如何搭建以太坊私有鏈

Tiny熊發表於2018-05-16

在開發以太坊時，很多時候需要搭建一條以太坊私有鏈，通過本文一起看看如何在Mac上進行搭建。

寫在前面

閱讀本文前，你應該對以太坊語言有所瞭解，如果你還不瞭解，建議你先看以太坊是什麼

go-ethereum客戶端安裝

Go-ethereum客戶端通常被稱為Geth，它是個命令列介面，執行在Go上實現的完整以太坊節點。Geth得益於Go語言的多平臺特性，支援在多個平臺上使用(比如Windows、Linux、Mac)。Geth是以太坊協議的具體落地實現，通過Geth，你可以實現以太坊的各種功能，如賬戶的新建編輯刪除，開啟挖礦，ether幣的轉移，智慧合約的部署和執行等等。所以，我們選擇geth工具來進行開發。由於本人是mac，所以優先使用mac進行開發啦。mac中geth安裝如下：

brew tap ethereum/ethereum
brew install ethereum

檢查是否安裝成功

geth --help

如果輸出一些幫助提示命令，則說明安裝成功。
其他平臺可參考Geth 安裝

搭建私有鏈

以太坊支援自定義創世區塊，要執行私有鏈，我們就需要定義自己的創世區塊，創世區塊資訊寫在一個json格式的配置檔案中。首先將下面的內容儲存到一個json檔案中，例如genesis.json。
json檔案內容如下:

{
  "config": {
        "chainId": 10, 
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
  "alloc"      : {},
  "coinbase"   : "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "difficulty" : "0x20000",
  "extraData"  : "",
  "gasLimit"   : "0x2fefd8",
  "nonce"      : "0x0000000000000042",
  "mixhash"    : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "parentHash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp"  : "0x00"
}

初始化：寫入創世區塊

準備好創世區塊json配置檔案後，需要初始化區塊鏈，將上面的創世區塊資訊寫入到區塊鏈中。首先要新建一個目錄data0用來存放區塊鏈資料(其實，這個目錄data0就相當於一個根節點。當我們基於genesis.json生成根節點後，其他人就可以來連線此根節點，從而能進行交易)。data0目錄結構如圖所示：

如何搭建以太坊私有鏈

接下來進入privatechain目錄中，執行初始化命令：

cd privatechain
geth --datadir data0 init genesis.json

上面的命令的主體是 geth init，表示初始化區塊鏈，命令可以帶有選項和引數，其中--datadir選項後面跟一個目錄名，這裡為 data0，表示指定資料存放目錄為 data0， genesis.json是init命令的引數。

執行上面的命令，會讀取genesis.json檔案，根據其中的內容，將創世區塊寫入到區塊鏈中。如果看到log資訊中含有Successfully wrote genesis state字樣，說明初始化成功。

初始化成功後的目錄如下：
如何搭建以太坊私有鏈
其中geth/chaindata中存放的是區塊資料，keystore中存放的是賬戶資料。

啟動私有鏈節點

初始化完成後，就有了一條自己的私有鏈，之後就可以啟動自己的私有鏈節點並做一些操作，在終端中輸入以下命令即可啟動節點：

geth --datadir data0 --networkid 1108 console

上面命令的主體是geth console，表示啟動節點並進入互動式控制檯，--datadir選項指定使用data0作為資料目錄，--networkid選項後面跟一個數字，這裡是1108，表示指定這個私有鏈的網路id為1108。網路id在連線到其他節點的時候會用到，以太坊公網的網路id是1，為了不與公有鏈網路衝突，執行私有鏈節點的時候要指定自己的網路id(上面命令可能會執行失敗，我直接重啟mac，再進入到privateChain目錄中，簡單粗暴)。

執行上面的命令後，就啟動了區塊鏈節點並進入了Javascript Console：
如何搭建以太坊私有鏈
這是一個互動式的Javascript執行環境，在這裡面可以執行Javascript程式碼，其中>是命令提示符。在這個環境裡也內建了一些用來操作以太坊的Javascript物件，可以直接使用這些物件。這些物件主要包括：

eth：包含一些跟操作區塊鏈相關的方法
net：包含以下檢視p2p網路狀態的方法
admin：包含一些與管理節點相關的方法
miner：包含啟動&停止挖礦的一些方法
personal：主要包含一些管理賬戶的方法
txpool：包含一些檢視交易記憶體池的方法
web3：包含了以上物件，還包含一些單位換算的方法

玩轉Javascript Console

進入以太坊Javascript Console後，就可以使用裡面的內建物件做一些操作，這些內建物件提供的功能很豐富，比如檢視區塊和交易、建立賬戶、挖礦、傳送交易、部署智慧合約等。接下來介紹幾個常用功能，下面的操作中，前面帶>的表示在Javascript Console中執行的命令。

建立賬戶

前面只是搭建了私有鏈，並沒有自己的賬戶，可以在js console中輸入eth.accounts來驗證：

> eth.accounts
[]

此時沒有賬戶，接下來使用personal物件來建立一個賬戶：

> personal.newAccount()
> Passphrase:
> Repeat passphrase:
"0x4a3b0216e1644c1bbabda527a6da7fc5d178b58f"

Passphrase其實就是密碼的意思，輸入兩次密碼後，就建立了一個賬戶。再次執行命令:

> personal.newAccount()
> Passphrase:
> Repeat passphrase:
"0x46b24d04105551498587e3c6ce2c3341d5988938"

這時候再去看賬戶，就有兩個了。

> eth.accounts
["0x4a3b0216e1644c1bbabda527a6da7fc5d178b58f", "0x46b24d04105551498587e3c6ce2c3341d5988938"]

賬戶預設會儲存在資料目錄的keystore資料夾中。檢視目錄結構，發現data0/keystore中多了兩個檔案，這兩個檔案就對應剛才建立的兩個賬戶，這是json格式的文字檔案，可以開啟檢視，裡面存的是私鑰經過密碼加密後的資訊。

如何搭建以太坊私有鏈
json檔案中資訊格式如下：

{
  "address": "4a3b0216e1644c1bbabda527a6da7fc5d178b58f",
  "crypto": {
    "cipher": "aes-128-ctr",
    "ciphertext": "238d6d48126b762c8f13e84622b1bbb7713f7244c2f24555c99b76396fae8355",
    "cipherparams": {
      "iv": "d0f5a3d3e6c1eeec77bf631bc938725d"
    },
    "kdf": "scrypt",
    "kdfparams": {
      "dklen": 32,
      "n": 262144,
      "p": 1,
      "r": 8,
      "salt": "70dc72c4eb63bea50f7637d9ff85bb53f6ca8ace17f4245feae9c0bc9abaad82"
    },
    "mac": "bd7fc0c937c39f1cbbf1ca654c33b53d7f9c644c6dacfeefe1641d2f3decea04"
  },
  "id": "57803d82-0cd4-4a78-9c29-9f9252fdcf60",
  "version": 3
}

檢視賬戶餘額

eth物件提供了檢視賬戶餘額的方法：

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

目前兩個賬戶的以太幣餘額都是0，要使賬戶有餘額，可以從其他賬戶轉賬過來，或者通過挖礦來獲得以太幣獎勵。

啟動&停止挖礦

通過miner.start()來啟動挖礦：

> miner.start(10)

其中start的參數列示挖礦使用的執行緒數。第一次啟動挖礦會先生成挖礦所需的DAG檔案，這個過程有點慢，等進度達到100%後，就會開始挖礦，此時螢幕會被挖礦資訊刷屏。

如果想停止挖礦，並且進度已經達到100%之後，可以在js console中輸入

miner.stop()：

注意：輸入的字元會被挖礦刷屏資訊沖掉，沒有關係，只要輸入完整的miner.stop()之後回車，即可停止挖礦。

挖到一個區塊會獎勵5個以太幣，挖礦所得的獎勵會進入礦工的賬戶，這個賬戶叫做coinbase，預設情況下coinbase是本地賬戶中的第一個賬戶：

> eth.coinbase
"0x4a3b0216e1644c1bbabda527a6da7fc5d178b58f"

現在的coinbase是賬戶0，要想使挖礦獎勵進入其他賬戶，通過miner.setEtherbase()將其他賬戶設定成coinbase即可：

> miner.setEtherbase(eth.accounts[1])
true
> eth.coinbase
"0x46b24d04105551498587e3c6ce2c3341d5988938"

挖到區塊以後，賬戶0裡面應該就有餘額了：

> eth.getBalance(eth.accounts[0])
2.31e+21

getBalance()返回值的單位是wei，wei是以太幣的最小單位，1個以太幣=10的18次方個wei。要檢視有多少個以太幣，可以用web3.fromWei()將返回值換算成以太幣：

> web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[0]),'ether')
2310

傳送交易

截止目前，賬戶一的餘額還是0：

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

可以通過傳送一筆交易，從賬戶0轉移10個以太幣到賬戶1：

> amount = web3.toWei(10,'ether')
"10000000000000000000"
> eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:eth.accounts[1],value:amount})
Error: authentication needed: password or unlock
    at web3.js:3143:20
    at web3.js:6347:15
    at web3.js:5081:36
    at <anonymous>:1:1

這裡報錯了，原因是賬戶每隔一段時間就會被鎖住，要傳送交易，必須先解鎖賬戶，由於我們要從賬戶0傳送交易，所以要解鎖賬戶0：

> personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
Unlock account 0x4a3b0216e1644c1bbabda527a6da7fc5d178b58f
Passphrase: 
true

輸入建立賬戶時設定的密碼，就可以成功解鎖賬戶。然後再傳送交易：

> amount = web3.toWei(10,'ether')
"10000000000000000000"
> eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:eth.accounts[1],value:amount})
INFO [03-07|11:13:11] Submitted transaction                    fullhash=0x1b21bba16dd79b659c83594b0c41de42debb2738b447f6b24e133d51149ae2a6 recipient=0x46B24d04105551498587e3C6CE2c3341d5988938
"0x1b21bba16dd79b659c83594b0c41de42debb2738b447f6b24e133d51149ae2a6"

我們去檢視賬戶1中的餘額：

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

發現還沒轉過去，此時交易已經提交到區塊鏈，但還未被處理，這可以通過檢視txpool來驗證：

> txpool.status
{
  pending: 1,
  queued: 0
}

其中有一條pending的交易，pending表示已提交但還未被處理的交易。

要使交易被處理，必須要挖礦。這裡我們啟動挖礦，然後等待挖到一個區塊之後就停止挖礦：

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

當miner.stop()返回true後，txpool中pending的交易數量應該為0了，說明交易已經被處理了，而賬戶1應該收到幣了：

> web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[1]),'ether')
10

檢視交易和區塊

eth物件封裝了檢視交易和區塊資訊的方法。

檢視當前區塊總數：

> eth.blockNumber
463

通過區塊號檢視區塊：

> eth.getBlock(66)
{
  difficulty: 135266,
  extraData: "0xd783010802846765746886676f312e31308664617277696e",
  gasLimit: 3350537,
  gasUsed: 0,
  hash: "0x265dfcc0649bf6240812256b2b9b4e3ae48d51fd8e43e25329ac111556eacdc8",
  logsBloom: "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  miner: "0x4a3b0216e1644c1bbabda527a6da7fc5d178b58f",
  mixHash: "0xaf755722f62cac9b483d3437dbc795f2d3a02e28ec03d39d8ecbb6012906263c",
  nonce: "0x3cd80f6ec5c2f3e9",
  number: 66,
  parentHash: "0x099776a52223b892d13266bb3aec3cc04c455dc797185f0b3300d39f9fc0a8ec",
  receiptsRoot: "0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
  sha3Uncles: "0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347",
  size: 535,
  stateRoot: "0x0c9feec5a201c8c98618331aecbfd2d4d93da1c6064abd0c41ae649fc08d8d06",
  timestamp: 1520391527,
  totalDifficulty: 8919666,
  transactions: [],
  transactionsRoot: "0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
  uncles: []
}

通過交易hash檢視交易：

> eth.getTransaction("0x1b21bba16dd79b659c83594b0c41de42debb2738b447f6b24e133d51149ae2a6")
{
  blockHash: "0x1cb368a27cc23c786ff5cdf7cd4351d48f4c8e8aea2e084a5e9d7c480449c79a",
  blockNumber: 463,
  from: "0x4a3b0216e1644c1bbabda527a6da7fc5d178b58f",
  gas: 90000,
  gasPrice: 18000000000,
  hash: "0x1b21bba16dd79b659c83594b0c41de42debb2738b447f6b24e133d51149ae2a6",
  input: "0x",
  nonce: 0,
  r: "0x31d22686e0d408a16497becf6d47fbfdffe6692d91727e5b7ed3d73ede9e66ea",
  s: "0x7ff7c14a20991e2dfdb813c2237b08a5611c8c8cb3c2dcb03a55ed282ce4d9c3",
  to: "0x46b24d04105551498587e3c6ce2c3341d5988938",
  transactionIndex: 0,
  v: "0x38",
  value: 10000000000000000000
}

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