基于以太坊搭建私有链

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简介

本文主要学习以太坊的底层操作，环境搭建，查看系统信息，账号创建，挖矿，交易，智能合约部署等操作

安装

机器：Mac
源码：https://github.com/ethereum/go-ethereum 本文以go版本的ethereum为例
如果是其它机型请参照 官方安装文档

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brew tap ethereum/ethereum
brew install ethereum

# 如果希望基于ethereum的develop分支安装，执行 brew install ethereum --devel
brew install ethereum

初始化

以默认方式启动会连接以太坊主链，同步数据到本地，占用本地磁盘空间，所以不建议这么做。我们以私链的方式运行即可。运行私有链那么就必须定义自己的创世区块

默认方式启动，单机环境不建议使用，命令供参考

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> geth

或dev模式运行
> get --dev console 2>> geth-log

# 如果这种方式启动，进入控制台需要使用 geth attach 命令

初始化
在指定目录下新建一个目录用于保存生成的数据

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cd /tmp && mkdir blockchain && cd blockchain
mkdir data
touch genesis.json

目录结构如下
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├── data
└── genesis.json

genesis.json：初始化私有链的配置文件，配置创世区块信息
data：存放区块链数据的目录。

genesis.json内容如下

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{
  "config": {
    "chainId": 15,
    "homesteadBlock": 0,
    "eip155Block": 0,
    "eip158Block": 0
  },
  "alloc": {},
  "nonce": "0x0000000000000042",
  "difficulty": "0x020000",
  "mixhash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp": "0x00",
  "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "extraData": "0x11bbe8db4e347b4e8c937c1c8370e4b5ed33adb3db69cbdb7a38e1e50b1b82fa",
  "gasLimit": "0x4c4b40"
}

参数解释：

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alloc：用来预设置账号以及账号的 ether 数量。因为私有链挖矿比较容易，所以我们不需要预设置账号。比如，{"0x880004bb64282fb01a3a2500ddf1f4bb5ad4b64a":{"balance":"100000000000000000000000000000"}}
nonce：一个64位随机数，用于挖矿。
mixhash：和 nonce 配合用于挖矿，由上一个区块的一部分生成的 hash。
difficulty：设置当前区块的难度，如果难度过大，cpu挖矿就很难，所以这边设置的很小，不要跟自己过不去嘛。
coinbase：默认挖矿的矿工账号。
timestamp：设置创世块的时间戳。
parentHash：上一个区块的hash值，因为是创世块，所以值是0。
extraData：附加信息，随便填。
gasLimit：设置对GAS的消耗总量限制，用来限制区块能包含的交易信息总和。因为我们是私有链，所以可以写的大一些，方便开发测试。

接下来我们就需要将创世区块的初始信息写入区块链中，使用geth init命令

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cd /tmp/blockchain
geth --datadir "./data" --networkid 31415926 --rpc --rpccorsdomain "*" init ./genesis.json

大致会输出如下信息：

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INFO [03-12|19:36:02] Allocated cache and file handles
INFO [03-12|19:36:02] Writing custom genesis block
INFO [03-12|19:36:02] Persisted trie from memory database
INFO [03-12|19:36:02] Successfully wrote genesis state

此时的目录结构就变成如下：

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

其中keystore目录用来保存账户信息，geth目录用来保存区块信息。

启动私有链

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> geth --datadir data --networkid 31415926 --rpc --rpccorsdomain "*" --nodiscover console

输出如下即表示成功进入 geth 的控制台：

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Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.8.2-stable/darwin-amd64/go1.10
 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

>

基本操作

  1. 创建账号
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# 查看一下系统有的用户
> eth.accounts
[]

# 查看详细的用户信息
> personal

# 创建两个账号用于转账，或者使用 personal.newAccount() 也会提示输入密码
> personal.newAccount('123456')
> personal.newAccount('123456')

> eth.accounts
["0x18a6581a285f40ac3faaa646e13d7c6dd87276f4", "0x2455572ef500cf8634a4090d6d6096c588013e2a"]
# 此时可以看下 keystore 目录，多出了两个文件，也就是我们刚才创建的两个账户密钥（丢了它，你就等于丢了币）
  1. 挖矿
    账号创建好了，但是一开始账号都没有 ether，这时就需要挖矿获取币了。
    使用miner.start()命令开启挖矿，默认挖出的 ether 是存到 eth.coinbase 账户中的，也就是第一个账户。
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# 查看账号1下的余额
> eth.getBalance(eth.accounts[0])

# 查看coinbase账号
> eth.coinbase
0x18a6581a285f40ac3faaa646e13d7c6dd87276f4

# 如果想要把挖到的矿存入其他账户，可以使用
> miner.setEtherbase(eth.accounts[1])
true

开始挖矿，我们先把coinbase改成账号1
> miner.setEtherbase(eth.accounts[0])
true

# 如果出现 miner.start() 直接返回 null 的情况，请先查看是否还未创建过账户。
> miner.start(1)
INFO [05-31|19:57:17] Updated mining threads                   threads=0
INFO [05-31|19:57:17] Transaction pool price threshold updated price=18000000000
INFO [05-31|19:57:17] Starting mining operation
INFO [05-31|19:57:17] Commit new mining work                   number=12 txs=0 uncles=0 elapsed=194.667µs
INFO [05-31|19:57:19] Successfully sealed new block            number=12 hash=82d29d…65290c
INFO [05-31|19:57:19] 🔨 mined potential block                  number=12 hash=82d29d…65290c
INFO [05-31|19:57:19] Commit new mining work                   number=13 txs=0 uncles=0 elapsed=159.066µs
INFO [05-31|19:57:19] Successfully sealed new block            number=13 hash=e91844…e962a6
INFO [05-31|19:57:19] 🔨 mined potential block                  number=13 hash=e91844…e962a6
等到 percentage 达到100就能挖出来了，请耐心等待~，出现小锤头的时候意味着你挖到了！

# 已经挖到了，我们先暂停挖矿，注意：输入的字符会被挖矿刷屏信息冲掉，没有关系，只要输入完整的miner.stop()之后回车，即可停止挖矿。正在执行的挖矿进程不会立即暂停，仍然会等到当前完整快写完后才会暂停
> miner.stop()
true

然后查看账户余额
> eth.getBalance(eth.accounts[0])
112000000000000000000
# 不要被这个零的个数吓到，这里默认显示的以 wei 为单位的，而 1 ether = 10^18 wei，所以我们转换一下单位立马就清晰了，

> web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[0]), 'ether')
112
# 嗯，其实我们目前就挖了112个ether

转账

在转账前，我们需要先解锁账号

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> personal.unlockAccount(eth.accounts[0])

# 我们先转8个ether给账号2
> eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:eth.accounts[1],value:web3.toWei(8,'ether')})

INFO [03-12|20:24:15] Submitted transaction      fullhash=0x996a3037b75585415ece5b1dc28181833691760176b3f24066c93e7093a967e5 recipient=0x29a079BdbC6D4d122178FBe01558E5DF2D008523

我们可以看到目前只是向区块链提交了这笔转账交易，谁来执行这笔交易呢？矿工。我们还是得开启挖矿模式，把这笔转账交易执行掉。然后我们再来看看好朋友的账户里面有多少 ether 了，

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> miner.start(1)
# 持续几秒
> miner.stop()

# 然后查看账号2的余额，已经有余额
> eth.getBalance(eth.accounts[1])
8000000000000000000

连接到其它节点

连接到其它节点的前提条件：

  1. 网络必须是互通的，不能一个在局域网，一个在公网
  2. 端口开放，8545和30303
  3. 指定相同的networkid

方法一：
首先我们要知道节点二的enode信息，在节点二上执行：

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> admin.nodeInfo.enode
"enode://9e86289ea859ca041f235aed87a091d0cd594b377cbe13e1c5f5a08a8a280e62d4019ac54063ed6a1d0e3c3eaedad0b73c40b99a16a176993f0373ffe92be672@[::]:30303"

然后在节点一上执行：

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> admin.addPeer("enode://9e86289ea859ca041f235aed87a091d0cd594b377cbe13e1c5f5a08a8a280e62d4019ac54063ed6a1d0e3c3eaedad0b73c40b99a16a176993f0373ffe92be672@remote_ip:30303")
# remote_ip需要替换成节点2的IP

返回true就说明执行成功，我们可以通过admin.peers查看新增的节点信息，同步操作是异步的，可能不能立马看到节点2的信息
addPeer()的参数就是节点二的enode信息，连接成功后，节点二就会开始同步节点一的区块，同步完成后，任意一个节点开始挖矿，另一个节点会自动同步区块，向任意一个节点发送交易，另一个节点也会收到该笔交易。

方法二：
除了上面的方法，也可以在启动节点的时候指定–bootnodes选项连接到其他节点。
示例：指定两个节点

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> geth --bootnodes enode://pubkey1@ip1:port1,enode://pubkey2@ip2:port2

以太坊钱包

关于以几种客户端的介绍请参考 以太坊客户端介绍

我们现在以Ethereum Wallet为例来连接本地私有链，下载Ethereum Wallet后，直接点图标启动默认会链接以太坊共链。所以我们需要在命令行启动，并指定私有链地址

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> cd /Applications
> ./Ethereum\ Wallet.app/Contents/MacOS/Ethereum\ Wallet --rpc "私有链ipc地址"

私有链地址在私有链启动时，日志的第16行可以找到，以本机为例，启动命令就是

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> ./Ethereum\ Wallet.app/Contents/MacOS/Ethereum\ Wallet --rpc /Users/moon/geth/data/geth.ipc

如果需要连接远程节点，请参考 以太坊客户端连接远程节点