4. 以太坊私链搭建

以太坊私链搭建


  • 以太坊私链搭建

    系统环境

    Ubuntu16.04

    安装以太坊客户端

    PPA 直接安装

    安装依赖：

    apt install software-properties-common

    添加以太坊源：

    add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum
apt update

    安装 go-ethereum：

    apt install ethereum

    geth version查看是否安装成功。

    源码安装

    配置 Go 语言环境

    wget https://storage.googleapis.com/golang/go1.9.linux-amd64.tar.gz
tar -C /usr/local -xzf go1.9.linux-amd64.tar.gz

    编辑 /etc/profile 或 $HOME/.profile，追加环境变量：

    export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin

    编辑 $HOME/profile 或 $HOME/.bashrc，追加go 工作目录环境变量：

    export GOPATH=$HOME/gopath

    下载和编译 Geth

    安装 C 编译器：

    apt install -y build-essential

    下载最新源码：

    git clone https://github.com/ethereum/go-ethereum

    编译安装：

    cd go-ethereum
make geth

    geth version 查看是否安装成功。按照上述，追加变量

    Solidity 编译器安装

    PPA 直接安装

    add-apt-repository ppa:ethereum/ethereum
apt update
apt install solc

    官方推荐浏览器的IDE：Remixhttps://remix.ethereum.org```

    私有链搭建

    配置初始状态

    定义区块，区块信息写在JSON的配置文件里。比如；

    {
  "config": {
    "chainID": 1024,
    "homesteadBlock": 0,
    "eip155Block": 0,
    "eip158Block": 0
  },
  "alloc": {},
  "coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "difficulty": "0x400",
  "extraData": "0x0",
  "gasLimit": "0x2fefd8",
  "nonce": "0xdeadbeefdeadbeef",
  "mixhash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp": "0x00"
}

    Geth 1.6+以太坊提供一个区块的向导工具：puppeth。并提供更适合在私有链使用的CliquePoA共识算法

    初始化：写入区块

    初始化区块，将上面的区块信息写入到链中。新建目录存放区块链数据，
    目录结构应该为：

    privatechain
├── data0
└── genesis.json

    cd到privatechain 中，执行初始化命令：

    cd privatechain
geth --datadir data0 init genesis.json

    geth init，表示初始化区块链，命令可以带有选项和参数

    以上操作将会读取 genesis.json 文件，根据其内容，将区块写到区块链中。如果输出一下内容，说明初始化成功

    WARN [01-29|11:01:09] No etherbase set and no accounts found as default
INFO [01-29|11:01:09] Allocated cache and file handles         database=/root/work/privatechain/data0/geth/chaindata cache=16 handles=16
INFO [01-29|11:01:09] Writing custom genesis block
INFO [01-29|11:01:09] Successfully wrote genesis state         database=chaindata                                    hash=84e71d…97246e
INFO [01-29|11:01:09] Allocated cache and file handles         database=/root/work/privatechain/data0/geth/lightchaindata cache=16 handles=16
INFO [01-29|11:01:09] Writing custom genesis block
INFO [01-29|11:01:09] Successfully wrote genesis state         database=lightchaindata                                    hash=84e71d…97246e

    初始化成功后，会在数据目录 data0 中生成 geth 和 keystore 两个文件夹，
    此时目录结构应该为：

    privatechain
├── data0
│   ├── geth
│   │   ├── chaindata
│   │   │   ├── 000001.log
│   │   │   ├── CURRENT
│   │   │   ├── LOCK
│   │   │   ├── LOG
│   │   │   └── MANIFEST-000000
│   │   └── lightchaindata
│   │       ├── 000001.log
│   │       ├── CURRENT
│   │       ├── LOCK
│   │       ├── LOG
│   │       └── MANIFEST-000000
│   └── keystore
└── genesis.json

    其中 geth/chaindata中存放的是区块数据，keystore 中存放的是账户数据。

    启动私有链节点

    初始化完成后，就有了一条自己的私有链，之后就可以启动自己的私有链节点并做一些操作
    启动节点并进入交互式控制台

    geth --identity "TestNode" --rpc --rpcport "8545" --datadir data0 --port "30303" --nodiscover console

    参数说明如下：

    –identity：指定节点 ID；
–rpc：表示开启 HTTP-RPC 服务；
–rpcport：指定 HTTP-RPC 服务监听端口号（默认为 8545）；
–datadir：指定区块链数据的存储位置；
–port：指定和其他节点连接所用的端口号（默认为 30303）；
–nodiscover：关闭节点发现机制，防止加入有同样初始配置的陌生节点。

    运行上面的命令后，就启动了区块链节点并进入了该节点的控制台：

    ...
Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/TestNode/v1.6.7-stable-ab5646c5/linux-amd64/go1.8.1
 modules: admin:1.0 debug:1.0 eth:1.0 miner:1.0 net:1.0 personal:1.0 rpc:1.0 txpool:1.0 web3:1.0

    这个是一个交互式 JavaScript环境，能执行 JavaScript 代码，在这个环境里也内置一些用来操作以太坊的 JavaScript 对象，
    比如：

    eth：包含一些跟操作区块链相关的方法；
net：包含一些查看p2p网络状态的方法；
admin：包含一些与管理节点相关的方法；
miner：包含启动&停止挖矿的一些方法；
personal：主要包含一些管理账户的方法；
txpool：包含一些查看交易内存池的方法；
web3：包含了以上对象，还包含一些单位换算的方法。

    控制台操作

    常用命令有：

    personal.newAccount()：创建账户；
personal.unlockAccount()：解锁账户；
eth.accounts：枚举系统中的账户；
eth.getBalance()：查看账户余额，返回值的单位是 Wei（Wei 是以太坊中最小货币面额单位，类似比特币中的聪，1 ether = 10^18 Wei）；
eth.blockNumber：列出区块总数；
eth.getTransaction()：获取交易；
eth.getBlock()：获取区块；
miner.start()：开始挖矿；
miner.stop()：停止挖矿；
web3.fromWei()：Wei 换算成以太币；
web3.toWei()：以太币换算成 Wei；
txpool.status：交易池中的状态；
admin.addPeer()：连接到其他节点；

    这些命令都能 Tab 键自动补全，所以没必要全部记住
    例如：

    一、创建账户
> personal.newAccount()
Passphrase:
Repeat passphrase:
"0x3443ffb2a5ce3f4b80080791e0fde16a3fac2802"
> INFO [01-29|11:07:44] New wallet appeared                     url=keystore:///root/work/privatech… status=Locked

    输入两遍密码后，会生成账户地址。

    再创建一个账户：

    > personal.newAccount()
Passphrase:
Repeat passphrase:
"0x02bee2a1582bbf58c42bbdfe7b8db4685d4d4c62"
> INFO [01-29|11:08:15] New wallet appeared                     url=keystore:///root/work/privatech… status=Locked

    查看刚刚创建的两个账户：

    > eth.accounts
["0x3443ffb2a5ce3f4b80080791e0fde16a3fac2802", "0x02bee2a1582bbf58c42bbdfe7b8db4685d4d4c62"]

    查看账户余额

    > eth.getBalance(eth.accounts[0])
0
> eth.getBalance(eth.accounts[1])
0

    启动&停止挖矿

    启动挖矿：

    > miner.start(1)

    Tips：第一次启动挖矿会先生成挖矿所需的 DAG 文件，这个过程有点慢，等进度达到 100% 后，就会开始挖矿，此时屏幕会被挖矿信息刷屏。
    停止挖矿，在 console 中输入：

    > miner.stop()

    挖到一个区块会奖励5个以太币，挖矿所得的奖励会进入矿工的账户，这个账户叫做 coinbase，默认情况下 coinbase 是本地账户中的第一个账户，可以通过 miner.setEtherbase() 将其他账户设置成 coinbase。

    发送交易

    目前，账户 0 已经挖到了 3 个块的奖励，账户 1 的余额还是0：

    > eth.getBalance(eth.accounts[0])
15000000000000000000
> eth.getBalance(eth.accounts[1])
0

    我们要从账户 0 向账户 1 转账，所以要先解锁账户 0，才能发起交易：

    > personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
Unlock account 0x3443ffb2a5ce3f4b80080791e0fde16a3fac2802
Passphrase: 
true

    发送交易，账户 0 -> 账户 1：

    > amount = web3.toWei(5,'ether')
"5000000000000000000"
> eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:eth.accounts[1],value:amount})
INFO [01-29|11:09:12] Submitted transaction                    fullhash=0x9f5e61f3d686f793e2df6378d1633d7a9d1df8ec8c597441e1355112d102a6ce recipient=0x02bee2a1582bbf58c42bbdfe7b8db4685d4d4c62
"0x9f5e61f3d686f793e2df6378d1633d7a9d1df8ec8c597441e1355112d102a6ce"

    此时如果没有挖矿，用 txpool.status 命令可以看到本地交易池中有一个待确认的交易，可以使用 eth.getBlock("pending", true).transactions 查看当前待确认交易。

    使用 miner.start() 命令开始挖矿：

    > miner.start(1);admin.sleepBlocks(1);miner.stop();

    新区块挖出后，挖矿结束，查看账户 1 的余额，已经收到了账户 0 的以太币：

    > web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[1]),'ether')
5

    查看交易和区块

    查看当前区块总数：

    > eth.blockNumber
4

    通过交易 Hash 查看交易（Hash 值包含在上面交易返回值中）：

    > eth.getTransaction("0x9f5e61f3d686f793e2df6378d1633d7a9d1df8ec8c597441e1355112d102a6ce")
{
  blockHash: "0xdc1fb4469bf4613821c303891a71ff0d1f5af9af8c10efdd8bcd8b518533ee7d",
  blockNumber: 4,
  from: "0x3443ffb2a5ce3f4b80080791e0fde16a3fac2802",
  gas: 90000,
  gasPrice: 18000000000,
  hash: "0x9f5e61f3d686f793e2df6378d1633d7a9d1df8ec8c597441e1355112d102a6ce",
  input: "0x",
  nonce: 0,
  r: "0x4214d2d8d92efc3aafb515d2413ecd45ab3695d9bcc30d9c7c06932de829e064",
  s: "0x42822033225a2ef662b9b448576e0271b9958e1f4ec912c259e01c84bd1f6681",
  to: "0x02bee2a1582bbf58c42bbdfe7b8db4685d4d4c62",
  transactionIndex: 0,
  v: "0x824",
  value: 5000000000000000000
}

    通过区块号查看区块：

    > eth.getBlock(4)
{
  difficulty: 131072,
  extraData: "0xd783010607846765746887676f312e382e31856c696e7578",
  gasLimit: 3153874,
  gasUsed: 21000,
  hash: "0xdc1fb4469bf4613821c303891a71ff0d1f5af9af8c10efdd8bcd8b518533ee7d",
  logsBloom: "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  miner: "0x3443ffb2a5ce3f4b80080791e0fde16a3fac2802",
  mixHash: "0x6df88079cf4fbfae98ad7588926fa30becddf4b8b55f93f0380d82ce0533338c",
  nonce: "0x39455ee908666993",
  number: 4,
  parentHash: "0x14fe27755d6fcc704f6b7018d5dc8193f702d89f2c7807bf6f0e402a2b0a29d9",
  receiptsRoot: "0xfcb5b5cc322998562d96339418d08ad8e7c5dd87935f9a3321e040344e3fd095",
  sha3Uncles: "0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347",
  size: 651,
  stateRoot: "0xdd4a0ce76c7e0ff149853dce5bb4f99592fb1bc3c5e87eb07518a0235ffacd8c",
  timestamp: 1505202063,
  totalDifficulty: 525312,
  transactions: ["0x9f5e61f3d686f793e2df6378d1633d7a9d1df8ec8c597441e1355112d102a6ce"],
  transactionsRoot: "0xbb909845183e037b15d24fe9ad1805fd00350ae04841aa774be6af96e76fdbf9",
  uncles: []
}

    连接到其他节点

    可以通过 admin.addPeer() 方法连接到其他节点，两个节点要要指定相同的 chainID。
    比如：

    > admin.nodeInfo.enode
"enode://d465bcbd5c34da7f4b8e00cbf9dd18e7e2c38fbd6642b7435f340c7d5168947ff2b822146e1dc1b07e02f7c15d5ca09249a92f1d0caa34587c9b2743172259ee@[::]:30303"

    > admin.addPeer("enode://d465bcbd5c34da7f4b8e00cbf9dd18e7e2c38fbd6642b7435f340c7d5168947ff2b822146e1dc1b07e02f7c15d5ca09249a92f1d0caa34587c9b2743172259ee@127.0.0.1:30304")
addPeer()

    通过 admin.peers 可以查看连接到的其他节点信息，通过 net.peerCount 可以查看已连接到的节点数量

    智能合约操作

    创建和编译智能合约

    新建Solidity智能合约文件，重命名为 testContract.sol将输入的两个数相乘后输出：

    pragma solidity ^0.4.0;
contract TestContract
{
    function multiply(uint a, uint b) returns (uint)
    {
        return a * b;
    }
}

    编译智能合约，编译后的 EVM 二进制码：

    $ solc --bin testContract.sol

======= testContract.sol:TestContract =======
Binary:
6060604052341561000f57600080fd5b5b60b48061001e6000396000f30060606040526000357c0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000900463ffffffff168063165c4a1614603d575b600080fd5b3415604757600080fd5b60646004808035906020019091908035906020019091905050607a565b6040518082815260200191505060405180910390f35b600081830290505b929150505600a165627a7a72305820b494a4b3879b3810accf64d4cc3e1be55f2f4a86f49590b8a9b8d7009090a5d30029

    $ solc --abi testContract.sol

======= testContract.sol:TestContract =======
Contract JSON ABI
[{"constant":false,"inputs":[{"name":"a","type":"uint256"},{"name":"b","type":"uint256"}],"name":"multiply","outputs":[{"name":"","type":"uint256"}],"payable":false,"stateMutability":"nonpayable","type":"function"}]

    > code = "0x6060604052341561000f57600080fd5b5b60b48061001e6000396000f30060606040526000357c0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000900463ffffffff168063165c4a1614603d575b600080fd5b3415604757600080fd5b60646004808035906020019091908035906020019091905050607a565b6040518082815260200191505060405180910390f35b600081830290505b929150505600a165627a7a72305820b494a4b3879b3810accf64d4cc3e1be55f2f4a86f49590b8a9b8d7009090a5d30029"
> abi = [{"constant":false,"inputs":[{"name":"a","type":"uint256"},{"name":"b","type":"uint256"}],"name":"multiply","outputs":[{"name":"","type":"uint256"}],"payable":false,"stateMutability":"nonpayable","type":"function"}]

    部署智能合约

    使用账户 0 来部署合约，
    解锁账户：

    > personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
Unlock account 0x3443ffb2a5ce3f4b80080791e0fde16a3fac2802
Passphrase:
true

    发送部署合约交易：

    > myContract = eth.contract(abi)
...
> contract = myContract.new({from:eth.accounts[0],data:code,gas:1000000})

INFO [01-29|11:11:19] Submitted contract creation              fullhash=0x0a7dfa9cac7ef836a72ed1d5bbfa65c0220347cde4efb067a0b03b15fb70bce1 contract=0x7cbe4019e993f9922b8233502d94890099ee59e6
{
  abi: [{
      constant: false,
      inputs: [{...}, {...}],
      name: "multiply",
      outputs: [{...}],
      payable: false,
      stateMutability: "nonpayable",
      type: "function"
  }],
  address: undefined,
  transactionHash: "0x0a7dfa9cac7ef836a72ed1d5bbfa65c0220347cde4efb067a0b03b15fb70bce1"
}

    此时如果没有挖矿，txpool.status 可以看到本地交易池有一个待确交易。
    查看当前待确认的交易：

    [{
    blockHash: "0xfedd6fef9f25e96a5a20b5ffcd152e9fe05d193ae0989c25d6197d2441c2c09b",
    blockNumber: 5,
    from: "0x3443ffb2a5ce3f4b80080791e0fde16a3fac2802",
    gas: 1000000,
    gasPrice: 18000000000,
    hash: "0x0a7dfa9cac7ef836a72ed1d5bbfa65c0220347cde4efb067a0b03b15fb70bce1",
    input: "0x6060604052341561000f57600080fd5b5b60b48061001e6000396000f30060606040526000357c0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000900463ffffffff168063165c4a1614603d575b600080fd5b3415604757600080fd5b60646004808035906020019091908035906020019091905050607a565b6040518082815260200191505060405180910390f35b600081830290505b929150505600a165627a7a72305820b494a4b3879b3810accf64d4cc3e1be55f2f4a86f49590b8a9b8d7009090a5d30029",
    nonce: 3,
    r: "0xfe7139a31694a36f946e7182c35c52a21bf31d33994490815f63f6674e84dc93",
    s: "0x4701a984ee93d2a323fac55547b31534b11915599de75202a1d62061241fefbf",
    to: null,
    transactionIndex: 0,
    v: "0x823",
    value: 0
}]

    miner.start() 命令开始挖矿，一段时间后交易会被确认，随新区块进入区块链。

    调用智能合约

    > contract.multiply(2, 4, {from:eth.accounts[0]})

INFO [01-29|11:15:14] Submitted transaction                    fullhash=0x29b47d580ba6ccb2445aa3ebdcb14567bd5cbc6004edef7a4064c36e0606bca2 recipient=0x7cbe4019e993f9922b8233502d94890099ee59e6
"0x29b47d580ba6ccb2445aa3ebdcb14567bd5cbc6004edef7a4064c36e0606bca2"

    本地查看返回结果:

    > contract.multiply(2，4)
8
    0
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