockchain.blockchain.get(Blockchain.blockchain.size() - 1).hash, "Block 2 Data"));

        System.out.println("Blockchain is Valid: " + Blockchain.isBlockchainValid());

        // Falsche Daten hinzufügen
        Blockchain.blockchain.get(1).data = "Tampered Data";

        System.out.println("Blockchain is Valid after tampering: " + Blockchain.isBlockchainValid());
    }
}

Zusammenfassung
In diesem Artikel haben wir einen grundlegenden Blockchain-Beispielcode in Java erstellt, um die Hauptkonzepte der Blockchain-Technologie zu veranschaulichen. Wir haben eine Block-Klasse definiert, eine Blockchain-Klasse erstellt, die Blöcke verwaltet, und ein Hauptprogramm geschrieben, um die Blockchain zu testen. Diese einfache Implementierung hilft dabei, die Grundlagen der Blockchain zu verstehen, obwohl echte Blockchains weitaus komplexer sind.