以太坊（一）MAC上以太坊私有链搭建

虽然以太坊是一个公有链系统，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和测试不需要同步公有链数据，也不需要花钱来买以太币，节省存储空间和成本，而且很灵活很方便。本文介绍使用geth客户端搭建私有链的操作步骤，同时会解释在这个过程中用到的各个命令及选项的含义和作用，最后会介绍geth的Javascript Console中的一些常用功能。

go-ethereum客户端安装

brew tap ethereum/ethereum
brew install ethereum

安装测试

安装完成之后在命令行输入

geth --help //能成功显示输出帮助，则表示已经成功安装

搭建私有链

一、准备创世区块配置文件

以太坊支持自定义创世区块，要运行私有链，我们就需要定义自己的创世区块，创世区块信息写在一个json格式的配置文件中。首先将下面的内容保存到一个json文件中，例如genesis.json。
ps: 其中详细内容可参考：here

{
  "config": {
        "chainId": 10, 
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
  "alloc"      : {},
  "coinbase"   : "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "difficulty" : "0x20000",
  "extraData"  : "",
  "gasLimit"   : "0x2fefd8",
  "nonce"      : "0x0000000000000042",
  "mixhash"    : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "parentHash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp"  : "0x00"
}

ps: 直接从官网复制，chainId 为 0，但是会在合约部署出现问题，所以在这里改为10.

二、初始化：写入创世区块

准备好创世区块配置文件后，需要初始化区块链，将上面的创世区块信息写入到区块链中。首先要新建一个目录用来存放区块链数据，假设新建的数据目录为~/privatechain/data0，genesis.json保存在~/privatechain中，此时目录结构应该是这样的：

privatechain
├── data0
└── genesis.json

接下来进入privatechain中，执行初始化命令：

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

上面的命令的主体是 geth init，表示初始化区块链，命令可以带有选项和参数，其中--datadir选项后面跟一个目录名，这里为 data0，表示指定数据存放目录为 data0， genesis.json是init命令的参数。

运行上面的命令，会读取genesis.json文件，根据其中的内容，将创世区块写入到区块链中。如果看到以下的输出内容，说明初始化成功了。

WARN [02-27|15:54:14] No etherbase set and no accounts found as default 
INFO [02-27|15:54:14] Allocated cache and file handles         database=/Users/wangsanjun/privatechain/data0/geth/chaindata cache=16 handles=16
INFO [02-27|15:54:14] Writing custom genesis block 
INFO [02-27|15:54:14] Successfully wrote genesis state         database=chaindata                                           hash=5e1fc7…d790e0
INFO [02-27|15:54:14] Allocated cache and file handles         database=/Users/wangsanjun/privatechain/data0/geth/lightchaindata cache=16 handles=16
INFO [02-27|15:54:14] Writing custom genesis block 
INFO [02-27|15:54:14] Successfully wrote genesis state         database=lightchaindata                                           hash=5e1fc7…d790e0

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

privatechain
├── data0
│   ├── geth
│   │   └── chaindata
│   │       ├── 000002.ldb
│   │       ├── 000003.log
│   │       ├── CURRENT
│   │       ├── LOCK
│   │       ├── LOG
│   │       └── MANIFEST-000004
│   └── keystore
└── genesis.json

其中geth/chaindata中存放的是区块数据，keystore中存放的是账户数据。

三、启动私有链节点

初始化完成后，就有了一条自己的私有链，之后就可以启动自己的私有链节点并做一些操作，在终端中输入以下命令即可启动节点：

geth --datadir data0 --networkid 1108 console

上面命令的主体是geth console，表示启动节点并进入交互式控制台，--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，表示指定这个私有链的网络id为1108。网络id在连接到其他节点的时候会用到，以太坊公网的网络id是1，为了不与公有链网络冲突，运行私有链节点的时候要指定自己的网络id。

运行上面的命令后，就启动了区块链节点并进入了Javascript Console：

...
Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.7.3-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

这是一个交互式的Javascript执行环境，在这里面可以执行Javascript代码，其中>是命令提示符。在这个环境里也内置了一些用来操作以太坊的Javascript对象，可以直接使用这些对象。这些对象主要包括：

eth：包含一些跟操作区块链相关的方法
net：包含以下查看p2p网络状态的方法
admin：包含一些与管理节点相关的方法
miner：包含启动&停止挖矿的一些方法
personal：主要包含一些管理账户的方法
txpool：包含一些查看交易内存池的方法
web3：包含了以上对象，还包含一些单位换算的方法

探索Javascript Console

进入以太坊Javascript Console后，就可以使用里面的内置对象做一些操作，这些内置对象提供的功能很丰富，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功能，下面的操作中，前面带>的表示在Javascript Console中执行的命令。

一、创建账户

前面只是搭建了私有链，并没有自己的账户，可以在js console中输入eth.accounts来验证：

> eth.accounts
[]

接下来使用personal对象来创建一个账户：

> personal.newAccount()
Passphrase: 
Repeat passphrase: 
"0x0416f04c403099184689990674f5b4259dc46bd8"

会提示输入密码和确认密码，输入密码不会有显示，只要输入就可以了，之后就会显示新创建的账户地址。

可以创建多个账户，我们再来创建一个账户：

> personal.newAccount()
Passphrase: 
Repeat passphrase: 
"0xb89bf2a212484ef9f1bd09efcd57cf37dbb1e52f"

接下来就可以查看到刚才创建的两个账户了：

> eth.accounts
["0x0416f04c403099184689990674f5b4259dc46bd8", "0xb89bf2a212484ef9f1bd09efcd57cf37dbb1e52f"]

账户默认会保存在数据目录的keystore文件夹中。查看目录结构，发现data0/keystore中多了两个文件，这两个文件就对应刚才创建的两个账户，这是json格式的文本文件，可以打开查看，里面存的是私钥经过密码加密后的信息。

> eth.accounts
data0
├── geth
│   ├── chaindata
│   ├── LOCK
│   ├── nodekey
│   └── nodes
├── geth.ipc
├── history
└── keystore
    ├── UTC--2018-02-27T07-57-28.597232912Z--0416f04c403099184689990674f5b4259dc46bd8
    └── UTC--2018-02-27T07-57-56.330785628Z--b89bf2a212484ef9f1bd09efcd57cf37dbb1e52f

小提示：命令都可以按Tab键自动补全。

二、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都是0，要使账户有余额，可以从其他账户转账过来，或者通过挖矿来获得以太币奖励。

三、启动&停止挖矿

通过miner.start()来启动挖矿：

> miner.start(1)

其中start的参数表示挖矿使用的线程数。第一次启动挖矿会先生成挖矿所需的DAG文件，这个过程有点慢，等进度达到100%后，就会开始挖矿，此时屏幕会被挖矿信息刷屏。

如果想停止挖矿，在js console中输入miner.stop()：

> miner.stop()

注意：输入的字符会被挖矿刷屏信息冲掉，没有关系，只要输入完整的miner.stop()之后回车，即可停止挖矿。

挖到一个区块会奖励5个以太币，挖矿所得的奖励会进入矿工的账户，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
"0x0416f04c403099184689990674f5b4259dc46bd8"

现在的coinbase是账户0，要想使挖矿奖励进入其他账户，通过miner.setEtherbase()将其他账户设置成coinbase即可：

> miner.setEtherbase(eth.accounts[1])
true
> eth.coinbase
"0xb89bf2a212484ef9f1bd09efcd57cf37dbb1e52f"

我们还是以账户0作为coinbase，挖到区块以后，账户0里面应该就有余额了：

> eth.getBalance(eth.accounts[0])
340000000000000000000

getBalance()返回值的单位是wei，wei是以太币的最小单位，1个以太币=10的18次方个wei。要查看有多少个以太币，可以用web3.fromWei()将返回值换算成以太币：

> web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[0]),'ether')
340

四、发送交易

目前，账户一的余额还是0：

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

可以通过发送一笔交易，从账户0转移5个以太币到账户1：

> amount = web3.toWei(5,'ether')
"5000000000000000000"
> eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:eth.accounts[1],value:amount})
Error: authentication needed: password or unlock
    at web3.js:3143:20
    at web3.js:6347:15
    at web3.js:5081:36
    at <anonymous>:1:1

这里报错了，原因是账户每隔一段时间就会被锁住，要发送交易，必须先解锁账户，由于我们要从账户0发送交易，所以要解锁账户0：

> personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
Unlock account 0x0416f04c403099184689990674f5b4259dc46bd8
Passphrase: 
true

输入创建账户时设置的密码，就可以成功解锁账户。然后再发送交易：

> amount = web3.toWei(5,'ether')
"5000000000000000000"
> eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:eth.accounts[1],value:amount})
INFO [02-27|16:12:33] Submitted transaction                    fullhash=0x94a9bacda11313ddce58d1a47555aaf59ab5614bb3c8eb4b423f46464b8507f9 recipient=0xb89bf2a212484ef9f1bd09eFcd57Cf37dBb1E52f
"0x94a9bacda11313ddce58d1a47555aaf59ab5614bb3c8eb4b423f46464b8507f9"

此时交易已经提交到区块链，返回了交易的hash，但还未被处理，这可以通过查看txpool来验证：

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

其中有一条pending的交易，pending表示已提交但还未被处理的交易。

要使交易被处理，必须要挖矿。这里我们启动挖矿，然后等待挖到一个区块之后就停止挖矿：

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

当miner.stop()返回true后，txpool中pending的交易数量应该为0了，说明交易已经被处理了：

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

此时，交易已经生效，账户一应该已经收到了5个以太币了：

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

五、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
69

通过交易hash查看交易：

> eth.getTransaction("0x94a9bacda11313ddce58d1a47555aaf59ab5614bb3c8eb4b423f46464b8507f9")
{
  blockHash: "0x5d410b4147a06bf4e0cfc27ca84f9854f6e879cd254185ef811a81f799ed0eb6",
  blockNumber: 69,
  from: "0x0416f04c403099184689990674f5b4259dc46bd8",
  gas: 90000,
  gasPrice: 18000000000,
  hash: "0x94a9bacda11313ddce58d1a47555aaf59ab5614bb3c8eb4b423f46464b8507f9",
  input: "0x",
  nonce: 0,
  r: "0xbb46294248e5c31ae6d371fd5a6dedbad4d346383b5eff94066e69e927c9cb5e",
  s: "0x4ece28bd523c97ac2a7089693a217bc0092a482c27d50a435dcd2421ec66b5e7",
  to: "0xb89bf2a212484ef9f1bd09efcd57cf37dbb1e52f",
  transactionIndex: 0,
  v: "0x37",
  value: 5000000000000000000
}

通过区块号查看区块：

> eth.getBlock(33)
{
  difficulty: 133056,
  extraData: "0xd883010703846765746887676f312e392e328664617277696e",
  gasLimit: 3244382,
  gasUsed: 0,
  hash: "0x198ec33f48858979195c6bfab631cd516a10ff5473f26598398c9d445a0e2d01",
  logsBloom: "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  miner: "0x0416f04c403099184689990674f5b4259dc46bd8",
  mixHash: "0xe43e60cbbb0063e712a4c3900808deff5ef582b690c17ecadbbb32dd44bc7956",
  nonce: "0x3dabcace6101360d",
  number: 33,
  parentHash: "0x922551d1ea1f63845b2662370f1334eb9b7554605985a93121cd32d12f5950ae",
  receiptsRoot: "0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
  sha3Uncles: "0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347",
  size: 536,
  stateRoot: "0x24bd5ceedf75a25e8e065cf9553e097e405ef4d6cf38ddf64f621244aa229898",
  timestamp: 1519718647,
  totalDifficulty: 4488192,
  transactions: [],
  transactionsRoot: "0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
  uncles: []
}

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