以太坊学习——从私有链、交易到智能合约

纯技术学习

0x00 前言

一直希望能够从技术实现的层面去了解区块链技术，借助其他人的总结，大致以Geth为例了解了一下区块链技术。技术流程主要参照Andrew Back的分享，但是他的技术文章中也有一些小的错误，特别进行记录。

0x01 Geth简介及基本命令

Go Ethereum是以太坊协议的Go语言实现，以太坊和比特币的区别应该很多布道者都讲过，只要去看那些不拿赚钱说事的文章就可以了。

使用Ubuntu系统直接安装

sudo add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum
sudo apt-get update
sudo apt-get install ethereum

安装完成后，我们按照创建用户、启动节点、绑定节点并进行基本信息的查询

• 创建账户

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geth account new

创建时输入口令，成功后输出账户地址

• 启动一个轻量级的节点

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geth --syncmode light --cache 64 --maxpeers 12

如果不跟任何参数，启动的节点将会从同步公有节点的全部信息，因此我们只同步轻量级的区块头信息。

可以看到，该节点不断在导入新的区块头

• 连接节点

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geth attach

连接进我们新建的节点后，可以使用geth的基本信息查看指令

0x02 文件系统

在建立私链实验之前，我们可以看一下，geth节点新建后文件格式。默认情况下，没有指定文件路径的情况下，会在当前用户目录下新建.ethereum文件夹，具体目录如下：

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.ethereum
   |-geth
       |-chaindata  # 区块链最后的本地存储
             |-000001.log
             |-CURRENT
             |-LOCK
             |-LOG
             |-MANIFEST-000000
       |-lightchaindata # 轻量级的区块信息存储
   |-history # 操作历史
   |-keystore # 账户信息

可以看到这里有刚刚从公有链同步到的区块信息。

0x03 私有链

现在我们来建立一条自己的私有链，并且进行交易和挖矿操作。

• 新建第一个节点

创建新账户

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geth --datadir .phantom account new

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Address: {cbd2c54856790f7be7c1d1142e304a7ff20ba329}

• 新建初始化文件phantom.js

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{
    "config": {
        "chainId": 1,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
    "difficulty": "20",
    "gasLimit": "2100000",
    "alloc": {
        "cbd2c54856790f7be7c1d1142e304a7ff20ba329":
        { "balance": "20000000000000000000" }
    }
}

解释几个重要的参数：

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chainId,节点ID
difficulty，挖矿难度
gasLimit，每个区块计算消耗gas的限额，后面会再讲这个概念
balance，初始账户中的余额

• 初始化

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geth --datadir .phantom init phantom.json

• 启动节点并进入客户端

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geth --identity chainpi --rpc --rpcport 8080 --rpccorsdomain "*" --datadir .phantom --port 30303 --nodiscover --rpcapi "db,eth,net,web3" --networkid 1 console

不同参数的含义：

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- identity,节点名
- rpc，允许RPC操作
- rpcport，暴露的端口
- rpccorsdomain，允许远程访问的域名
- datadir，私有链存放路径
- port，网络监听端口
- nodiscover，防止被公有链发现
- rpcapi，开放的API
- networkid，网络号

进入后，可以查看到初始化设置的账户以及账户余额。

• 用同样的配置文件在另一台主机上建立第二个节点

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geth --datadir .ghost account new

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geth --datadir .phantom account new

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{
    "config": {
        "chainId": 1,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
    "difficulty": "20",
    "gasLimit": "2100000",
    "alloc": {
        "cbd2c54856790f7be7c1d1142e304a7ff20ba329":
        { "balance": "20000000000000000000" }
    }
}

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geth --datadir .ghost init ghost.json

geth --identity chainpi1 --rpc --rpcport 8080 --rpccorsdomain "*" --datadir .ghost --port 30303 --nodiscover --rpcapi "db,eth,net,web3" --networkid 1 console

• 查询第一个节点的地址

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admin.nodeInfo.enode

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"enode://d439a8f2f17234f4dc5be674fb941355a36578f61dfb22bd927a7353ef36f64fb5a30d3a0532665005f34f30c12d811b817b577034a3e825e96044bfbd089a9d@[::]:30303?discport=0"


[::] 使用第一个节点的IP地址代替

• 在第二个节点添加地址

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admin.addPeer("enode://d439a8f2f17234f4dc5be674fb941355a36578f61dfb22bd927a7353ef36f64fb5a30d3a0532665005f34f30c12d811b817b577034a3e825e96044bfbd089a9d@192.168.88.133:30303?discport=0")

添加节点前后，第一个节点的节点列表信息变化

到这一步，我们就建立了一个有两个节点的私有链。

0x04 交易与挖矿

我们先查看之前两个节点上的余额信息

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>web3.fromWei(eth.getBalance(eth.coinbase),"ether")

20

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>web3.fromWei(eth.getBalance(eth.coinbase),"ether")

0

然后从第一个节点向第二个节点的账户0x23aa56f577bfb707cba6fee5be1498457d938ec1中转账1个以太币。这需要我们先解锁我们的账户，在进行转账操作。

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personal.unlockAccount(eth.coinbase,"之前设置的口令")

eth.sendTransaction({from:eth.coinbase,to:"0x23aa56f577bfb707cba6fee5be1498457d938ec1",value:web3.toWei(1,"ether")})

此时我们再查看两个账户，发现余额并没有变化，这是因为并没有其他人为我们做区块的运算服务，这时，矿工的角色就登场了。

我们在第一个节点上进行采矿。

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miner.start()

此时我们再查看两个节点的账户，就会发现第一个节点账户因为采矿获取到了更多的以太币，而此时第二个节点账户也获取到了第一个节点转给它的1个以太币。

0x05 智能合约

以太坊的智能合约采用Solidity语言进行编写。采用以下方式安装solc环境。

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sudo add-apt-repository ppa:ethereum/ethereum
sudo apt-get update
sudo apt-get install solc

Solidity语言使用一种类似JS的语法进行编程，通过建立指定操作，再进行编译，最后使用JS脚本加载进账户。

详细语法学习将在后一篇博客中汇总。

0x06 其他概念

账户，以太坊的账户分为外部账户和合约账户

外部账户，拥有以太币余额；可以发送交易；通过私钥控制；没有关联代码。

合约账户，拥有以太币余额；有相关联代码；代码执行通过交易或其他合约来激活；被执行时拥有随机复杂度

由此可以看到，以太坊一个重要的特点就是能够允许智能合约被执行，并给合约的记录者奖励酬劳。

GAS，一种计算复杂度的衡量单位

gaslimit，这个交易执行最多被允许使用的计算步骤

gasprice，交易发送者愿意支付的费用，一单位gas代表执行一个基本指令