ubuntu下geth安装及搭建虚拟区块链

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ubuntu系统安装geth，并搭建私有链进行挖矿测试。

1. geth安装：

环境：ubuntu 14.04 64bit
由于网络代理或是防火墙的原因，无法使用网上大多数人提供的apt-get方式安装，只能手动下载安装包进行安装。
geth的安装包需要go语言环境进行编译，因此先安装go语言环境

1) go语言环境安装：

https://www.golangtc.com/download
下载go1.9.2.linux-amd64.tar.gz，由于geth默认的go命令位置在/usr/local/go/bin，所以将go语言包解压至/usr/local/下

2) go-ethereum安装：

https://github.com/ethereum/go-ethereum/releases
下载tar.gz包，同样放在/usr/local/go-ethereum/下，执行安装：

$ make geth

3) 配置～/.bashrc:

export PATH=$PATH:/usr/local/go-ethereum/build/bin/:/usr/local/go/bin。
执行环境生效：

$ source ~/.bashrc

2. 私有链搭建：

安装geth主要用以开发，共有链挖矿此处不做研讨。

1) 配置文件genesis.json:

需要配置genesis.json用以产生创世区块，具体内容如下

{
    "config": {
            "chainId": 22, 
            "homesteadBlock": 0, 
            "eip155Block": 0, 
            "eip158Block": 0 
    },
    "alloc" : {},
    "coinbase" : "0x0000000000000000000000000000000000000000", 
    "difficulty" : "0x400", 
    "extraData" : "", 
    "gasLimit" : "0x2fefd8", 
    "nonce" : "0x0000000000000038", 
    "mixhash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000", 
    "parentHash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000", 
    "timestamp" : "0x00" 
}

配置文件各项说明如下：

• mixhash
  与nonce配合用于挖矿，由上一个区块的一部分生成的hash。注意他和nonce的设置需要满足以太坊的Yellow paper, 4.3.4. Block Header Validity, (44)章节所描述的条件。.

• nonce
  nonce就是一个64位随机数，用于挖矿，注意他和mixhash的设置需要满足以太坊的Yellow paper, 4.3.4. Block Header Validity, (44)章节所描述的条件。

• difficulty
  设置当前区块的难度，如果难度过大，cpu挖矿就很难，这里设置较小难度。

• alloc
  用来预置账号以及账号的以太币数量，因为私有链挖矿比较容易，所以我们不需要预置有币的账号，需要的时候自己创建即可以。预置方式如下：
  “alloc”: {
  “7df9a875a174b3bc565e6424a0050ebc1b2d1d82”: { “balance”: “300000” },
  “f41c74c9ae680c1aa78f42e5647a62f353b7bdde”: { “balance”: “400000” }
  }

• coinbase
  矿工的账号，随便填，下面会执行eth指令创建账户。

• timestamp
  设置创世块的时间戳。

• parentHash
  上一个区块的hash值，因为是创世块，所以这个值是0。

• extraData
  附加信息，随便填，可以填你的个性信息，网上有实例给此项赋值0x0，这会init时报错：invalid genesis file: hex string has odd length，必须为0x00。

• gasLimit
  该值设置对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。

该文件对于下面的init执行时发生的常见错误如下：

• Fatal: invalid genesis file: missing 0x prefix for hex data
  这个错误信息意思很明白，就是你的json文件中，对于16进制数据，需要加上0x前缀
• Fatal: invalid genesis file: hex string has odd length
  从v1.6开始，设置的十六进制数值，不能是奇数位， 比如不能是0x0，而应该是0x00。
• Fatal: failed to write genesis block: genesis has no chain configuration
  这个错误信息，就是说，你的json文件中，缺少config部分。看到这个信息，我们不需要把geth退回到v1.5版本，而是需要加上config部分
• Error: invalid sender undefined
  这个错误不会导致初始化失败，但是会在以后的转账（eth.sendTransaction），或者部署智能合约的时候产生。解决方法就是chainId不能设置为0。 如果你完全按照github上给的官方配置文件，就会产生这个错误。

2) 创建创世区块:

一个比较简单的指令如下，仅仅指定了data目录及init json。

$ geth --datadir "/home/username/data0" init genesis.json

或是下面这条比较复杂的指令：

$ geth --identity "MyNodeName" --rpc --rpcport "8080" --rpccorsdomain "*" --datadir "/home/username/data0" --port "30303" --nodiscover --rpcapi "db,eth,net,web3" --networkid 1999 init  genesis.json

上述私有化命令的参数详细说明如下：

• nodiscover
  使用这个参数，你的节点就不会被其他人发现，除非手动添加你的节点。否则，就只有一个被无意添加到一个陌生区块链上的机会，那就是跟你有相同的genesis文件和networkID。
• maxpeers 0
  如果你不想有人连上你的测试链，就用maxpeers 0。或者，你可以调整参数，当你确切的知道有几个节点要连接上来的时候。
• rpc
  允许RPC操作你的节点。这个参数在Geth上是默认的。
• rpcapi “db,eth,net,web3”
  这个命令指示了允许通过RPC访问的命令。默认情况下，Geth允许web3。
• rpcport “8080”
• rpccorsdomain “http://chriseth.github.io/browser-solidity/”
• datadir
  私有链存放路径（最好跟公有链路径不同）
• port “30303”
  网络监听端口，用来和其他节点手动连接
• identity “MyNodeName”
  用来标识你的节点的，方便在一大群节点中识别出自己的节点

创世区块初始化成功后，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
│ │ ├── 000001.log
│ │ ├── CURRENT
│ │ ├── LOCK
│ │ ├── LOG
│ │ └── MANIFEST-000000
│ └── 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。

3) 启动私有链:

$ geth --datadir data0 --networkid 1999 console

–datadir选项指定使用data0作为数据目录，
–networkid选项为私有链的网络id，如前所述为1999。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，不能与其冲突。

3. 挖矿及交易测试：

启用私有链后会进入以太坊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。

Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.8.12-stable/linux-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

> 

1) 账户创建:

console下的命令tab键可以自动补全。
创建方式1：

> personal.newAccount("123456")
"0x5ee8bdf8543e00f3cccea9651d2f1e372591cba3"

创建方式2：

> personal.newAccount()
Passphrase: 
Repeat passphrase: 
"0xeabdde05da845490d24d7492275fd256b28c05b9"

查看当前的账户列表：

> eth.accounts
["0x5ee8bdf8543e00f3cccea9651d2f1e372591cba3", "0xeabdde05da845490d24d7492275fd256b28c05b9"]

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。此时tree如下：

├── data0
│   ├── geth
│   │   ├── chaindata
│   │   │   ├── 000002.ldb
│   │   │   ├── 000003.log
│   │   │   ├── CURRENT
│   │   │   ├── LOCK
│   │   │   ├── LOG
│   │   │   └── MANIFEST-000004
│   │   ├── lightchaindata
│   │   │   ├── 000001.log
│   │   │   ├── CURRENT
│   │   │   ├── LOCK
│   │   │   ├── LOG
│   │   │   └── MANIFEST-000000
│   │   ├── LOCK
│   │   ├── nodekey
│   │   ├── nodes
│   │   │   ├── 000001.log
│   │   │   ├── CURRENT
│   │   │   ├── LOCK
│   │   │   ├── LOG
│   │   │   └── MANIFEST-000000
│   │   └── transactions.rlp
│   ├── history
│   └── keystore
│       ├── UTC--2018-07-24T07-44-30.884353877Z--5ee8bdf8543e00f3cccea9651d2f1e372591cba3
│       └── UTC--2018-07-24T07-44-43.711728811Z--eabdde05da845490d24d7492275fd256b28c05b9

2) 挖矿:

启动挖矿：

> miner.start(2)

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，等进度达到100%后，就会开始挖矿。多线程可能并行执行。

停止挖矿：

> miner.stop()

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：

查看当前挖矿奖励入账账户，默认为创建的第一个账户：
> eth.coinbase
INFO [07-24|14:59:12.890] Etherbase automatically configured       address=0xB9d7fA2DaB728AbA0738BEdfD48d352d0EDff32a
"0xb9d7fa2dab728aba0738bedfd48d352d0edff32a"

更改入账账户：

> miner.setEtherbase(eth.accounts[1])
true
> eth.coinbase
"0xeabdde05da845490d24d7492275fd256b28c05b9"

查看挖矿收入：

> eth.getBalance(eth.coinbase)
50000000000000000000

单位wei，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.coinbase))
50

3) 交易:

开始一笔交易，从账户0转移10个以太币到账户1：

> amount = web3.toWei(10,'ether')
"10000000000000000000"
> 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

提示失败，没有授权，这是因为一段时间不操作账户，自动lock，解除lock：

> personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
Unlock account 0x5ee8bdf8543e00f3cccea9651d2f1e372591cba3
Passphrase: 
true

再次转帐：

> amount = web3.toWei(10,'ether')
"10000000000000000000"
> eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:eth.accounts[1],value:amount})
INFO [07-24|15:55:44.646] Submitted transaction                    fullhash=0x8ec15449376791daedfb34e0a8f0dc2f249de4e7587c267a857db2d3443e6e17 recipient=0xEABDDe05da845490d24d7492275fD256b28C05b9
"0x8ec15449376791daedfb34e0a8f0dc2f249de4e7587c267a857db2d3443e6e17"

查看账户1是否收到：

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

仍旧是0，没有收到。这说明这笔交易没有人确认，需要矿工挖矿记录。
先看一下交易池的状况：

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

很明显有一笔交易pending状态，未确认。
自己挖矿确认下，这里仅仅挖出一个区块就可以了：

> miner.start(1);admin.sleepBlocks(1);miner.stop();
INFO [07-24|15:59:00.308] Updated mining threads                   threads=1
INFO [07-24|15:59:00.308] Transaction pool price threshold updated price=18000000000
INFO [07-24|15:59:00.309] Starting mining operation 
INFO [07-24|15:59:00.309] Commit new mining work                   number=11 txs=1 uncles=0 elapsed=183.92µs
INFO [07-24|15:59:03.009] Successfully sealed new block            number=11 hash=2dad01…7e68d3
INFO [07-24|15:59:03.010] ? mined potential block                  number=11 hash=2dad01…7e68d3
INFO [07-24|15:59:03.010] Commit new mining work                   number=12 txs=0 uncles=0 elapsed=144.847µs
true

再查看下账户1到的余额：

> web3.fromWei(eth.getBalance(eth.coinbase))
15.000378

为什么是15呢？还有小数，这是怎么回事？
这是因为之前执行了更改入账账户：

> miner.setEtherbase(eth.accounts[1])
true
> eth.coinbase
"0xeabdde05da845490d24d7492275fd256b28c05b9"

这次挖矿奖励就会打入账户1，这样余额就是转入的10个币加上5个挖矿奖励，小数是交易费收入。

ok，初步操作到此为止。