基于Java开发一套完整的区块链系统（附完整源码）

前言
近几年区块链概念越来越火，特别是区块链技术被纳入国家基础设施建设名单后，各大企业也开始招兵买马，对区块链技术进行研究，从各大招聘网站的区块链职位来看，薪资待遇都很不错，月薪30K到80K的都有，这对于我们程序员来说也是一种机遇，说明学习区块链技术刻不容缓。

这套区块链系统代码非常简洁清晰，对于新手来说非常好理解，旨在告诉大家其实区块链技术并没有那么高深复杂。系统中除了springboot框架外，其他基本都是纯原生开发，就连P2P网络也是用的java socket来实现的。

一、区块链技术理论基础
1、基本概念
（1）区块链
从技术层面来看，区块链是由包含交易信息的区块按照时间顺序从后向前有序链接起来的数据结构。

从应用层面来说，区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、集体维护、公开透明等特点。基于这些特点，区块链技术可以开发出自带信任体系特征的系统，实现多个主体之间的协作信任与一致行动。

区块是区块链中的最小组成单位，主要有包含元数据的区块头和存放一条或者多条交易信息的区块体两部分组成，每个区块都记录着当前区块的哈希和上一个区块的哈希，通过两个哈希值的关联，让所有的区块以链式结构串起来，就形成了一个完整的区块链。

区块链中的第一个区块被称作为创世区块，无需关联上一个区块。以BTC网络为例，每个区块主要包含如下信息字段：

区块大小：用字节表示的区块数据大小
区块头：组成区块头的包括以下几个字段：
1. 区块头hash值2. 父区块头hash值3. 时间戳：区块产生的近似时间4. Merkle根：该区块中交易的merkle树根的哈希值5. 难度目标：该区块工作量证明算法的难度目标6. Nonce：用于工作量证明算法的计数器
交易计数器：交易的数量
交易：记录在区块里的交易信息

区块中的交易集合记录的是一些特定的信息，在BTC网络中主要记录的是交易信息，在其他区块链网络中可以按照业务逻辑来保存相应的业务数据，如审计信息、版权信息、票据信息等，这也是区块链经常用来当做共享账本的原因。

打个比方，可以把区块链当做一个用来记账的笔记本，一个区块就相当于一页纸，上面记录了某一时间段內所有的账务信息，从第一页到最后一页，按照页码顺序排列起来就是一个完整的账本。

（2）区块链网络
实际的区块链系统由多个区块链节点组成，每个节点都运行着相同一套区块链主干网络的副本，且各个节点间通过P2P网络进行交互，并最终形成一个完整的区块链网络系统。

P2P网络具有可靠性、去中心化，以及开放性，各个节点之间交互运作、协同处理，每个节点在对外提供服务的同时也使用网络中其他节点所提供的服务。当某一个区块链节点产生新的区块时，会通过广播的方式告诉其他节点，其他节点通过网络接收到该区块信息时，会对这个区块信息进行验证，当有一定数量的节点都验证通过后，各个节点会把该区块更新到各自现有的区块链上，最终使得整个区块链网络中的各个节点信息保持一致，这也是区块链去中心化、可信任特性的体现。

2、区块链分类
（1）公有链
公有区块链（Public Block Chains)是指：世界上任何个体或者团体都可以发送交易，且交易能够获得该区块链的有效确认，任何人都可以参与使用和维护该区块链，信息公开透明。公有区块链是最早的区块链，例如BTC、以太坊等虚拟数字货币均基于公有区块链。不过目前公有链实际应用价值不大，并没有产生特别合适的应用场景。

（2）联盟链
行业区块链（Consortium Block Chains)：由某个群体内部指定多个预选的节点为记账人，每个块的生成由所有的预选节点共同决定（预选节点参与共识过程），其他接入节点可以参与交易，但有权限限制，信息受保护，如银联组织。目前联盟链是各个区块链技术团队主要研究的对象，由于联盟链拥有区块链技术的大部分特征，并且在权限管理、数据安全、监管方面更有优势，是企业优先考虑的区块链技术方案。

市面上也有一些比较主流的联盟链技术框架，让开发维护联盟链更加便捷。国内一些大的软件厂商也都有自己的企业区块链技术解决方案，例如蚂蚁金服区块链平台，腾讯的TrustSQL平台，东软的SaCa EchoTrust区块链应用平台以及京东区块链防伪追溯平台等等。

（3）私有链
私有区块链（Private Block Chains)：仅仅使用区块链的总账技术进行记账，可以是一个公司，也可以是个人，独享该区块链的写入权限，利用区块链的不易篡改特性，把区块链作为账本数据库来使用。

3、关键技术与特性
（1）共识机制
共识机制被称作为区块链系统的灵魂，是区块链系统信任体系的基础。区块链系统作为一个多节点的分布式账本系统，当有新的信息需要记录时，哪个节点来负责记账，记账奖励发放给哪个节点，哪些节点负责验证记账结果，如何让各个节点达成最终一致，将记账结果被网络中所有节点以同样的顺序复制并记录下来，就是共识机制要做的事情。