使用 Go-Ethereum 1.7.2搭建以太坊私有鏈

Lion發表於2017-11-09
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1、什麼是Ethereum(以太坊)

　　以太坊（Ethereum）並不是一個機構，而是一款能夠在區塊鏈上實現智慧合約、開源的底層系統，以太坊從誕生到2017年5月，短短3年半時間，全球已有200多個以太坊應用誕生。以太坊是一個平臺和一種程式語言，使開發人員能夠建立和釋出下一代分散式應用。 以太坊可以用來程式設計，分散，擔保和交易任何事物：投票，域名，金融交易所，眾籌，公司管理， 合同和大部分的協議，智慧財產權，還有得益於硬體整合的智慧資產。

　　以太坊的白皮書：https://github.com/ethereum/wiki/wiki/White-Paper

1.2、以太坊的幾個基本概念：

　　以太坊簡單來說就是區塊鏈與智慧合約的結合，是基於solidity語言實現的。在以太坊中，智慧合約也有一個帳戶地址。

  • EVM

　　以太坊虛擬機器（EVM）是以太坊中智慧合約的執行環境。它不僅被沙箱封裝起來，事實上它被完全隔離，執行在EVM內部的程式碼不能接觸到網路、檔案系統或者其它程式。甚至智慧合約之間也只有有限的呼叫。

  • Accounts

　　以太坊中有兩類賬戶，它們共用同一個地址空間。外部賬戶，該類賬戶被公鑰-私鑰對控制。合約賬戶，該類賬戶被儲存在賬戶中的程式碼控制。 外部賬戶的地址是由公鑰決定的，合約賬戶的地址是在建立合約時確定的。

　　每個賬戶都有一個以太幣餘額（單位是“Wei”），該賬戶餘額可以通過向它傳送帶有以太幣的交易來改變。

  • Transactions

　　每一筆交易都是一條資訊，可以通過交易，將餘額從一個帳戶發至另一個帳戶。

  • Gas

　　每一筆交易需要支付一定的gas。gas price是由建立者設定的，呼叫合約的傳送賬戶需要交易費用 = gas price * gas amount。

1.3、以太坊周邊的常用工具

2、什麼是 Go-Ethereum？

　　Go-Ethereum是由以太坊基金會提供的官方客戶端軟體。它是用Go程式語言編寫的，簡稱Geth。其中以下幾個元件是值得了解的：

  • Geth 客戶端

　　當你開始這個客戶程式，它連線到其他客戶端（也稱為節點）的網路下載同步區塊。它將不斷地與其他節點進行通訊來保持它的副本是最新的。它還具有挖掘區塊並將交易新增到塊鏈的能力，驗證並執行區塊中的交易。它還可以充當伺服器，您可以通過RPC來訪問暴露的API介面。

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  • Geth 終端

　　這是一個命令列工具，可以讓您連線到正在執行的節點，並執行各種操作，如建立和管理帳戶，查詢區塊鏈，簽署並將交易提交給區塊鏈等等。更多介紹 點選這裡

3、Go-Ethereum的開源地址在哪裡？

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

4、如何安裝Go-Ethereum 1.7.2

　　本文中使用的方法是通過Git下載原始碼，本地編譯Go-Ethereum 1.7.2

git clone https://github.com/ethereum/go-ethereum.git
cd  go-ethereum
git checkout v1.7.2
make geth
make all

　　檢視安裝好的geth版本號

➜ /Users/lion >geth version
Geth
Version: 1.7.2-stable
Git Commit: 1db4ecdc0b9e828ff65777fb466fc7c1d04e0de9
Architecture: amd64
Protocol Versions: [63 62]
Network Id: 1
Go Version: go1.9.1
Operating System: darwin
GOPATH=/Users/lion/my_project/_golang
GOROOT=/usr/local/Cellar/go/1.9.1/libexec

5、開始建立以太坊私有鏈

5.1、初始化一個創世區塊

　　初始化創世區塊時，要先建立一個genesis.json檔案，內容如下：

　　genesis.json：

{
  "config": {
        "chainId": 10,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
  "coinbase"   : "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "difficulty" : "0x20000",
  "extraData"  : "",
  "gasLimit"   : "0x2fefd8",
  "nonce"      : "0x0000000000000042",
  "mixhash"    : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "parentHash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp"  : "0x00",
  "alloc"      : {},
}
引數名稱 引數描述
mixhash 與nonce配合用於挖礦，由上一個區塊的一部分生成的hash。注意他和nonce的設定需要滿足以太坊的Yellow paper, 4.3.4. Block Header Validity, (44)章節所描述的條件。
nonce nonce就是一個64位隨機數，用於挖礦，注意他和mixhash的設定需要滿足以太坊的Yellow paper, 4.3.4. Block Header Validity, (44)章節所描述的條件。
difficulty 設定當前區塊的難度，如果難度過大，cpu挖礦就很難，這裡設定較小難度
alloc 用來預置賬號以及賬號的以太幣數量，因為私有鏈挖礦比較容易，所以我們不需要預置有幣的賬號，需要的時候自己建立即可以。
coinbase 礦工的賬號，隨便填
timestamp 設定創世塊的時間戳
parentHash 上一個區塊的hash值，因為是創世塊，所以這個值是0
extraData 附加資訊，隨便填，可以填你的個性資訊
gasLimit 該值設定對GAS的消耗總量限制，用來限制區塊能包含的交易資訊總和，因為我們是私有鏈，所以填最大。

　　

　　接下來，我們使用geth init ./genesis.json --datadir "./chain"命令，來進行創世區塊的初始化，當前區塊鏈網路資料存放的位置會儲存在chain目錄中：

➜ /Users/lion/my_project/_eth/test >geth init ./genesis.json --datadir "./chain"
WARN [10-22|14:49:09] No etherbase set and no accounts found as default
INFO [10-22|14:49:09] Allocated cache and file handles         database=/Users/lion/my_project/_eth/test/chain/geth/chaindata cache=16 handles=16
INFO [10-22|14:49:09] Writing custom genesis block
INFO [10-22|14:49:09] Successfully wrote genesis state         database=chaindata                                             hash=5e1fc7…d790e0
INFO [10-22|14:49:09] Allocated cache and file handles         database=/Users/lion/my_project/_eth/test/chain/geth/lightchaindata cache=16 handles=16
INFO [10-22|14:49:09] Writing custom genesis block
INFO [10-22|14:49:09] Successfully wrote genesis state         database=lightchaindata                                             hash=5e1fc7…d790e0

　　

5.2、啟用私有鏈

　　使用以下命令，啟用私有鏈：

geth \
  --datadir "./chain" \
  --nodiscover \
  console 2>>eth_output.log

　　
　　啟動後的效果如下：

➜ /Users/lion/my_project/_eth/test >geth \
  --datadir "./chain" \
  --nodiscover \
  console 2>>eth_output.log
Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.6.7-stable-ab5646c5/darwin-amd64/go1.9.1
 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

>
引數名稱 引數描述
datadir 設定當前區塊鏈網路資料存放的位置
console 啟動命令列模式，可以在Geth中執行命令
nodiscover 私有鏈地址，不會被網上看到

　　

　　在當前目錄執行tail -f eth_output.log，可以看到輸出日誌。

➜ /Users/lion/my_project/_eth/test >tail -f eth_output.log
INFO [10-22|14:50:04] Bloom-bin upgrade completed              elapsed=149.285µs
INFO [10-22|14:50:04] Initialising Ethereum protocol           versions="[63 62]" network=1
INFO [10-22|14:50:04] Database conversion successful
INFO [10-22|14:50:04] Loaded most recent local header          number=0 hash=5e1fc7…d790e0 td=131072
INFO [10-22|14:50:04] Loaded most recent local full block      number=0 hash=5e1fc7…d790e0 td=131072
INFO [10-22|14:50:04] Loaded most recent local fast block      number=0 hash=5e1fc7…d790e0 td=131072
INFO [10-22|14:50:04] Starting P2P networking
INFO [10-22|14:50:04] RLPx listener up                         self="enode://bcc414219b7423f56da261857508771c229a5ee370e2d5bee7a9d1a3886ae9c207956a80e03f7ba44ed5f9f7777ac64db9b6939d18f3f44786dc6fc5690035b1@[::]:30303?discport=0"
INFO [10-22|14:50:04] IPC endpoint opened: /Users/lion/my_project/_eth/test/chain/geth.ipc
INFO [10-22|14:50:05] Mapped network port                      proto=tcp extport=30303 intport=30303 interface=NAT-PMP(10.0.0.1)

後面章節中的命令，都是在啟動私有鏈後的Geth javascript console中操作

　　

5.2.1、帳戶的新增和檢視

　　檢視帳戶，可以看到當前帳戶是空的

> web3.eth.accounts
[]

　　
　　建立帳戶的方式有兩種，第一種建立帳戶時直接初始化密碼

> web3.personal.newAccount("123456")
"0xbe323cc4fde114269a9513a27d3e985f82b9e25d"

其中返回的0xbe323cc4fde114269a9513a27d3e985f82b9e25d是帳戶，123456是帳戶的密碼

　　
　　第二種方法是先建立賬戶，然後輸入密碼

> web3.personal.newAccount()
Passphrase:
Repeat passphrase:
"0x3b0ec02b4193d14abdc9cc5b264b5e3f39624d70"

　　
　　這時我們再檢視帳戶，能夠看到剛才建立的兩個帳戶已經存在了

> web3.eth.accounts
["0xbe323cc4fde114269a9513a27d3e985f82b9e25d", "0x3b0ec02b4193d14abdc9cc5b264b5e3f39624d70"]

　　

5.2.2、開始挖礦和停止挖礦

　　挖礦執行以下命令：

> miner.start(1)

　　
　　執行以後，通過剛才檢視日誌的方法tail -f eth_output.log,能夠看到類似下面的日誌，說明挖礦已經在進行.

INFO [10-22|15:01:32] Commit new mining work                   number=70 txs=0 uncles=0 elapsed=2.000s
INFO [10-22|15:01:34] Successfully sealed new block            number=70 hash=a0cfd2…f99c06
INFO [10-22|15:01:34] ? block reached canonical chain          number=65 hash=3f6d16…586aba
INFO [10-22|15:01:34] ? mined potential block                  number=70 hash=a0cfd2…f99c06
INFO [10-22|15:01:34] Commit new mining work                   number=71 txs=0 uncles=0 elapsed=163.977µs
INFO [10-22|15:01:34] Successfully sealed new block            number=71 hash=f84b8a…7468e1
INFO [10-22|15:01:34] ? block reached canonical chain          number=66 hash=6ca3b9…e959e8
INFO [10-22|15:01:34] ? mined potential block                  number=71 hash=f84b8a…7468e1

挖礦會預設儲存到建立的第一個帳戶0xbe323cc4fde114269a9513a27d3e985f82b9e25d中。
block number=66，說明我們已經建立了66個區塊
在以太坊官方的網路上，平均每15秒產生一個區塊

　　停止挖礦執行以下命令：

> miner.stop()

停止挖礦後，以太幣則不會產生，同樣智慧合約、轉帳等操作也不會起作用。

　　

5.2.3、檢視帳戶餘額

　　檢視帳戶餘額的方法如下：

> web3.eth.getBalance("0xbe323cc4fde114269a9513a27d3e985f82b9e25d")
1.245e+21
> web3.eth.getBalance("0x3b0ec02b4193d14abdc9cc5b264b5e3f39624d70")
0

　　
　　每次記一長串的地址很麻煩，我們可以通過設定變數來acc0表示帳戶10xbe323cc4fde114269a9513a27d3e985f82b9e25d,acc1表示帳戶20x3b0ec02b4193d14abdc9cc5b264b5e3f39624d70.

> acc0 = web3.eth.accounts[0]
"0xbe323cc4fde114269a9513a27d3e985f82b9e25d"
> acc1 = web3.eth.accounts[1]
"0x3b0ec02b4193d14abdc9cc5b264b5e3f39624d70"
> web3.eth.getBalance(acc0)
1.245e+21
> web3.eth.getBalance(acc1)
0

## 使用這個方法可以檢視格式化的以太幣
> web3.fromWei(web3.eth.getBalance(acc0))
1245

以太幣最小的單位是wei（18個0）

　　
　　因為geth javascript console是基於javascript的，所以也可以建立js函式，檢視所有帳戶餘額

> function checkAllBalances() {
     var totalBal = 0;
     for (var acctNum in eth.accounts) {
         var acct = eth.accounts[acctNum];
         var acctBal = web3.fromWei(eth.getBalance(acct), "ether");
         totalBal += parseFloat(acctBal);
         console.log("  eth.accounts[" + acctNum + "]: \t" + acct + " \tbalance: " + acctBal + " ether");
     }
     console.log("  Total balance: " + totalBal + " ether");
 };
> checkAllBalances()
  eth.accounts[0]:  0xbe323cc4fde114269a9513a27d3e985f82b9e25d  balance: 1245 ether
  eth.accounts[1]:  0x3b0ec02b4193d14abdc9cc5b264b5e3f39624d70  balance: 0 ether
  Total balance: 1245 ether

如果命令較多，可以儲存到一個指令碼里，使用命令載入指令碼：loadScript('/path/script/here.js')

　　

5.2.4、轉帳操作

　　從帳戶0xbe323cc4fde114269a9513a27d3e985f82b9e25d轉3個以太幣到0x3b0ec02b4193d14abdc9cc5b264b5e3f39624d70,如果不指定單位ether，預設轉的是wei。

> web3.eth.sendTransaction({from:acc0,to:acc1,value:web3.toWei(3,"ether")})
Error: authentication needed: password or unlock
    at web3.js:3104:20
    at web3.js:6191:15
    at web3.js:5004:36
    at <anonymous>:1:1

當直接執行此方法時會丟擲異常，顯示帳號被鎖

　　
　　解鎖轉帳帳戶

> web3.personal.unlockAccount(acc0,"123456")
true

　　
　　解鎖完成之後，即可執行轉賬操作。

> web3.eth.sendTransaction({from:acc0,to:acc1,value:web3.toWei(3,"ether")})
"0x472f26a00d244b91fea9ff05d9cd5ff5259d8618301bb14af4499827eb159056"

　　
　　但此時檢視時會發現接收賬戶依舊為原來數值。此時需要執行挖礦命令，才會把轉賬真正完成。

> checkAllBalances()
  eth.accounts[0]:  0xbe323cc4fde114269a9513a27d3e985f82b9e25d  balance: 1245 ether
  eth.accounts[1]:  0x3b0ec02b4193d14abdc9cc5b264b5e3f39624d70  balance: 0 ether
  Total balance: 1245 ether
undefined
> miner.start()
null
> checkAllBalances()
  eth.accounts[0]:  0xbe323cc4fde114269a9513a27d3e985f82b9e25d  balance: 1257 ether
  eth.accounts[1]:  0x3b0ec02b4193d14abdc9cc5b264b5e3f39624d70  balance: 3 ether
  Total balance: 1260 ether
undefined
> miner.stop()
true

博文作者：迦壹
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