使用 Swift 和 Vapor 構建區塊鏈伺服器

本文參考

第一步是為區塊鏈 web api 建立必要的模型，如下所示。

block：block（區塊）類表示乙個區塊，包含交易的輸入和輸出。

class block: codable 
}func addtransaction(transaction: transaction) 
init
()     init(transaction: transaction) 
}複製**

block 類的屬性解釋如下：

transaction：transaction（交易）由 sender（傳送者）、recipient（接收者）和被轉移的 amount（金額）組成。實現如下：

class transaction: codable 
init?(request: request) 
self.from = from
self.to = to
self.amount = amount
}}複製**

transaction類的實現很直觀。由 from、to 和 amount 字段組成。為了簡單起見，from 和 to 欄位會用虛擬名字來表示，在實際中這兩個欄位還會包含包（wallet）id 。

blockchain：blockchain（區塊鏈）類是表示區塊列表的主類。每個區塊都指向鏈中的前乙個區塊。每個區塊可以包含多筆交易，表示信貸或借記。

class blockchain: codable 
init(_ genesisblock: block) 
func addblock(_ block: block)  else 
block.hash = generatehash(for: block)
block.message = "此區塊已新增至區塊鏈"
}private func getpreviousblock() -> block 
private func displayblock(_ block: block) 
private func generatehash(for block: block) -> string 
return
hash
}}複製**

有幾種不同方式來用 vapor 實現 web api 。我在這裡會建立乙個自定義的控制器來處理所有區塊鏈請求，這樣就不用把所有**都塞進 routes 類裡了。blockchaincontroller實現如下：

class blockchaincontroller 
private func setuproutes
()         // 新增新交易
self.drop.post("transaction") 
return try jsonencoder().encode(["message": "發生異常！"])
}// 獲得鏈
self.drop.get("blockchain") 
return try! jsonencoder().encode(["message":"區塊鏈尚未初始化。請先挖礦"])}}
}複製**

web api 從三個基本的 endpoint 開始。

blockchaincontroller使用blockchainservice來執行所需操作。blockchainservice 的實現如下：

import foundation
import vapor
class blockchainservice 
func addblock(_ block: block) 
func getlastblock() -> block 
func getblockchain() -> blockchain? 
}複製**

下面我們就來檢查一下 web api 的 endpoint。啟動 vapor 伺服器然後傳送請求到「mine」 endpoint。

工作量證明演算法生成了以「000」開頭的雜湊值。區塊被挖出後就立即轉換為 json 格式返回回來。通過 swift 4.0 的 codable 協議實現。

現在給區塊鏈新增一筆簡單的交易，從張嘉夫那裡轉移10美元給馬雲。

最後一步是檢查區塊鏈是否含有新新增的區塊。訪問「blockchain」 endpoint 來檢視完整的鏈。

完美！我們的區塊鏈 web api 現在可以正常工作了。

還有一點遺憾的是，區塊鏈應該是去中心化的，但目前我們沒有新增新節點的機制。在下一節我們會更新區塊鏈實現以便讓其支援多個節點。

在給區塊鏈新增節點之前，首先要定義節點。節點模型的實現如下：

class blockchainnode :codable 
init?(request :request) 
self.address = address
}}複製**

blockchainnode類很簡單，只有乙個address屬性，用於標識節點伺服器的 url。然後更新 blockchaincontroller 來新增註冊新節點功能。如下所示：

self.drop.get("nodes") 
self.drop.post("nodes/register") 
self.blockchainservice.registernode(blockchainnode)
return try jsonencoder().encode(blockchainnode)
}複製**

還要更新 blockchainservice 以便註冊新節點。

func getnodes() -> [blockchainnode] 
func registernode(_ blockchainnode: blockchainnode) 
複製**

下面來測試一下。啟動新的 vapor 伺服器然後試著註冊新節點。

節點註冊好後，可以使用 nodes endpoint 來獲取它，如下所示：

現在可以註冊新節點了，下面要著重解決（resolve）節點間的衝突。如果某個節點上的區塊鏈比其它節點的要大，就會產生衝突。在這種情況下，一般都是獲得臨近節點並用較大的區塊鏈更新它們。

為了建立衝突，我們需要第二台伺服器或是在另乙個埠上執行伺服器。本文會用後一種方法，在另乙個埠上啟動 vapor 伺服器。這兩個節點初始化後，各建立一些區塊和交易，這些區塊會被新增到各自的區塊鏈上。最後，呼叫 resolve endpoint 來解決節點間的衝突，並將節點更新為較大的那個區塊鏈。

給 blockchaincontroller 新增新的 endpoint 來解決衝突。

self.drop.get("nodes/resolve") }}
複製**

上面使用了 vapor 框架的 async response 功能來非同步處理響應。然後再更新 blockchainservice 來解決衝突。實現如下所示：

func resolve(completion: @escaping(blockchain) -> ())  else 
}}).resume()}}
複製**

resolve函式遍歷節點列表並獲取每個節點的區塊鏈。如果某個區塊鏈比當前區塊鏈要大，則替換當前區塊鏈為更大的那個，否則直接返回當前區塊鏈，因為當前區塊鏈已經是更大的區塊鏈了。

為了測試我們要在不同的埠開啟兩台伺服器，在8080埠上新增三筆交易，在8081上新增兩筆。可以在終端裡輸入下面的命令來啟動 vapor 伺服器。

vapor run serve -—port=8081
複製**

在 8080 埠上新增三筆交易，如下所示：

然後在 8081 埠節點上新增兩筆交易，如下所示：

最後，來一下測試 resolve endpoint。在 postman 裡訪問「resolve」 endpoint，如下所示：

可以看到，resolve endpoint 返回了更大的區塊鏈，同時也更新了節點的區塊鏈。這樣解決衝突方案就完工了。

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