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使用Geth 构建以太坊区块链并模拟挖矿过程
Go-ethereum 是以太坊官方的一个Golang 实现,我们可以使用Geth 工具来创建创世区块并启动区块链,使用Clef 实现以太坊钱包的功能,以及使用evm、puppeth 用来以太坊开发。本次我们使用Geth,在两台Host 上,创建一条以太坊区块链和两个账户,并进行区块链的一些基本操作。 我的网络环境中,Host1 的IP 地址为192.168.0.100,Host2 的IP 地址为192.168.0.180 本文绝大多数参考资料来源于Geth Documentation,在官方的文档里可以找到诸如Geth 安装使用、如何产生私有区块链、JSON-RPC APIs 的使用方法等, 1. 获得 GethGeth 在各个平台都可用,直接从https://geth.ethereum.org/docs/install-and-build/installing-geth 获取即可 在Windows 上,安装Geth,我们会获得几个可执行程序: Directory: C:\Users\sun\Desktop\geth Mode LastWriteTime Length Name ---- ------------- ------ ---- -a--- 2020/12/11 16:17 50280980 abigen.exe -a--- 2020/12/11 16:17 48783481 bootnode.exe -a--- 2020/12/11 16:17 63922102 clef.exe -a--- 2020/12/11 16:18 49921889 evm.exe -a--- 2020/12/11 16:18 67456679 geth.exe -a--- 2020/12/11 16:18 26165842 puppeth.exe -a--- 2020/12/11 16:18 2512896 rlpdump.exe其中Geth 理论上已经被写进Path,在任何位置打开shell 都可用。 2. 准备新建一个privatechain1文件夹,用来保存我们第一个区块链。geth需要一个创世配置文件genisis.json,来创建区块链,例如: { "config": { "chainId": 10086, "homesteadBlock": 0, "eip150Block": 0, "eip155Block": 0, "eip158Block": 0, "byzantiumBlock": 0, "constantinopleBlock": 0, "petersburgBlock": 0, "ethash": {} }, "difficulty": "1", "gasLimit": "80000", "alloc": {} }此处我们定义chainID 为10086,使用PoW 共识机制,挖矿难度为1,没有初始资产 有关genesis.json 的详细格式可以参考:创世区块配置文件genesis.json的格式解读 3. 启动创建好genesis.json后,就可以根据该配置创建区块链: geth init --datadir . genesis.json--datadir参数指定区块链相关文件的放置目录 随后启动区块链: geth --networkid 191 --nodiscover --http --http.addr "0.0.0.0" --http.port 8545 --http.api personal,eth,net,web3 --allow-insecure-unlock --datadir . console启动参数较多,分别为: --networkid 网络ID。只有当NetworkID,ChainID,创世区块全部相同时,才是同一条区块链 --nodiscover 由于本次为实验环境,而且只有两台Host,我们可以关闭自动发现,手动添加Peers --http 该区块链使用http协议。除了http,还可以使用websocket --http.addr 监听地址,由于之后要在两台Host上传输数据,因此此处为0.0.0.0 --http.port 默认端口为8545 --http.api 可以允许使用http进行的一些操作,后续会详解 --allow-insecure-unlock 由于在本地做测试,为了方便不会配置https证书,加上这个参数可以在非HTTPS的环境下解锁账户 --datadir 指定区块链数据所在的目录 console 打开控制台 有关详细的Geth 启动参数,可以参阅Geth Command-line Options 启动成功后,会打开一个web3控制台,类似这样: 在Host2上重复上述操作,启动相同的区块链。 4. 操作 4.1 新用户此时geth的任务已完成,我们开始使用 JSON RPC APIs 进行操作。 > eth.accounts []可以看到目前还没有任何账户,新建一个账户: 输入personal.newAccount(),然后输入两次密码即可 可以看到我们的新账户地址为:0xf1d65f66658a3dfa86b689ce084fd3234fc3b691,并且在keystore目录下生成了一个文件。 再次查看eth.accounts,刚刚创建的新用户已出现: > eth.accounts ["0xf1d65f66658a3dfa86b689ce084fd3234fc3b691"]在Host2上重复上述操作,创建另一个新用户: ============================================== Shell on Host2 ============================================== > eth.accounts ["0xf228360fbf872e4aca7f930a60b18c6f1f6ca19e"] 4.2 添加Peers尽管两台Host现在运行同一条区块链,但由于我们预先关闭了peers自动发现,因此目前并没有Peers。在Host1上查看: > admin.peers []要添加在Host1上添加Host2,我们需要得到Host2的网络地址。在Host2的控制台中向上翻,找到区块链启动时,出现的一个Strated P2P networking 信息: INFO [01-26|01:02:40.182] Started P2P networking self="enode://c81e35213c6fd2824dafdd174b24aa0bb36e7ce935819d2ecf22a19a53aea5e760caf32e20bf3818ab129eb89efaa33ed841a542cd7ea973b60e2b95ef3953c5@127.0.0.1:30303?discport=0"其中self的值就是Host2的网络地址,注意应该将127.0.0.1改为192.168.0.180 enode://c81e35213c6fd2824dafdd174b24aa0bb36e7ce935819d2ecf22a19a53aea5e760caf32e20bf3818ab129eb89efaa33ed841a542cd7ea973b60e2b95ef3953c5@192.168.0.180:30303?discport=0回到Host1,执行以下操作: admin.addPeer("enode://c81e35213c6fd2824dafdd174b24aa0bb36e7ce935819d2ecf22a19a53aea5e760caf32e20bf3818ab129eb89efaa33ed841a542cd7ea973b60e2b95ef3953c5@192.168.0.180:30303?discport=0")一段时间后,发现peercount=1,再次查看peers 如果此步迟迟不能发现新Peer,可以尝试在Host2上添加Host1 4.3 挖矿在以太坊中,每挖出一个新区块,矿工将会获得一定的奖励。奖励将会流入coinbase账户中。如果genesis.json没有指定默认的coinbase账户,则会流入eth.accounts[0]中。下面我们开始模拟挖矿过程。 要使用某一个账户进行挖矿、交易等操作,首先需要解锁账户,方便起见,给Host1上的第一个账户地址设一个变量sender: > sender = eth.accounts[0] "0xf1d65f66658a3dfa86b689ce084fd3234fc3b691" > personal.unlockAccount(sender) Unlock account 0xf1d65f66658a3dfa86b689ce084fd3234fc3b691 Passphrase: true然后开始挖矿: miner.start(1)其中参数1指进程数,可按Host性能设置。由于我们在genesis.json中将difficulty设置得很小,理论上不会消耗很多时间。挖矿开始后,不断提示Generating DAG in progress,当percentage到达100%时,会看到挖掘出新区块。 Host1会将挖到的区块作为交易销售出去,在区块链上留下交易痕迹 来到Host2,会发现Host1提交的新区块被同步 适时停止挖矿: miner.stop()在Host1上查看账户sender的账户余额: > miner.stop() null > eth.getBalance(sender) 34000000000000000000查看目前区块链上挖出区块数量,在Host1和Host2上理论上应该出现相同的结果: > eth.blockNumber 17这个数字和之前显示的INFO最后一个挖出的区块number对应: INFO [01-26|12:34:00.697] 🔨 mined potential block number=17 hash="5ac61c…ee83ca" 4.4 转账Host1上的第一个账户0xf1d65f66658a3dfa86b689ce084fd3234fc3b691,变量名为sender Host2上的第一个账户0xf228360fbf872e4aca7f930a60b18c6f1f6ca19e,设置新的变量名为receiver > receiver = "0xf228360fbf872e4aca7f930a60b18c6f1f6ca19e"设置转账的amount,转出1个ETH,在以太坊上进行交易,需要将ETH 单位转为Wei 单位: > amount = web3.toWei(1, "ether")执行sendTransaction 操作: > eth.sendTransaction({from: sender, to: receiver, value: amount})如果出现Error: authentication needed: password or unlock,可能时时间过长,sender 账户又被加锁,重新解锁即可。 sendTransaction 执行之后,Host2 中的receiver 账户并不会立刻受到1ETH(即1000000000000000000Wei),之前提到过,要在区块链中留下数据,必须通过挖矿产生新区块,提交到区块链中。因此要使转账生效,我们需要开始挖矿,将交易数据打包到新区块中。 在此之前,先来看一下等待队列中的交易,输入eth.pendingTransactions: 其中包含两个新参数gas 和gasPrice,是需要付给确认这笔交易的矿工的工资。 开始挖矿: > miner.start(1)挖到第一个区块就可以停止挖矿了: > miner.stop()在Host1 上挖到了新区块: INFO [01-26|13:59:12.443] 🔨 mined potential block number=18 hash="675837…edf7ca" INFO [01-26|13:59:13.060] Successfully sealed new block number=19 sealhash="58e4be…89b373" hash="15d1f0…7ca475" elapsed=638.999ms INFO [01-26|13:59:13.060] 🔗 block reached canonical chain number=12 hash="7c0bcf…76cec9" INFO [01-26|13:59:13.088] Commit new mining work number=20 sealhash="18f1a8…de77c4" uncles=0 txs=0 gas=0 fees=0 elapsed=28.006ms在Host2 上找到这个已经同步来的区块: INFO [01-26|13:59:13.690] Imported new chain segment blocks=1 txs=1 mgas=0.021 elapsed=7.991ms mgasps=2.628 number=18 hash="675837…edf7ca" dirty=4.72KiB此时在Host2 上查看receiver 的余额: > receiver = "0xf228360fbf872e4aca7f930a60b18c6f1f6ca19e" > eth.getBalance(receiver) 1000000000000000000在Host1 上查看sender 余额: > eth.getBalance(sender) 43000000000000000000 5. 总结该篇章中我们使用Geth 生成了一条区块链,并在两个Host 上,用两个用户完成了挖矿和转账操作。下一篇章我们会着重理解以太坊的工作方式,入门智能合约。 作为以太坊初学者,本文很可能有概念理解上的错误,欢迎各位批评指正。 📖其他参考资料: 区块链入门(3):在以太坊私有网络中建立节点集群,并发生交易 - 88911562 - 博客园 (cnblogs.com) 私有链挖矿的时候,这个generating DAG好慢 有什么方法加快这个速度-链客区块链技术开发者社区 (liankexing.com) 以太坊基本概念与实验环境搭建 · float's blog (gitee.io) |
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