geth搭建以太坊私鏈及常用操作

一、下載安裝geth客戶端

https://www.ethereum.org/

二、搭建私有鏈

1、准備創世區塊配置文件

要運行私有鏈，我們就需要定義自己的創世區塊，創世區塊信息寫在一個json格式的配置文件中。首先將下面的內容保存到一個json文件中，例如genesis.json。

{
  "config": {
        "chainId": 10,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
  "coinbase"   : "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "difficulty" : "0x20000",
  "extraData"  : "",
  "gasLimit"   : "0xffffffff",
  "nonce"      : "0x0000000000000042",
  "mixhash"    : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "parentHash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp"  : "0x00",
  "alloc"      : {}
}

初始化命令	作用
mixhash	與nonce配合用於挖礦，由上一個區塊的一部分生成的hash。
nonce	nonce就是一個64位隨機數，用於挖礦。
difficulty	設置當前區塊的難度，如果難度過大，cpu挖礦就很難，這里設置較小難度
alloc	用來預置賬號以及賬號的以太幣數量，因為私有鏈挖礦比較容易，所以我們不需要預置有幣的賬號，需要的時候自己創建即可以。
coinbase	礦工的賬號，隨便填
timestamp	設置創世塊的時間戳
parentHash	上一個區塊的hash值，因為是創世塊，所以這個值是0
extraData	附加信息，隨便填，可以填你的個性信息
gasLimit	該值設置對GAS的消耗總量限制，用來限制區塊能包含的交易信息總和，因為我們是私有鏈，所以填最大。

2、初始化：寫入創世區塊

准備好創世區塊配置文件后，需要初始化區塊鏈，將上面的創世區塊信息寫入到區塊鏈中。首先要新建一個目錄用來存放區塊鏈數據，假設新建的數據目錄為_{/privatechain/data0，genesis.json保存在}/privatechain中，此時目錄結構應該是這樣的：

privatechain
├── data0
└── genesis.json

初始化命令	作用
identity	區塊鏈的標示，隨便填寫，用於標示目前網絡的名字
init	指定創世塊文件的位置，並創建初始塊
datadir	設置當前區塊鏈網絡數據存放的位置
rpc	啟動rpc通信，可以進行智能合約的部署和調試
rpcport	HTTP-RPC服務器監聽端口(default: 8545)
rpcapi	設置允許連接的rpc的客戶端，默認只有eth,net,web3
networkid	設置當前區塊鏈的網絡ID，用於區分不同的網絡，是一個數字
console	啟動命令行模式，可以在Geth中執行命令
rpccorsdomain	指定一個可以接收請求來源的以逗號間隔的域名列表（瀏覽器訪問的話，要強制指定該選項）

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參數，其中--datadir選項后面跟一個目錄名，這里為data0，表示指定數據存放目錄為data0，genesis.json是init命令的參數。

運行上面的命令，會讀取genesis.json文件，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。

Successfully wrote genesis state...　

初始化成功后，會在數據目錄data0中生成geth和keystore兩個文件夾，此時目錄結構如下：

privatechain
├── data0
│   ├── geth
│   │   └── chaindata
│   │       ├── 000001.log
│   │       ├── CURRENT
│   │       ├── LOCK
│   │       ├── LOG
│   │       └── MANIFEST-000000
│   └── keystore
└── genesis.json　

其中 geth/chaindata中存放的是區塊數據，keystore中存放的是賬戶數據。

3、啟動私有鏈節點

$ 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交互式控制台，--datadir選項指定使用data0作為數據目錄，--networkid選項后面跟一個數字，這里是1108，表示指定這個私有鏈的網絡id為1108。網絡id在連接到其他節點的時候會用到，以太坊公網的網絡id是1，為了不與公有鏈網絡沖突，運行私有鏈節點的時候要指定自己的網絡id。 注意：單獨運行geth命令也是連接公網！

運行上面的命令后，就啟動了區塊鏈節點並進入了Javascript Console：

Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.7.3-stable-4bb3c89d/windows-amd64/go1.9
 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

>

這是一個交互式的Javascript執行環境，在這里面可以執行Javascript代碼，其中>是命令提示符。在這個環境里也內置了一些用來操作以太坊的Javascript對象，可以直接使用這些對象。這些對象主要包括：

• eth：包含一些跟操作區塊鏈相關的方法
• net：包含以下查看p2p網絡狀態的方法
• 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：包含一些查看交易內存池的方法
• web3：包含了以上對象，還包含一些單位換算的方法

其中常用命令有：

• personal.newAccount()：創建賬戶；
• personal.unlockAccount()：解鎖賬戶；
• eth.accounts：枚舉系統中的賬戶；
• eth.getBalance()：查看賬戶余額，返回值的單位是 Wei（Wei - 是以太坊中最小貨幣面額單位，類似比特幣中的聰，1 ether = 10^18 Wei）；
• eth.blockNumber：列出區塊總數；
• eth.getTransaction()：獲取交易；
• eth.getBlock()：獲取區塊；
• miner.start()：開始挖礦；
• miner.stop()：停止挖礦；
• web3.fromWei()：Wei 換算成以太幣；
• web3.toWei()：以太幣換算成 Wei；
• txpool.status：交易池中的狀態；
• admin.addPeer()：連接到其他節點；

三、探索Javascript Console

進入以太坊Javascript Console后，就可以使用里面的內置對象做一些操作，這些內置對象提供的功能很豐富，比如查看區塊和交易、創建賬戶、挖礦、發送交易、部署智能合約等。 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。

1、創建賬戶

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對象來創建一個賬戶：

> personal.newAccount()
> personal.newAccount()
Passphrase:
Repeat passphrase:
"0x675fda0eac2af486c0b8778ce386150af5140458"

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，之后就會顯示新創建的賬戶地址。

可以創建多個賬戶。

賬戶默認會保存在數據目錄的keystore文件夾中。查看目錄結構，發現data0/keystore中多了兩個文件，這兩個文件就對應剛才創建的兩個賬戶，這是json格式的文本文件，可以打開查看，里面存的是私鑰經過密碼加密后的信息。

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

2、查看賬戶余額

> eth.getBalance("0x675fda0eac2af486c0b8778ce386150af5140458")
0
> eth.getBalance(eth.accounts[1])
0

目前兩個賬戶的以太幣余額都是0，要使賬戶有余額，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。

3、啟動&停止挖礦

• 通過miner.start()來啟動挖礦
• 通過miner.stop()來停止挖礦

其中start的參數表示挖礦使用的線程數。第一次啟動挖礦會先生成挖礦所需的DAG文件，這個過程有點慢，等進度達到100%后，就會開始挖礦，此時屏幕會被挖礦信息刷屏。

礦工賬戶： 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，默認情況下coinbase是本地賬戶中的第一個賬戶，通過miner.setEtherbase()可將其他賬戶設置成coinbase。

getBalance()返回值的單位是wei，wei是以太幣的最小單位，1個以太幣=10的18次方個wei。要查看有多少個以太幣，可以用web3.fromWei()將返回值換算成以太幣：

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

4、發送交易

可以通過發送一筆交易，從A賬戶轉移N個以太幣到B賬戶;

注意：

• 在交易過程中，無論交易的代幣是什么，都需要把這些代幣轉為 wei 存儲在以太坊區塊鏈中。

amount = web3.toWei(5,'ether')
"5000000000000000000"

• 賬戶默認是鎖住的，想要發送交易，必須先解鎖賬戶，由於我們要從賬戶0發送交易，所以要解鎖賬戶0：

> personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
Unlock account 0x675fda0eac2af486c0b8778ce386150af5140458
Passphrase:
true

輸入創建賬戶時設置的密碼，就可以成功解鎖賬戶。然后再發送交易：

eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:"0xc9194a8ea28d76389af4c7e9c81222386a6ab47a",value:amount})
INFO [11-19|22:56:00] Submitted transaction                    fullhash=0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524 recipient=0xC9194A8ea28D76389Af4c7e9C81222386A6aB47A
"0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524"

　　

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，這可以通過查看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。這里我們啟動挖礦，然后等待挖到一個區塊之后就停止挖礦：

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

當miner.stop()返回true后，txpool中pending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15個以太幣了：

> web3.fromWei(eth.getBalance("0xc9194a8ea28d76389af4c7e9c81222386a6ab47a"),'ether')
15

5、查看交易和區塊

eth對象封裝了查看交易和區塊信息的方法。

查看當前區塊總數：

> eth.blockNumber
180

通過區塊號(高度)查看區塊信息，通過交易hash查看交易：

 eth.getBlock(180)
{
  difficulty: 131072,
  extraData: "0xd783010703846765746885676f312e398777696e646f7773",
  gasLimit: 3744718,
  gasUsed: 21000,
  hash: "0xb6d1170493e84f9f4b7b6631011c9841d9b6263955621d812891efbf63736ad2",
  logsBloom: "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  miner: "0xc16af1f2a86b6d94c44da3c3dbab59f0ef04ad36",
  mixHash: "0xb93b0ce1b706c03fda4690076753dd38d1d5c6d0aa4379b78a06ec63e44ed572",
  nonce: "0x7f23d7e8f136ee0a",
  number: 180,
  parentHash: "0x5881c87a6b38a6a341740f2062724945fb239693234fd8a5b99ac127f5455518",
  receiptsRoot: "0x9b15dee17d0b464e884beee2ae85d2dac54439ed6cd59f84c0acde080d6cf7bd",
  sha3Uncles: "0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347",
  size: 650,
  stateRoot: "0xe5a6c4f89ccb5df8012a2c298b1b5daff46d5db55020271d15fa5a75ac223ef0",
  timestamp: 1542639406,
  totalDifficulty: 24333549,
  transactions: ["0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524"],
  transactionsRoot: "0x88572d4389a5f897aafda1176d4398c0023824092024acf5fdec8e513786b7ae",
  uncles: []
}
> eth.getTransaction("0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524")
{
  blockHash: "0xb6d1170493e84f9f4b7b6631011c9841d9b6263955621d812891efbf63736ad2",
  blockNumber: 180,
  from: "0x675fda0eac2af486c0b8778ce386150af5140458",
  gas: 90000,
  gasPrice: 18000000000,
  hash: "0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524",
  input: "0x",
  nonce: 1,
  r: "0xcba2a0ab3326d0ceb42b42cae8d19dadd54830baa38c5af09bcd33a128e20e3f",
  s: "0x1c9d15e8c1236a7e125fc1095188c73ddbc9151d64327297fe5b59d9fcfceb5f",
  to: "0xc9194a8ea28d76389af4c7e9c81222386a6ab47a",
  transactionIndex: 0,
  v: "0x38",
  value: 15000000000000000000

　　

還有更多的功能請自行探索...。

6、連接到其他節點

可以通過admin.addPeer()方法連接到其他節點，兩個節點要想聯通，必須保證網絡是相通的，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接到節點二。

首先要知道節點二的enode信息，在節點二的js console中執行下面的命令查看enode信息：

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

然后在節點一的js console中執行admin.addPeer()，就可以連接到節點二：

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

addPeer()的參數就是節點二的enode信息，注意要把enode中的[::]替換成節點二的IP地址。連接成功后，節點二就會開始同步節點一的區塊，同步完成后，任意一個節點開始挖礦，另一個節點會自動同步區塊，向任意一個節點發送交易，另一個節點也會收到該筆交易。

通過admin.peers可以查看連接到的其他節點信息，通過net.peerCount可以查看已連接到的節點數量。

通過多節點驗證keystore中的json文件包含賬戶地址和加密后的私鑰