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以太坊開發實戰：私有鏈搭建操作指南

阿新 • • 發佈：2018-11-01

雖然以太坊是一個公有鏈系統，但是我們可以通過設定一些引數來執行自己的私有鏈節點，在自己的私有鏈上進行開發和測試不需要同步公有鏈資料，也不需要花錢來買以太幣，節省儲存空間和成本，而且很靈活很方便。本文介紹使用geth客戶端搭建私有鏈的操作步驟，同時會解釋在這個過程中用到的各個命令及選項的含義和作用，最後會介紹geth的Javascript Console中的一些常用功能。

系統和軟體

搭建私有鏈

一、準備創世區塊配置檔案

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。 

{
  "coinbase"   : "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "difficulty" : "0x400",
  "extraData"  : "0x0",
  "gasLimit"   : "0x2fefd8",
  "nonce"      : "0xdeadbeefdeadbeef",
  "mixhash"    : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "parentHash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp"  : "0x00",
  "alloc"      : {}
}

二、初始化：寫入創世區塊

準備好創世區塊配置檔案後，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用來存放區塊鏈資料，假設新建的資料目錄為~/privatechain/data0，genesis.json儲存在~/privatechain中，此時目錄結構應該是這樣的： 

privatechain
├── data0
└── genesis.json

接下來進入privatechain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。如果看到以下的輸出內容，說明初始化成功了。 

I0322 10:52:44.585282 cmd/geth/chaincmd.go:131] successfully wrote genesis block and/or chain rule set: b240e0678c2a8f87cf350225b528e3d97688aad6d4d84ee84e405c7fc9e37e4e

初始化成功後，會在資料目錄data0中生成geth和keystore兩個資料夾，此時目錄結構如下： 

privatechain
├── data0
│   ├── geth
│   │   └── chaindata
│   │       ├── 000002.log
│   │       ├── CURRENT
│   │       ├── LOCK
│   │       ├── LOG
│   │       └── MANIFEST-000003
│   └── keystore
└── genesis.json

其中geth/chaindata中存放的是區塊資料，keystore中存放的是賬戶資料。

三、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。

執行上面的命令後，就啟動了區塊鏈節點並進入了Javascript Console： 

...
Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.5.6-stable/linux/go1.7.3
 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

>

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

探索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。

一、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
[]

接下來使用personal物件來建立一個賬戶： 

> personal.newAccount()
Passphrase: 
Repeat passphrase: 
"0xc232e2add308136571bb8f9197ba4ae4e5ba9836"

會提示輸入密碼和確認密碼，輸入密碼不會有顯示，只要輸入就可以了，之後就會顯示新建立的賬戶地址。

可以建立多個賬戶，我們再來建立一個賬戶： 

> personal.newAccount()
Passphrase: 
Repeat passphrase: 
"0x814d39aa21f3eed069f2b21da7b5f857f7343afa"

接下來就可以檢視到剛才建立的兩個賬戶了： 

> eth.accounts
["0xc232e2add308136571bb8f9197ba4ae4e5ba9836", "0x814d39aa21f3eed069f2b21da7b5f857f7343afa"]

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。 

data0
├── geth
│   ├── chaindata
│   ├── LOCK
│   ├── nodekey
│   └── nodes
├── geth.ipc
├── history
└── keystore
    ├── UTC--2017-03-22T09-06-47.766993033Z--c232e2add308136571bb8f9197ba4ae4e5ba9836
    └── UTC--2017-03-22T09-09-42.041015656Z--814d39aa21f3eed069f2b21da7b5f857f7343afa

小提示：命令都可以按Tab鍵自動補全。

二、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。

三、啟動&停止挖礦

通過miner.start()來啟動挖礦： 

> miner.start(1)

其中start的引數表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，在js console中輸入miner.stop()： 

> 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
"0xc232e2add308136571bb8f9197ba4ae4e5ba9836"

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
"0x814d39aa21f3eed069f2b21da7b5f857f7343afa"

我們還是以賬戶0作為coinbase，挖到區塊以後，賬戶0裡面應該就有餘額了： 

> eth.getBalance(eth.accounts[0])
160000000000000000000

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')
160

四、傳送交易

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5個以太幣到賬戶1： 

> amount = web3.toWei(5,'ether')
"5000000000000000000"
> eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:eth.accounts[1],value:amount})
Error: account is locked
    at web3.js:3119:20
    at web3.js:6023:15
    at web3.js:4995:36
    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 0xc232e2add308136571bb8f9197ba4ae4e5ba9836
Passphrase: 
true

輸入建立賬戶時設定的密碼，就可以成功解鎖賬戶。然後再發送交易： 

> amount = web3.toWei(5,'ether')
"5000000000000000000"
> eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:eth.accounts[1],value:amount})
I0322 19:39:36.300675 internal/ethapi/api.go:1047] Tx(0x0c59f431068937cbe9e230483bc79f59bd7146edc8ff5ec37fea6710adcab825) to: 0x814d39aa21f3eed069f2b21da7b5f857f7343afa
"0x0c59f431068937cbe9e230483bc79f59bd7146edc8ff5ec37fea6710adcab825"

此時交易已經提交到區塊鏈，返回了交易的hash，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： 

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

此時，交易已經生效，賬戶一應該已經收到了5個以太幣了： 

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

五、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
33

通過交易hash檢視交易： 

> eth.getTransaction("0x0c59f431068937cbe9e230483bc79f59bd7146edc8ff5ec37fea6710adcab825")
{
  blockHash: "0xf5d3da50065ce5793c9571a031ad6fe5f1af326a3c4fb7ce16458f4d909c1613",
  blockNumber: 33,
  from: "0xc232e2add308136571bb8f9197ba4ae4e5ba9836",
  gas: 90000,
  gasPrice: 20000000000,
  hash: "0x0c59f431068937cbe9e230483bc79f59bd7146edc8ff5ec37fea6710adcab825",
  input: "0x",
  nonce: 0,
  r: "0x433fe5845391b6da3d8aa0d2b53674e09fb6126f0070a600686809b57e4ef77d",
  s: "0x6b0086fb76c46024f849141074a5bc79c49d5f9a658fd0fedbbe354889c34d8d",
  to: "0x814d39aa21f3eed069f2b21da7b5f857f7343afa",
  transactionIndex: 0,
  v: "0x1b",
  value: 5000000000000000000
}

通過區塊號檢視區塊： 

> eth.getBlock(33)
{
  difficulty: 132928,
  extraData: "0xd783010506846765746887676f312e372e33856c696e7578",
  gasLimit: 3244382,
  gasUsed: 21000,
  hash: "0xf5d3da50065ce5793c9571a031ad6fe5f1af326a3c4fb7ce16458f4d909c1613",
  logsBloom: "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  miner: "0xc232e2add308136571bb8f9197ba4ae4e5ba9836",
  mixHash: "0x09849dff7c8b8467812fa80d1fa2a27bc61f1cf16d5b2c05a6ce1b77ee18f3f1",
  nonce: "0x5b3939449dbdbea0",
  number: 33,
  parentHash: "0xeca34637642f56f7cfe5b699031c7ddbc43aee00fb10c7f054e0a9719cf226da",
  receiptsRoot: "0xd5f5b7ee944e57cbff496f7bdda7ceffd5eedffe6d5be5320008190502adc07a",
  sha3Uncles: "0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347",
  size: 649,
  stateRoot: "0xc7add6b756980ab9e482766e455597ef1583e747ad62e2924a8e66c6f9170112",
  timestamp: 1490183209,
  totalDifficulty: 4358016,
  transactions: ["0x0c59f431068937cbe9e230483bc79f59bd7146edc8ff5ec37fea6710adcab825"],
  transactionsRoot: "0x7335a362b2c3925e7ba1b41bf7772aa9645a13d4f9c12edd5892b87887264232",
  uncles: []
}

還有更多的功能請自行探索…。

六、連線到其他節點

可以通過admin.addPeer()方法連線到其他節點，兩個節點要想聯通，必須保證網路是相通的，並且要指定相同的networkid。

假設有兩個節點：節點一和節點二，networkid都是1108，通過下面的步驟就可以從節點一連線到節點二。

首先要知道節點二的enode資訊，在節點二的js console中執行下面的命令檢視enode資訊： 

> admin.nodeInfo.enode
"enode://9e86289ea859ca041f235aed87a091d0cd594b377cbe13e1c5f5a08a8a280e62d[email protected][::]:30304"

然後在節點一的js console中執行admin.addPeer()，就可以連線到節點二： 

> admin.addPeer("enode://9e86289ea859ca041f235aed87a091d0cd594b377cbe13e1c5f5a08a8a280e62d4019ac54063ed6a1d0e3c3eaedad0b73c40b99a16a176993f0373ffe92be672@127.0.0.1:30304")

addPeer()的引數就是節點二的enode資訊，注意要把enode中的[::]替換成節點二的IP地址。連線成功後，節點二就會開始同步節點一的區塊，同步完成後，任意一個節點開始挖礦，另一個節點會自動同步區塊，向任意一個節點發送交易，另一個節點也會收到該筆交易。

通過admin.peers可以檢視連線到的其他節點資訊，通過net.peerCount可以檢視已連線到的節點數量。

除了上面的方法，也可以在啟動節點的時候指定--bootnodes選項連線到其他節點。

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以太坊開發入門，如何搭建一個區塊鏈DApp投票系統

點選關注 非同步圖書，置頂公眾號每天與你分享 IT好書 技術乾貨 職場知識第一節 概述對於初學者，需要了解以太坊開發相關的基本概念，另外就是如何構建一個基於以太坊的完整去中心化應用例如一個區塊鏈投票系統。移除點選此處新增圖片說明文字​通過學習，你將掌握：    以太坊區塊鏈的