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原文連結:https://my.oschina.net/u/2349981/blog/865256
(講解的內容非常詳細,熟悉搭建以太坊私有鏈的相關操作,學習了!)
摘要: 詳解以太坊私有鏈搭建過程以及一些常用的操作。

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data0genesis.jsoninit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,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weiwei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。然後再傳送交易:

> 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();

miner.stop()返回true後,txpoolpending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://9e86289ea859ca041f235aed87a091d0cd594b377cbe13e1c5f5a08a8a280e62d[email protected]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,向任意一個節點傳送交易,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。