Derek解读-Bytom源码分析-创世区块

发表于

Derek解读-Bytom源码分析-创世区块

简介

https://github.com/Bytom/bytom

本章介绍Derek解读-Bytom源码分析-创世区块

作者使用MacOS操作系统，其他平台也大同小异

Golang Version: 1.8

创世区块介绍

区块链里的第一个区块创被称为创世区块。它是区块链里面所有区块的共同祖先。

在比原链中创世区块被硬编码到bytomd中，每一个比原节点都始于同一个创世区块，这能确保创世区块不会被改变。每个节点都把创世区块作为区块链的首区块，从而构建了一个安全的、可信的区块链。

获取创世区块

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
./bytomcli get-block 0
{
  "bits": 2161727821137910500,
  "difficulty": "15154807",
  "hash": "a75483474799ea1aa6bb910a1a5025b4372bf20bef20f246a2c2dc5e12e8a053",
  "height": 0,
  "nonce": 9253507043297,
  "previous_block_hash": "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "size": 546,
  "timestamp": 1524549600,
  "transaction_merkle_root": "58e45ceb675a0b3d7ad3ab9d4288048789de8194e9766b26d8f42fdb624d4390",
  "transaction_status_hash": "c9c377e5192668bc0a367e4a4764f11e7c725ecced1d7b6a492974fab1b6d5bc",
  "transactions": [
    {
      "id": "158d7d7c6a8d2464725d508fafca76f0838d998eacaacb42ccc58cfb0c155352",
      "inputs": [
        {
          "amount": 0,
          "arbitrary": "496e666f726d6174696f6e20697320706f7765722e202d2d204a616e2f31312f323031332e20436f6d707574696e6720697320706f7765722e202d2d204170722f32342f323031382e",
          "asset_definition": {},
          "asset_id": "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
          "type": "coinbase"
        }
      ],
      "outputs": [
        {
          "address": "bm1q3jwsv0lhfmndnlag3kp6avpcq6pkd3xy8e5r88",
          "amount": 140700041250000000,
          "asset_definition": {},
          "asset_id": "ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff",
          "control_program": "00148c9d063ff74ee6d9ffa88d83aeb038068366c4c4",
          "id": "e3325bf07c4385af4b60ad6ecc682ee0773f9b96e1cfbbae9f0f12b86b5f1093",
          "position": 0,
          "type": "control"
        }
      ],
      "size": 151,
      "status_fail": false,
      "time_range": 0,
      "version": 1
    }
  ],
  "version": 1
}

使用bytomcli客户端查询高度为0的区块信息。我们可以看到以上输出结果。

  • bits: 目标值,挖矿时计算的hash之后要小于等于的目标值则新块构建成功
  • difficulty: 难度值，矿工找到下一个有效区块的难度。该参数并不存储在区块链上，是由bits计算得出
  • hash: 当前区块hash
  • height: 当前区块高度
  • nonce: 随机数，挖矿时反复使用不同的nonce来生成不同哈希值
  • previous_block_hash: 当前区块的父区块hash值
  • size: 当前区块的字节数
  • timestamp: 出块时间
  • transaction_merkle_root: 创世区块的merkle树根节点
  • transactions: 当前块中的utxo交易

由于创世区块是第一个块，创世区块的父区块，也就是previous_block_hash参数，默认情况下为0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

时间戳timestamp为1524549600，时间为2018-04-24 14:00:00也就是比原链上主网的时间。

源码分析

获取区块链状态

protocol/protocol.go 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
func NewChain(store Store, txPool *TxPool) (*Chain, error) {
	// ...
	storeStatus := store.GetStoreStatus()
	if storeStatus == nil {
		if err := c.initChainStatus(); err != nil {
			return nil, err
		}
		storeStatus = store.GetStoreStatus()
	}
	// ...
}

当我们第一次启动比原链节点时，store.GetStoreStatus会从db中获取存储状态，获取存储状态的过程是从LevelDB中查询key为blockStore的数据，如果查询出错则认为是第一次运行比原链节点，那么就需要初始化比原主链。

初始化主链

protocol/protocol.go 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
func (c *Chain) initChainStatus() error {
	genesisBlock := config.GenesisBlock()
	txStatus := bc.NewTransactionStatus()
	for i := range genesisBlock.Transactions {
		txStatus.SetStatus(i, false)
	}

	if err := c.store.SaveBlock(genesisBlock, txStatus); err != nil {
		return err
	}

	utxoView := state.NewUtxoViewpoint()
	bcBlock := types.MapBlock(genesisBlock)
	if err := utxoView.ApplyBlock(bcBlock, txStatus); err != nil {
		return err
	}

	node, err := state.NewBlockNode(&genesisBlock.BlockHeader, nil)
	if err != nil {
		return err
	}
	return c.store.SaveChainStatus(node, utxoView)
}

初始化主链有几步操作：

  • config.GenesisBlock()获取创世区块
  • 设置创世区块中所有交易状态
  • 存储创世区块到LevelDB
  • state.NewUtxoViewpoint()用于临时小部分utxo状态存储集合
  • 实例化BlockNode，BlockNode用于选择最佳链作为主链
  • 保存最新主链状态

被硬编码的创世区块

config/genesis.go 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
func genesisTx() *types.Tx {
	contract, err := hex.DecodeString("00148c9d063ff74ee6d9ffa88d83aeb038068366c4c4")
	if err != nil {
		log.Panicf("fail on decode genesis tx output control program")
	}

	txData := types.TxData{
		Version: 1,
		Inputs: []*types.TxInput{
			types.NewCoinbaseInput([]byte("Information is power. -- Jan/11/2013. Computing is power. -- Apr/24/2018.")),
		},
		Outputs: []*types.TxOutput{
			types.NewTxOutput(*consensus.BTMAssetID, consensus.InitialBlockSubsidy, contract),
		},
	}
	return types.NewTx(txData)
}

func mainNetGenesisBlock() *types.Block {
	tx := genesisTx()
	txStatus := bc.NewTransactionStatus()
	txStatus.SetStatus(0, false)
	txStatusHash, err := bc.TxStatusMerkleRoot(txStatus.VerifyStatus)
	if err != nil {
		log.Panicf("fail on calc genesis tx status merkle root")
	}

	merkleRoot, err := bc.TxMerkleRoot([]*bc.Tx{tx.Tx})
	if err != nil {
		log.Panicf("fail on calc genesis tx merkel root")
	}

	block := &types.Block{
		BlockHeader: types.BlockHeader{
			Version:   1,
			Height:    0,
			Nonce:     9253507043297,
			Timestamp: 1524549600,
			Bits:      2161727821137910632,
			BlockCommitment: types.BlockCommitment{
				TransactionsMerkleRoot: merkleRoot,
				TransactionStatusHash:  txStatusHash,
			},
		},
		Transactions: []*types.Tx{tx},
	}
	return block
}

mainNetGenesisBlock主要有如下操作：

  • 生成创世区块中的交易，默认就一笔交易
  • 设置块中的交易状态为false
  • 将创世区块设置为merkle树的根节点
  • 实例化Block块并返回

genesisTx函数生成创世区块中的交易，默认就一笔交易，一笔交易中包含input输入和output输出。

input输入：
输入中有一句话”Information is power. – Jan/11/2013. Computing is power. – Apr/24/2018.”这是为了纪念Aaron Swartz的精神

output输出：
输出中我们看到consensus.InitialBlockSubsidy创世区块的奖励。总共140700041250000000/1e8 = 1407000412。也就是14亿个BTM币。

计算即权力

引用比原链创始人长铗的话：

4月24号，我们主网上线，信息即权力，2013年Jaruary11；计算即权力，2018年April24。这句话是为了纪念Aaron Swartz的精神，信息即权力可以视为互联网宣言，致力于信息自由传播，让公民隐私得到保护。计算即权力，致力于让资产自由的交易，自由的流动，让公民的财富得到保护，我觉得这是非常好的纪念。