以太坊开发实践：私有链搭建操作指南

虽然以太坊是一个公链系统，但是我们可以通过设置一些参数来运行自己的私有链节点。 在自己的私有链上进行开发测试，不需要同步公链数据，也不需要花钱购买以太坊，节省存储空间和成本，非常灵活方便。 本文介绍使用geth客户端搭建私有链的操作步骤。 同时，对本过程中用到的各个命令和选项的含义和作用进行说明。 最后介绍geth的Javascript Console中的一些常用功能。

搭建私有链的系统和软件 1. 准备创世块配置文件

以太坊支持自定义创世块。 要运行一条私有链，我们需要定义我们自己的创世块。 创世块信息以json格式写在配置文件中。 先将以下内容保存到一个json文件中，比如genesis.json。

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

2. 初始化：写入创世块

准备好创世块配置文件后，需要初始化区块链，将上述创世块信息写入区块链。 首先，创建一个新目录来存储区块链数据。 假设新数据目录为~/privatechain/data0，genesis.json存放在~/privatechain。 此时的目录结构应该是这样的：

privatechain
├── data0
└── genesis.json

接下来进入privatechain，执行初始化命令：

$ cd privatechain
$ geth --datadir data0 init genesis.json

上面命令的主体是geth init，意思是初始化区块链。 该命令可以有选项和参数，其中--datadir选项后跟一个目录名，这里是data0，表示指定的数据存储目录为data0，genesis.json是init命令的参数。

运行上述命令会读取genesis.json文件，并根据其内容将创世块写入区块链。 如果看到如下输出，则初始化成功。

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

初始化成功后，会在数据目录data0下生成geth和keystore两个文件夹。 此时目录结构如下：

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

└── genesis.json

其中，区块数据存放在geth/chaindata，账户数据存放在keystore。

3.启动私链节点

初始化完成后，你就会拥有自己的私有链，然后就可以启动自己的私有链节点，进行一些操作了。 在终端中输入以下命令启动节点：

$ geth --datadir data0 --networkid 1108 console

上面命令的主体是geth console，意思是启动节点，进入交互式控制台，--datadir选项指定使用data0作为数据目录，--networkid选项后面跟一个数字，这里是1108，就是指定这条私链的network id为1108，连接其他节点时会用到这个network id。 以太坊公网network id为1，为了不和公链网络冲突，运行私链节点时必须指定自己的network id。

运行上述命令后，区块链节点启动，进入Javascript控制台：

...
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
> 

这是一个交互式 Javascript 执行环境，可以在其中执行 Javascript 代码，其中 > 是命令提示符。 在这个环境中，还内置了一些操作以太坊的Javascript对象，可以直接使用这些对象。 这些对象主要包括：

探索 Javascript 控制台

进入以太坊Javascript控制台后，可以使用内置对象进行一些操作。 这些内置对象提供了很多功能，比如查看区块和交易、创建账户、挖矿、发送交易、部署智能合约等。接下来介绍几个常用的功能。 以下操作中，前面带>的表示在Javascript Console中执行的命令。

1. 创建账户

我们之前只是建了一条私链，没有自己的账号。 可以在js控制台输入eth.accounts验证：

> eth.accounts
[]

接下来使用个人对象创建一个帐户：

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

系统将提示您输入密码并确认密码。 不会显示密码，直接输入即可，然后会显示新建的账户地址。

可以创建多个帐户，让我们创建另一个帐户：

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

接下来可以查看刚刚创建的两个账户：

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

账号默认保存在数据目录下的keystore文件夹中。 查看目录结构，发现data0/keystore中多了两个文件。 这两个文件对应刚刚创建的两个账户。 这是一个json格式的文本文件，可以打开查看。 存储在其中的私钥是用密码加密的。 信息。

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

提示：所有命令都可以通过按 Tab 键自动完成。

2.查看账户余额

eth 对象提供了查看账户余额的方法：

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

目前两个账户的以太币余额为0，要使账户有余额，可以从其他账户转账，或者通过挖矿获得以太币奖励。

3. 开始和停止挖矿

通过 miner.start() 开始挖矿：

> miner.start(1)

start参数表示用于挖矿的线程数。 第一次开始挖矿，首先会生成挖矿所需的DAG文件。 这个过程有点慢。 进度达到100%后开始挖矿，屏幕上会刷新挖矿信息。

如果想停止挖矿，在js控制台输入miner.stop()：

> miner.stop()

注意：输入的字符会被挖矿刷新画面信息冲掉，没关系，输入完整的miner.stop()回车即可停止挖矿。

挖出一个区块将奖励5 ETH，挖矿获得的奖励将进入矿工账户。 这个账户叫做 coinbase。 默认情况下，coinbase 是本地账户中的第一个账户：

> eth.coinbase
"0xc232e2add308136571bb8f9197ba4ae4e5ba9836"

当前coinbase为0号账户，如果想将挖矿收益转移到其他账户，可以通过miner.setEtherbase()将其他账户设置为coinbase：

> miner.setEtherbase(eth.accounts[1])
true
> eth.coinbase
"0x814d39aa21f3eed069f2b21da7b5f857f7343afa"

我们仍然使用帐户 0 作为 coinbase。 挖出区块后，账户 0 中应该有余额：

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

getBalance()返回值的单位是wei，是ether的最小单位，1 ether = 10的wei的18次方。 要查看您有多少以太币，您可以使用 web3.fromWei() 将返回值转换为以太币：

> web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[0]),'ether')
160

4.发送交易

目前账户1的余额还是0：

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

您可以通过发送交易将 5 个以太币从账户 0 转移到账户 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 :1:1

这里报错。 原因是帐户每隔一段时间就会被锁定。 要发送交易，必须先解锁帐户。 由于我们要从账户 0 发送交易，因此必须解锁账户 0：

> personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
Unlock account 0xc232e2add308136571bb8f9197ba4ae4e5ba9836
Passphrase: 
true

输入创建账户时设置的密码即可成功解锁账户。 然后再次发送交易：

> 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"

此时，交易已经提交到区块链，交易的hash已经返回，但是还没有处理。 这可以通过检查 txpool 来验证：

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

}

其中有一个pending transaction，意思是已经提交但是还没有处理的交易。

处理交易需要挖矿。 这里开始挖矿，等待挖出一个区块后停止挖矿：

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

当 miner.stop() 返回 true 时，txpool 中的待处理交易数应为 0，表示交易已处理：

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

此时交易已经生效，Account 1 应该收到了 5 ETH：

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

5.查看交易和区块

eth 对象封装了查看交易和区块信息的方法。

查看当前区块总数：

> eth.blockNumber
33

按交易哈希查看交易：

> 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

}

按块号查看块：

> 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: []
}

还有更多功能需要您自己探索......

6.连接其他节点

您可以通过 admin.addPeer() 方法连接到其他节点。 如果两个节点要通信，必须保证网络是连通的，必须指定相同的networkid。

假设有两个节点：Node 1和Node 2，networkid都是1108，可以通过以下步骤从Node 1连接到Node 2。

首先需要知道节点2的enode信息，在节点2的js控制台执行如下命令查看enode信息：

> admin.nodeInfo.enode
"enode://9e86289ea859ca041f235aed87a091d0cd594b377cbe13e1c5f5a08a8a280e62d4019ac54063ed6a1d0e3c3eaedad0b73c40b99a16a176993f0373ffe92be672@[::]:30304"

然后在节点1的js控制台执行admin.addPeer()连接到节点2：

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

addPeer()的参数是节点2的enode信息以太坊开发，注意enode中的[::]要替换成节点2的IP地址，连接成功后，节点2会开始同步节点1的区块同步完成后，任一节点开始挖矿，另一节点自动同步区块，向任一节点发送交易，另一节点也收到交易。

通过admin.peers可以查看连接的其他节点信息，通过net.peerCount可以查看连接的节点数。

除了上述方法外以太坊开发，还可以在启动节点时指定--bootnodes选项连接其他节点。