Building a blockchain with Javascript : Part 1
Part 1 : Creating a blockchain with Javascript
해당 포스트는 Savjee youtube를 참고하여 작성하였다.
Javascript로 미니 블록체인을 개발해보고자 한다. 이번 포스트에서는 가장 기본적인 간단한 블록체인을 구현한다.
Block
먼저 블록(Block)을 구현해보자. 블록에는 블록 번호(index), 날짜(timestamp), 데이터(data), 이전 블록 해쉬값(previousHash), 현재 블록 해쉬값(hash)이 필요하다. 블록 클래스와 생성자를 다음과 같이 구성한다.
class Block {
constructor(index, timestamp, data, previousHash = '') {
this.index = index;
this.timestamp = timestamp;
this.data = data;
this.previousHash = previousHash;
this.hash = "";
}
}
해쉬값을 구하는 함수를 구현해보자. 해쉬값을 구현하기 위해서는 해쉬 함수가 필요하다. 따라서 crypto-js 패키지를 다운받도록 하자.
$ npm install --save crypto-js
crypto-js의 sha256 해쉬 함수를 import한다.
const SHA256 = require('crypto-js/sha256');
sha256 해쉬 함수로 블록의 해쉬값을 계산한다.
calculateHash() {
return SHA256(this.index + this.timestamp + JSON.stringify(this.data) + this.previousHash).toString();
}
calculateHash 함수를 이용하여 생성자에서의 현재 블록 해쉬값을 구한다.
this.hash = this.calculateHash();
다음은 현재까지 Block 클래스를 구현한 소스코드이다.
const SHA256 = require('crypto-js/sha256');
class Block {
constructor(index, timestamp, data, previousHash = '') {
this.index = index;
this.timestamp = timestamp;
this.data = data;
this.previousHash = previousHash;
this.hash = this.calculateHash();
}
calculateHash() {
return SHA256(this.index + this.timestamp + JSON.stringify(this.data) + this.previousHash).toString();
}
}
Blockchain
다음으로 블록"체인"을 구현해보도록 하자. 블록체인에서 시작 블록인 Genesis Block을 생성하는 함수를 구현하고 Genesis Block을 체인에 저장한다.
class Blockchain {
constructor() {
this.chain = [this.createGenesisBlock()];
}
createGenesisBlock() {
return new Block(0, "2018/01/01", "Genesis Block", "0");
}
}
블록체인에 가장 최근에 연결된 블록을 알려주는 함수를 구현한다.
getLatestBlock() {
return this.chain[this.chain.length - 1];
}
블록체인에 새로운 블록을 추가하는 함수를 구현한다. 블록체인에 새로운 블록을 연결하기 위해 새로운 블록에 이전 블록의 해쉬값을 저장한다.
addBlock(newBlock) {
newBlock.previousHash = this.getLatestBlock().hash;
newBlock.hash = newBlock.calculateHash();
this.chain.push(newBlock);
}
지금까지 구현한 Blockchain 클래스의 소스코드는 다음과 같다.
class Blockchain {
constructor() {
this.chain = [this.createGenesisBlock()];
}
createGenesisBlock() {
return new Block(0, "2018/01/01", "Genesis Block", "0");
}
getLatestBlock() {
return this.chain[this.chain.length - 1];
}
addBlock(newBlock) {
newBlock.previousHash = this.getLatestBlock().hash;
newBlock.hash = newBlock.calculateHash();
this.chain.push(newBlock);
}
}
Blockchain Test
이제 블록체인을 생성해보는 테스트를 해보도록 하겠다. Genesis Block(0 번째 블록)을 생성한 후 첫 번째 블록과 두 번째 블록을 생성해보도록 하겠다.
let coin = new Blockchain();
coin.addBlock(new Block(1, "2018/01/02", { amount: 4 }));
coin.addBlock(new Block(2, "2018/01/05", { amount: 10 }));
console.log(JSON.stringify(coin, null, 4));
다음은 블록체인에 저장된 블록들의 데이터를 JSON 형식으로 출력한 결과이다.
Validity
블록체인에 블록들이 유효한 블록들인지 테스트해볼 필요가 있다. 따라서 유효한 블록인지 테스트하는 isCoinValid 함수를 구현한다.
isCoinValid() {
for(let i = 1; i < this.chain.length; i++) {
let currentBlock = this.chain[i];
let previousBlock = this.chain[i - 1];
if(currentBlock.hash != currentBlock.calculateHash()) {
return false;
}
if(currentBlock.previousHash != previousBlock.hash) {
return false;
}
}
return true;
}
isCoinValid 함수를 포함한 Blockchain 클래스 소스코드는 다음과 같다.
class Blockchain {
constructor() {
this.chain = [this.createGenesisBlock()];
}
createGenesisBlock() {
return new Block(0, "2018/01/01", "Genesis Block", "0");
}
getLatestBlock() {
return this.chain[this.chain.length - 1];
}
addBlock(newBlock) {
newBlock.previousHash = this.getLatestBlock().hash;
newBlock.hash = newBlock.calculateHash();
this.chain.push(newBlock);
}
isCoinValid() {
for(let i = 1; i < this.chain.length; i++) {
let currentBlock = this.chain[i];
let previousBlock = this.chain[i - 1];
if(currentBlock.hash != currentBlock.calculateHash()) {
return false;
}
if(currentBlock.previousHash != previousBlock.hash) {
return false;
}
}
return true;
}
}
isCoinValid 함수를 통해 블록의 유효성을 테스트해보자.
let coin = new Blockchain();
coin.addBlock(new Block(1, "2018/01/02", { amount: 4 }));
coin.addBlock(new Block(2, "2018/01/05", { amount: 10 }));
console.log("Is a blockchain valid? " + coin.isCoinValid());
올바른 블록체인이라는 결과가 나온다.
첫 번째 블록의 data를 수정해보고 테스트해보도록 하자.
let coin = new Blockchain();
coin.addBlock(new Block(1, "2018/01/02", { amount: 4 }));
coin.addBlock(new Block(2, "2018/01/05", { amount: 10 }));
console.log("Is a blockchain valid? " + coin.isCoinValid());
coin.chain[1].data = { amount : 100 };
console.log("Is a blockchain valid? " + coin.isCoinValid());
올바르지 않은 블록체인이라는 결과가 나온다.
만약 첫 번째 블록의 해쉬값을 다시 계산하여 저장한다면 어떤 결과가 나올까?
let coin = new Blockchain();
coin.addBlock(new Block(1, "2018/01/02", { amount: 4 }));
coin.addBlock(new Block(2, "2018/01/05", { amount: 10 }));
console.log("Is a blockchain valid? " + coin.isCoinValid());
coin.chain[1].data = { amount : 100 };
coin.chain[1].hash = coin.chain[1].calculateHash();
console.log("Is a blockchain valid? " + coin.isCoinValid());
올바르지 않은 블록체인이라는 결과가 나온다.
첫 번째 블록의 데이터가 수정되는 순간 다음 블록과의 관계가 깨져버려서 유효하지 않은 블록체인이 되었다. 만약에 첫 번째 블록의 데이터 수정 후에도 유효한 블록체인이 되기 위해서는 어떻게 해야 할까?
let coin = new Blockchain();
coin.addBlock(new Block(1, "2018/01/02", { amount: 4 }));
coin.addBlock(new Block(2, "2018/01/05", { amount: 10 }));
console.log("Is a blockchain valid? " + coin.isCoinValid());
coin.chain[1].data = { amount : 100 };
coin.chain[1].hash = coin.chain[1].calculateHash();
coin.chain[2].previousHash = coin.chain[1].hash;
coin.chain[2].hash = coin.chain[2].calculateHash();
console.log("Is a blockchain valid? " + coin.isCoinValid());
두 번째 블록의 previousHash를 수정된 첫 번째 블록의 해쉬값으로 수정해줘야 하고 두 번째 블록의 previousHash가 수정되었기 때문에 두 번째 블록의 해쉬값도 다시 계산해야 한다.
정리해보면, N 번째 블록이 가장 최근에 블록체인에 연결된 블록이라고 할 때 K(0 \(0 \leq K \leq N\)) 블록의 데이터를 수정하면 K 블록부터 N 블록까지의 해쉬값을 전부 다시 계산해야 하며 이전 블록 해쉬값을 다시 업데이트해줘야 한다. 이번 테스트를 통해 블록체인에서 데이터를 수정하는 것이 어렵다는 것을 알 수 있었다.
이번 포스트에서 구현한 전체 소스코드는 여기에서 확인할 수 있다.