以太坊-私有链-搭建-部分细节

Posted 2020-11-03 刘广辉

0x00 序言

最近不论是币圈还是技术圈，区块链都这么火热，17 年 9 月 ICO 在国内被取缔，没过几天国内所有数字货币交易所都被叫停，消息一出无数韭菜被迫割肉。谁料币圈在脱离中国市场后一路高歌猛击，比特币为首的数字货币在此之后一路拉升再创新高。而 17 年一开始数字货币的基石——区块链技术更是被捧上天。更有甚者将 18 年称作区块链元年。这是继人工智能之后的又一个被广泛看好的技术。并且区块链的应用落地将比人工智能门槛更低，马太效应已经显现，会有大量资本涌入，也隐藏着很多机会。

0x01 配置创世区块

搭建私有链前需要创建一个 json 配置文件，用于初始化创世区块。这里作者将创建一个名为 genesis.json 的文件。

内容如下：

{
  "config": {
        "chainId": 1000,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
  "coinbase"   : "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "difficulty" : "0x400",
  "extraData"  : "Oh My God!",
  "gasLimit"   : "0x2fefd8",
  "nonce"      : "0x0000000000000042",
  "mixhash"    : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "parentHash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp"  : "0x00",
  "alloc": {}
}

配置说明：
config.chainId // 区块链的ID，在 geth 命令中的 --networkid 参数需要与 chainId 的值一致
config.homesteadBlock // Homestead 硬分叉区块高度，不需要关注
config.eip155Block // EIP 155 硬分叉高度，不需要关注
config.eip158Block // EIP 158 硬分叉高度，不需要关注
coinbase // 矿工账号，第一个区块挖出后将给这个矿工账号发送奖励的以太币
difficulty // 难度值，越大越难
extraData // 附加信息随便填
gasLimit // gas 的消耗总量限制，用来限制区块能包含的交易信息总和，因为我们是私有链，所以填最大
nonce // 一个 64 位随机数
mixhash // 与 nonce 配合用于挖矿，由上一个区块的一部分生成的 hash
parentHash // 上一个区块的 hash 值
alloc // 预设账号以及账号的以太币数量，私有链挖矿比较容易可以不配置

好啦~配置项解释完毕可以开始初始化创世区块了！！！

0x02 初始化创世区块

这里需要用到 geth 的 init 命令。

geth --datadir $HOME/privateNet/bootnode init genesis.json                                                     
...
INFO [01-13|20:07:29] Successfully wrote genesis state    database=lightchaindata                                           hash=49c2dd…aff051

参数解释：
--datadir 指定数据存放的目录

0x03 启动私链起始节点（boot node）

geth --datadir $HOME/privateNet/bootnode --networkid 1000 --identity "bootnode" --port 30303 --rpc --rpcport 8545 --rpccorsdomain "*" --nodiscover --verbosity 4 console
...
Welcome to the Geth javascript console!

instance: Geth/v1.7.2-stable/darwin-amd64/go1.9.2
 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

>

参数说明：
--networkid 与 genesis.json 中的 chainId 一致
--identity 设置节点ID
--port geth 节点端口 default: 30303
--rpc 启用 rpc 服务 default: 8545
--rpcport rpc 服务端口
--rpccorsdomain 这里配置“*”是允许通过任意域名访问，也可以指定具体的域名如：“http://yourdomain.com”
--nodiscover 关闭节点自动发现
--verbosity 日志等级：0=silent, 1=error, 2=warn, 3=info, 4=debug, 5=detail (default: 3)

提示：
在 geth console 模式下可以使用 eth.getBlock(区块号) 查看区块内容

> eth.getBlock(0)
{
  difficulty: 16,
  extraData: "0x01010101",
  gasLimit: 3141592,
  gasUsed: 0,
  hash: "0xdd97c4469e8bf4054b7c756c1d620ee21d41e5ade129adfbb5ddce3937d6f66e",
  logsBloom: "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  miner: "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  mixHash: "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  nonce: "0x0000000000000042",
  number: 0,
  parentHash: "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  receiptsRoot: "0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
  sha3Uncles: "0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347",
  size: 508,
  stateRoot: "0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
  timestamp: 0,
  totalDifficulty: 16,
  transactions: [],
  transactionsRoot: "0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
  uncles: []
}

创世都搞定了接下来的事就更简单了~

0x04 创建新账号

在 geth console 模式下实际是一个 JavaScript 运行环境，有点类似 Node.js 的命令行模式。可以使用一些预设的对象方法执行一些操作。personal 对象下的 newAccount 方法可以创建新的账号，该方法返回一个账号地址。

personal.newAccount("yourPassphrase")
"0xe6a8faf90ddc1ec0c335d0a83f660c5de9ec12d1"

0x05 挖矿

挖矿赚取以太比奖励，由于创世区块中难度值设置的很低因此不会很难挖。

miner.start()

挖矿同时可以用 geth attach 命令打开另一个终端查看账户余额

geth attach $HOME/privateNet/bootnode/geth.ipc
...
> eth.getBalance(eth.accounts[0])

0x06 创建新节点

都说区块链是去中心化的账本那么可以满足于单机挖矿？说干就干接下来创建一个新节点并将太接入我们的主节点。这里需要注意以下几点：

• 新节点的 networkid 要与 boot node 一致
• 需要与 boot node 使用同一个创世区块

• 如果多个节点都在一台机器上注意端口区分，避免端口冲突

  • --port 30304
  • --rpcport 9545

geth --datadir $HOME/privateNet/node2 init genesis.json
geth --datadir $HOME/privateNet/node2 --fast --cache 512 --port 30304 --networkid 1000 --identity "node2" --rpc --rpcport 9545 --rpccorsdomain "*" --nodiscover --verbosity 4 console

接来下需要建立节点间的联系

这里有三种方式：

1. 使用 admin.addPeer() 命令手动添加 bootnode

在 boot node 上获取 enode 信息：

admin.nodeInfo.enode
"enode://xxx"

将 boot node 的 enode 信息写入 node2

admin.addPeer("enode://xxx");

geth console 中显示

DEBUG[01-13|22:54:35] Ethereum peer connected id=b0ac9d91125e7a1b conn=inbound name=Geth/node2/v1.7.2-stable/darwin-amd64/go1.9.2

使用 admin.peers 命令可以看到两个节点之间已经取得联系

# boot node
> admin.peers
[{
    caps: ["eth/63"],
    id: "b0ac9d91125e7a1bebff6d473cd3a9bcf41243060e52f97c3744053c060f24c9e2c36cc181e589d46ede5559509c7dd2c8528d9d039ee5cc900e0700f56c27e7",
    name: "Geth/node2/v1.7.2-stable/darwin-amd64/go1.9.2",
    network: {
      localAddress: "[::1]:30303",
      remoteAddress: "[::1]:64087"
    },
    protocols: {
      eth: {
        difficulty: 245728379,
        head: "0x65ae6da1d42ab4ea75bc468e47912cc61cd3a51b5d406482904c7d0c51785548",
        version: 63
      }
    }
}]

# node2
> admin.peers
[{
    caps: ["eth/62", "eth/63"],
    id: "8cc33dabb8f5fa2033cf646549e6988418439c8756d96e62f418ebb57ecd0cc2cfbf7ceab4450d262331d8d4fe68358200030e6a16988f2ebe393bf6214380fe",
    name: "Geth/bootnode/v1.7.2-stable/darwin-amd64/go1.9.2",
    network: {
      localAddress: "[::1]:64087",
      remoteAddress: "[::1]:30303"
    },
    protocols: {
      eth: {
        difficulty: 245728379,
        head: "0x65ae6da1d42ab4ea75bc468e47912cc61cd3a51b5d406482904c7d0c51785548",
        version: 63
      }
    }
}]

1. 使用 static-nodes.json 文件

除了在 geth console 下使用 admin.addPeer() 也可在 --datadir 指定的目录中添加 static-nodes.json 文件让节点取得联系

[
    "enode://xxx" // boot node 地址
]

1. 使用命令行 --bootnodes 参数指定 enode

0x07 节点间服务自发现

// 假设有 node2，node3 都加入 bootnode，验证node2 node3 之间能否自动服务发现