Naivecoin Korean Translate Version #1
navie코인 번역 원문: lhartikk.github.io
#1: 최소한의 블록체인
소개
블록체인의 기본 컨셉은 아주 간단해요. 공통의 기록을 가진 장부를 모두가 갖는 것이죠. 이 챕터에서 우리는 블록체인의 장난감버전을 만들어 볼거에요. 마지막 챕터까지 해낸다면 우리는 다음 과 같은 블록체인의 기본 기능들을 구현할 수 있을 겁니다.
- 블록과 블록체인
- 기존 데이터에 새로운 블록 더하기
- 노드(node) 간 통신과 싱크 맞추기
- 간단한 HTTP를 통한 노드 제어
이 챕터에서 구현할 코드는 여기서 확인하세요.
블록의 구조
블록의 구조를 정의하는 걸로 시작해 보죠. 아주 필수적인 것만 포함시킬 거에요.
- Index: 블록체인에서 해당 블록의 순서
- Data: 블록에 담긴 데이터
- Timestamp: 타임스템프
- Hash: sha256알고리즘으로 만들어진 해쉬값
- previousHash: 이전 블록의 해쉬값. 앞의 블록에서 이미 정해지게 되죠.
블록의 구조를 코드로 작성해 보면 다음과 같아요.
class Block {
public index: number;
public hash: string;
public previousHash: string;
public timestamp: number;
public data: string;
constructor(index: number, hash: string, previousHash: string, timestamp: number, data: string) {
this.index = index;
this.previousHash = previousHash;
this.timestamp = timestamp;
this.data = data;
this.hash = hash;
}
}Block hash
블록해쉬는 블록에서 가장 중요한 것 중 하나에요. 해쉬값은 블록이 가진 데이터를 기반으로 계산되죠. 즉 블록의 어떤 데이터라도 변하면 기존의 해쉬값은 무의미해지는 거죠. 또 해쉬값은 해당 블록의 고유한 식별자로도 기능해요. 그래서 같은 인덱스를 가진 블록은 있을 수 있지만 해쉬값은 모두 달라요.
우리는 다음 코드로 해쉬값을 계산할 거에요.
const calculateHash = (index: number, previousHash: string, timestamp: number, data: string): string =>
CryptoJS.SHA256(index + previousHash + timestamp + data).toString();아직 채굴(mining)과정과 작업증명(POW, proof-of-work)과정을 거치지 않았다는 걸 기억해 주세요. 우리는 이 코드로 생성된 해쉬값을 블록의 고유성을 유지하고 다음 블록의 ‘이전 블록 해쉬값(previousHas)’으로 사용할 거에요.
hash와 previousHash의 연결성은 아주 중요해요. 이를 통해 블럭의 위변조를 막을 수 있거든요.
아래 그림으로 이해해 보죠. 만약 44블록의 데이터가 변하면 이어지는 모든 블록(45,46,47…)의 데이터가 변해야만 해요. 왜냐하면 블록의 hash는 이전 블록의 hash, 즉 previousHash를 기반으로 만들어지기 때문이죠.
이에 대해서는 작업증명(POW)를 소개할 때 다시 한번 강조할 거에요. 블록체인의 규모가 커질수록 특정 블록의 해쉬값을 바꾸기는 어렵죠. 왜냐하면 이어지는 모든 블록의 데이터를 수정해야하기 때문이에요.
최초의 블록
‘최초의 블록’은 블록체인의 시작이죠. 이 블록만이 previousHash값은 가지지 않아요. 이 블록의 해쉬값을 하드코딩으로 입력하도록 하죠.
const genesisBlock: Block = new Block(
0, '816534932c2b7154836da6afc367695e6337db8a921823784c14378abed4f7d7', null, 1465154705, 'my genesis block!!'
);블록 만들기
블록을 만들기 위해서는 이전 블록의 해쉬값을 알아야할 뿐만아니라 나머지 구성요소들도 채워야해요. 다음 코드를 통해 블록의 모든 데이터를 채울 수 있어요.
const generateNextBlock = (blockData: string) => {
const previousBlock: Block = getLatestBlock();
const nextIndex: number = previousBlock.index + 1;
const nextTimestamp: number = new Date().getTime() / 1000;
const nextHash: string = calculateHash(nextIndex, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData);
const newBlock: Block = new Block(nextIndex, nextHash, previousBlock.hash, nextTimestamp, blockData);
return newBlock;
};블록 저장
지금 우리는 javascript in memory 방식으로 블록체인을 저장할 거에요. 즉, 컴퓨터를 끄는 순간 데이터는 사라지게 될 거에요.
const blockchain: Block[] = [genesisBlock];블록의 고유성을 검사하기
어떤 블록이 유효한 블록인지 검사하는 것은 매우 중요하겠죠. 특히 다른 노드로부터 받은 블록이라면 더더욱. 다음 항목들로 블록의 유효성을 검사할 거에요.
- 이전 블록보다 인덱스값이 1 클 것.
- previousHash값이 이전블록의 hash값일 것.
- hash값이 유효한 값일 것. 다음의 코드로 이를 검사할 수 있어요.
const isValidNewBlock = (newBlock: Block, previousBlock: Block) => {
if (previousBlock.index + 1 !== newBlock.index) {
console.log('invalid index');
return false;
} else if (previousBlock.hash !== newBlock.previousHash) {
console.log('invalid previoushash');
return false;
} else if (calculateHashForBlock(newBlock) !== newBlock.hash) {
console.log(typeof (newBlock.hash) + ' ' + typeof calculateHashForBlock(newBlock));
console.log('invalid hash: ' + calculateHashForBlock(newBlock) + ' ' + newBlock.hash);
return false;
}
return true;
};또 블록의 구조 또한 검사해야해요. 그래야 문제있는 블록이 노드를 망가뜨리는 것을 막을 수 있죠.
const isValidBlockStructure = (block: Block): boolean => {
return typeof block.index === 'number'
&& typeof block.hash === 'string'
&& typeof block.previousHash === 'string'
&& typeof block.timestamp === 'number'
&& typeof block.data === 'string';
};이제 우리는 전체 블록체인을 검사할 수 있게 되었어요. 다음의 코드를 통해서, 먼저 ‘최초의 블록’을 검사하고 나서, 이어지는 모든 블록을 검사할 거에요
const isValidChain = (blockchainToValidate: Block[]): boolean => {
const isValidGenesis = (block: Block): boolean => {
return JSON.stringify(block) === JSON.stringify(genesisBlock);
};
if (!isValidGenesis(blockchainToValidate[0])) {
return false;
}
for (let i = 1; i < blockchainToValidate.length; i++) {
if (!isValidNewBlock(blockchainToValidate[i], blockchainToValidate[i - 1])) {
return false;
}
}
return true;
};가장 긴 체인
특정 시점에 ’옳은’ 체인은 하나만 존재해야만 해요. (모든 블록이 정상적이라는 전제 아래) 일단 가장 긴 체인을 ‘옳은’ 체인으로 간주할게요. 왜냐하면 모든 체인은 (이상적으로는) 동일해야 하고, 체인이 길다는 것은 다른 노드가 ‘아직’ 받지 못한 블록을 가지고 있다고 볼 수 있기 때문이죠. 언젠가는 모든 노드가 그 블록을 받아야 할 거에요.
그림.
그래서 이런 로직을 가진 코드를 작성할게요.
const replaceChain = (newBlocks: Block[]) => {
if (isValidChain(newBlocks) && newBlocks.length > getBlockchain().length) {
console.log('Received blockchain is valid. Replacing current blockchain with received blockchain');
blockchain = newBlocks;
broadcastLatest();
} else {
console.log('Received blockchain invalid');
}
};다른 노드와 통신
노드 사이에 통신이 있어야하는 것은 블록체인의 필수요소에요. 데이터의 ‘싱크’를 맞춰야 하기 때문이죠. 다음 룰이 노드 사이의 네트워크에 적용됨으로써 데이터 싱크를 맞추죠.
- 노드가 새 블록을 만들면 그것을 네트워크로 방출(발송,broadcast)해야한다.
- 노드 간에 연결될 때, 각자 지니고 있는 가장 마지막 블록이 무엇인지를 파악한다.
- 자기보다 긴 체인과 연결되면 상대가 가진 블록 중 내가 가진 블록 이후의 모든 블록을 추가하여 싱크를 맞춘다.
그림3.
노드간 통신을 위해 웹소켓을 사용할 게요. 각각의 노드는 서로간의 연결을 웹소켓 배열에 담아 관리해요. 노드가 자동으로 추가되게 만들지 않을 거에요. (URL에 의한)노드의 추가는 수동으로 이루어져요.
노드를 제어하기.
노드를 제어하기 위해 HTTP서버를 만들게요. 소스는 다음과 같아요. 코드9.
const initHttpServer = ( myHttpPort: number ) => {
const app = express();
app.use(bodyParser.json());
app.get('/blocks', (req, res) => {
res.send(getBlockchain());
});
app.post('/mineBlock', (req, res) => {
const newBlock: Block = generateNextBlock(req.body.data);
res.send(newBlock);
});
app.get('/peers', (req, res) => {
res.send(getSockets().map(( s: any ) => s._socket.remoteAddress + ':' + s._socket.remotePort));
});
app.post('/addPeer', (req, res) => {
connectToPeers(req.body.peer);
res.send();
});
app.listen(myHttpPort, () => {
console.log('Listening http on port: ' + myHttpPort);
});
};이 서버를 사용하여 다음과 같은 걸 할거에요.
- 블록의 리스트 가져오기
- 새로운 블록을 만들기
- 노드 목록을 가져오거나 새로운 노드를 추가하기 curl명령어로도 노드를 제어할 수 있어요. 코드10.
#get all blocks from the node
> curl http://localhost:3001/blocks전체구조.
노드는 두 개의 웹서버와 통신할 거에요. 하나는 사용자가 노드를 제어하기 위한 HTTP서버. 다른 하나는 다른 노드들과 통신하기 위한 웹소켓HTTP서버.
마무리.
블록체인의 기본 개념을 익혔어요. 다음챕터에서 작업증명(POW, proof-of-work) 알고리즘을 알아볼게요. 챕터1의 코드는 여기에 있어요.