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Geth部署以太坊私鏈及基本操作

以太坊是一個為去中心化應用程序而生的全球開源平台。

在以太坊上，你可以通過編寫代碼管理數字資產、運行程序，更重要的是，這一切都不受地域限製。

Go Ethereum（Geth）是以太坊官方以Go語言編寫，完全開源。

為了方便學習，我們將先在本地通過Geth部署一套以太坊，便於我們以後的學習使用。

環境

我在GCP上麵開了一台2核4G內存100G硬盤的VPS用來做測試，再創建VPS的時候記得開啟允許HTTP流量、允許HTTPS流量，並允許全部端口訪問

  • 查看係統信息
$ cat /etc/lsb-release 
DISTRIB_ID=Ubuntu
DISTRIB_RELEASE=20.04
DISTRIB_CODENAME=focal
DISTRIB_DESCRIPTION="Ubuntu 20.04.1 LTS"
  • 當前操作用戶
$ whoami 
root
  • 更新係統到最新版並安裝所需軟件包
$ apt update && apt upgrade -y
  • 關閉Firewalld（可選）
$ systemctl disable firewalld
  • 重啟
$ reboot

安裝

我將在Ubuntu 20.04下麵安裝geth，如果你是其他平台，可以參考官方的安裝指南，官方文檔支持多種方式多種平台的安裝

$ apt install software-properties-common vim -y
$ add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum
$ apt update
$ apt install ethereum -y

查看幫助文檔

$ geth --help

查看geth版本

$ geth version
Geth
Version: 1.9.22-stable
Git Commit: c71a7e26a8b1e332bbf3262d88ba3ff32071456c
Architecture: amd64
Protocol Versions: [65 64 63]
Go Version: go1.15
Operating System: linux
GOPATH=
GOROOT=go

部署

  • 創建geth數據存放目錄
$ mkdir /usr/local/etc/geth
  • 創建賬戶
$ geth --datadir /usr/local/etc/geth/ account new
......
# 輸入密碼
Password: 
Repeat password: 
# 記住下麵的key
Your new key was generated
Public address of the key:   0xD31F14a7C839d352FE3EBD8745a0868Be042fBEa
......
  • 準備創世區塊配置文件
$ vim /usr/local/etc/geth/genesis.json
{
   "config":{
      "chainId":9,
      "homesteadBlock":0,
      "eip150Block":0,
      "eip155Block":0,
      "eip158Block":0,
      "byzantiumBlock":0,
      "constantinopleBlock":0,
      "petersburgBlock":0,
      "istanbulBlock":0
   },
   "alloc":{
      "0xD31F14a7C839d352FE3EBD8745a0868Be042fBEa":{
         "balance":"1000000000000000000000000"
      }
   },
   "coinbase":"0x0000000000000000000000000000000000000000",
   "difficulty":"0x20000",
   "extraData":"",
   "gasLimit":"0x2fefd8",
   "nonce":"0x0000000000000042",
   "mixhash":"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
   "parentHash":"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
   "timestamp":"0x00"
}

參數說明

參數 說明
config.chainId 網絡ID，由於是私鏈，可以隨便設置
alloc 預置賬號的餘額
coinbase 礦工的默認賬戶
difficulty 當前區塊的難度，如果難度過大，CPU挖礦就很難，這裏設置較小難度
extraData 附加信息，隨便填
gasLimit 該值設置對GAS的消耗總量限製，用來限製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
nonce 64位隨機數，用於挖礦
mixhash 與nonce配合用於挖礦，由上一個區塊的一部分生成的hash
parentHash 上一個區塊的hash值，因為是創世塊，所以這個值是0
timestamp 設置創世塊的時間戳
  • 初始化
$ geth --nousb --datadir /usr/local/etc/geth init /usr/local/etc/geth/genesis.json

啟動


$ geth --nousb \
       --identity "mychain1" \
       --networkid 9 \
       --datadir /usr/local/etc/geth \
       --cache 2048 \
       --allow-insecure-unlock \
       --http \
       --http.addr 0.0.0.0 \
       --http.port 23456 \
       --http.api admin,debug,web3,eth,txpool,personal,ethash,miner,net \
       --http.corsdomain "*"

參數說明

參數 說明
--nousb 關閉USB硬件錢包
--identity "mychain1" 自定義節點名稱
--networkid 9 設置networkid
--datadir /usr/local/etc/geth 數據和密鑰的數據目錄
--cache 2048 緩存大小，單位M
--allow-insecure-unlock 允許通過HTTP-RPC的解鎖account
--http 開啟HTTP-RPC服務
--http.addr 0.0.0.0 HTTP-RPC服務監聽的地址
--http.port 23456 HTTP-RPC服務監聽的端口
--http.api admin,debug,web3,eth,txpool,personal,ethash,miner,net 開啟那些HTTP-RPC服務API
--http.corsdomain "*" 允許那些域名跨域鏈接，可以填寫域名列表，我這裏寫*則表示允許全部

通過systemd管理geth進程

$ vim /etc/systemd/system/geth.service
[Unit]
Description=Geth
After=network.target nss-lookup.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=simple
User=root
CapabilityBoundingSet=CAP_NET_BIND_SERVICE CAP_NET_RAW
NoNewPrivileges=yes

WorkingDirectory=/usr/local/etc/geth
ExecStart=/bin/sh -c '/usr/bin/geth --nousb --identity "mychain1" --networkid 9 --datadir /usr/local/etc/geth --cache 2048 --allow-insecure-unlock --http --http.addr 0.0.0.0 --http.port 23456 --http.api admin,debug,web3,eth,txpool,personal,ethash,miner,net --http.corsdomain "*" >> /usr/local/etc/geth/geth.log 2>&1' 

Restart=on-failure
RestartPreventExitStatus=23

[Install]
WantedBy=multi-user.target
  • 重載配置文件
$ systemctl daemon-reload
  • 啟動並開機啟動
$ systemctl enable --now geth
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/geth.service → /etc/systemd/system/geth.service.
  • 查看狀態
$ systemctl status geth
● geth.service - Geth
     Loaded: loaded (/etc/systemd/system/geth.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Wed 2020-10-14 09:19:23 UTC; 3s ago
   Main PID: 3231 (sh)
      Tasks: 10 (limit: 4713)
     Memory: 39.6M
     CGroup: /system.slice/geth.service
             ├─3231 /bin/sh -c /usr/bin/geth --nousb --identity "mychain1" --networkid 9 --datadir /usr/local/etc/geth --cache 2048 --allow-insecure-unlock --http --http.addr 0.0.0.0 --http.port 23456 --http.api admin,debug,web3,eth,txpool,person
al,ethash,miner,net --http.corsdomain "*" >> /usr/local/etc/geth/geth.log 2>&1
             └─3232 /usr/bin/geth --nousb --identity mychain1 --networkid 9 --datadir /usr/local/etc/geth --cache 2048 --allow-insecure-unlock --http --http.addr 0.0.0.0 --http.port 23456 --http.api admin,debug,web3,eth,txpool,personal,ethash,min
er,net --http.corsdomain *
Oct 14 09:19:23 geth systemd[1]: Started Geth.
  • 查看日誌
$ tail -f /usr/local/etc/geth/geth.log
  • 開放端口

如果你開啟了Firewalld服務，還需要開放23456端口以供外部訪問

$ firewall-cmd --add-port=23456/tcp --permanent
success
$ firewall-cmd --reload
success

基本操作

在接下來的操作中，我們將在客戶端通過Web3.py於與以太坊進行交互，Web3.py是用於與以太坊進行交互的Python庫

  • 安裝pip包
$ pip3 install web3
  • 進入python交互式程序
$ python3
  • 基本操作

創建連接

>>> from web3 import Web3
>>> web3 = Web3(Web3.HTTPProvider("http://34.92.29.146:23456", request_kwargs={'timeout': 60}))

是否連接

>>> web3.isConnected()
True

查看客戶端版本

>>> web3.clientVersion
'Geth/mychain1/v1.9.22-stable-c71a7e26/linux-amd64/go1.15'

列出所有賬戶

>>> web3.eth.accounts
['0xD31F14a7C839d352FE3EBD8745a0868Be042fBEa']

創建賬戶，並返回賬戶地址

>>> web3.parity.personal.new_account('ansheng.me')
'0xAD606Fa02F3D66D749085B7f0D18Da3f85aC1f7F'
>>> web3.eth.accounts
['0xD31F14a7C839d352FE3EBD8745a0868Be042fBEa', '0xAD606Fa02F3D66D749085B7f0D18Da3f85aC1f7F']

查看賬戶餘額

>>> for address in web3.eth.accounts: print(address, web3.eth.getBalance(address))
... 
0xD31F14a7C839d352FE3EBD8745a0868Be042fBEa 1000000000000000000000000
0xAD606Fa02F3D66D749085B7f0D18Da3f85aC1f7F 0

開始挖礦，1表示啟用的線程數

>>> web3.geth.miner.start(1)

開始挖礦之後我們需要查看日誌，直到出現以下內容才表示礦機已經開始工作，如果礦機不工作，下麵的轉賬等操作都是無法進行的，我這裏用了6分35秒，時間還是挺久的

$ tail -f /usr/local/etc/geth/geth.log
······
INFO [10-14|08:34:01.829] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=99 elapsed=6m35.928s
INFO [10-14|08:34:01.832] Generated ethash verification cache      epoch=0 elapsed=6m35.931s
INFO [10-14|08:34:03.645] Successfully sealed new block            number=1 sealhash="286785…cb4fda" hash="383e18…dfadb5" elapsed=6m38.496s
INFO [10-14|08:34:03.645]  mined potential block                  number=1 hash="383e18…dfadb5"
INFO [10-14|08:34:03.646] Commit new mining work                   number=2 sealhash="be3fbb…d5a1f4" uncles=0 txs=0 gas=0 fees=0 elapsed="166.792µs"
······

解鎖account，如果要進行交易操作，我們必須解鎖account，否則無法進行交易，web3.eth.coinbase是預設餘額的賬戶

>>> web3.eth.coinbase
'0xD31F14a7C839d352FE3EBD8745a0868Be042fBEa'
>>> web3.geth.personal.unlock_account(web3.eth.coinbase, 'ansheng.me', 600) # （地址, 密碼, 解鎖時長）
True

估算一筆交易需要多少gas

>>> web3.eth.estimateGas({'to': '0xAD606Fa02F3D66D749085B7f0D18Da3f85aC1f7F','from': web3.eth.coinbase,'value': 100})
21000

進行轉賬，返回一個交易ID

>>> web3.eth.sendTransaction({'to': '0xAD606Fa02F3D66D749085B7f0D18Da3f85aC1f7F','from': web3.eth.coinbase,'value': 100})
HexBytes('0x87967cc25217c145e40a11818544d576365fbac944f16e42b2ee75280163f2d7')

查看交易信息，如果發現blockHash為None，有可能是礦機還沒有啟動或者礦機還沒有處理，等待一下在查詢即可

>>> web3.eth.getTransaction('0x87967cc25217c145e40a11818544d576365fbac944f16e42b2ee75280163f2d7')
AttributeDict({'blockHash': HexBytes('0x7e40f68be09961e6ea2767c291b5fccfbdc6de5dae5ee32593b61cdfe6d43613'), 'blockNumber': 30, 'from': '0xD31F14a7C839d352FE3EBD8745a0868Be042fBEa', 'gas': 121000, 'gasPrice': 1000000000, 'hash': HexBytes('0x87967cc25217c145e40a11818544d576365fbac944f16e42b2ee75280163f2d7'), 'input': '0x', 'nonce': 1, 'to': '0xAD606Fa02F3D66D749085B7f0D18Da3f85aC1f7F', 'transactionIndex': 0, 'value': 100, 'v': 53, 'r': HexBytes('0x78b85a707c1174e8bd6bb92f8f8a08aaa3d05df62d83fef4c424548fb841a160'), 's': HexBytes('0x1db825aae194940277335c113336cd8f27ef8b9a83cd705cbb27460e681b6757')})

查看收據

>>> web3.eth.getTransactionReceipt('0x87967cc25217c145e40a11818544d576365fbac944f16e42b2ee75280163f2d7')
AttributeDict({'blockHash': HexBytes('0x7e40f68be09961e6ea2767c291b5fccfbdc6de5dae5ee32593b61cdfe6d43613'), 'blockNumber': 30, 'contractAddress': None, 'cumulativeGasUsed': 21000, 'from': '0xD31F14a7C839d352FE3EBD8745a0868Be042fBEa', 'gasUsed': 21000, 'logs': [], 'logsBloom': HexBytes('0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000'), 'status': 1, 'to': '0xAD606Fa02F3D66D749085B7f0D18Da3f85aC1f7F', 'transactionHash': HexBytes('0x87967cc25217c145e40a11818544d576365fbac944f16e42b2ee75280163f2d7'), 'transactionIndex': 0})

查詢賬戶下麵的交易筆數

>>> web3.eth.getTransactionCount('0xAD606Fa02F3D66D749085B7f0D18Da3f85aC1f7F')
0
>>> web3.eth.getTransactionCount(web3.eth.coinbase)
1

查看最新塊編號

>>> web3.eth.blockNumber
76

查看某個區塊信息

>>> web3.eth.getBlock(70)
AttributeDict({'difficulty': 133575, 'extraData': HexBytes('0xd683010916846765746886676f312e3135856c696e7578'), 'gasLimit': 3363639, 'gasUsed': 0, 'hash': HexBytes('0x89ca2885f01d1d60114784cbb7e60c98992bfd53a4fb2994554523f6507408bd'), 'logsBloom': HexBytes('0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000'), 'miner': '0xD31F14a7C839d352FE3EBD8745a0868Be042fBEa', 'mixHash': HexBytes('0xda2bba8feeda0d8ecb77c003efd0064c43712bb8d2b8aa962a4cb3823c6e8bf0'), 'nonce': HexBytes('0x3c6269471b595232'), 'number': 70, 'parentHash': HexBytes('0xf20363ee879612c43cf7730e0ba8d98360401288ea000f056037b21593e2c881'), 'receiptsRoot': HexBytes('0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421'), 'sha3Uncles': HexBytes('0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347'), 'size': 534, 'stateRoot': HexBytes('0x66a24b0a9a45905371a4ae5dd9f13531a8a45c02fdef848a0e756204abc816e5'), 'timestamp': 1602668396, 'totalDifficulty': 9360476, 'transactions': [], 'transactionsRoot': HexBytes('0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421'), 'uncles': []})

若要查詢最近的一個區塊信息，可以通過以下方式

>>> web3.eth.getBlock('latest')

檢查賬戶餘額，因為礦機一直在工作，所以0xD31F14a7C839d352FE3EBD8745a0868Be042fBEa賬戶餘額會增加

>>> for address in web3.eth.accounts: print(address, web3.eth.getBalance(address))
... 
0xD31F14a7C839d352FE3EBD8745a0868Be042fBEa 1000195999999999999999800
0xAD606Fa02F3D66D749085B7f0D18Da3f85aC1f7F 100

停止挖礦

>>> web3.geth.miner.stop()

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