在 iOS 中实现区块链

区块链（Blockchain）是比特币等流行的加密货币背后的技术。区块链的主要概念是去中心化，提供分布式账本。本文会为你展示如何在 iOS/macOS 中使用 Swift 语言创建最基本的区块链。

注意：本文不涉及节点（nodes/peers）、验证和奖励等。

我会用 macOS Playground 来演示，快且方便，还有一些实用的函数可以用来生成 SHA 哈希值。

实现区块类

第一步是实现区块（Block）类，用来表示区块链中的一个区块。实现如下：

class Block {
    var index: Int = 0
    var dateCreated: String
    var previousHash: String!
    var hash: String!
    var nonce: Int
    var data: String

    var key: String {
        get {
            return String(self.index) + self.dateCreated + self.previousHash + self.data + String(self.nonce)
        }
    }

    init(data: String) {
        self.dateCreated = Date().toString()
        self.nonce = 0
        self.data = data
    }
}

区块类详解：

index——区块位于区块链中的位置。index 为 0 则表示该区块是区块链中的第一个区块。index 为 1 则表示区块链中的第二个区块……以此类推！

dateCreated——区块创建的日期

previousHash——前一个区块的哈希值

hash——当前区块的哈希值

nonce——递增的数字，对生成哈希值很关键

data——任意有价值的信息。可以是金钱、医疗信息和房地产信息等等

key——计算属性，提供给产生哈希值的函数

实现区块链类

区块链（Blockchain）类需要用一个区块的实例来初始化自己。这个区块也被称为创世区块（genesis block），正因为它是区块链的第一个区块。区块链类实现如下：

class Blockchain {
    private (set) var blocks = [Block]()

    init(_ genesisBlock: Block) {
       addBlock(genesisBlock)
    }

    func addBlock(_ block: Block) {
        if blocks.isEmpty {
            // 添加创世区块
            // 第一个区块没有 previous hash
            block.previousHash = "0"
            block.hash = generateHash(for: block)
        } else {
            let previousBlock = getPreviousBlock()
            block.previousHash = previousBlock.hash
            block.index = blocks.count
            block.hash = generateHash(for: block)
        }

        blocks.append(block)
        displayBlock(block)
    }

    private func getPreviousBlock() -> Block {
        return blocks[blocks.count - 1]
    }

    private func displayBlock(_ block: Block) {
        print("------ 第 (block.index) 个区块 --------")
print("创建日期：(block.dateCreated)")
print("数据：(block.data)")
print("Nonce：(block.nonce)")
print("前一个区块的哈希值：(block.previousHash!)")
print("哈希值：(block.hash!)")
    }

    private func generateHash(for block: Block) -> String {
        var hash = block.key.sha1Hash()
        while !hash.hasPrefix("00") {
            block.nonce += 1
            hash = block.key.sha1Hash()
        }
        return hash
    }
}

addBlock 函数用于给区块链增加区块。下一个区块则基于前一个区块的哈希值以及其它属性来计算 key。

generateHash 函数负责生成唯一的哈希值并赋值给区块。但并不使用完全随机的哈希，而是需要以“00”开头的特定哈希。这个概念叫做“工作量证明系统”（https://en.wikipedia.org/wiki/Proof-of-work_system）。在实际中工作量证明系统的解法会更复杂，解决的人也会获得奖励（可能是额外的比特币）。

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