创世区块配置文件genesis.json的格式解读

中文网站上关于genesis 的解析大多数都来自于这个Gist：Ethereum private network configuration guide. (github.com)，但实际上genesis 中的配置项还有一些其他内容。

首先，genesis.json 是Geth 工具用来创建创世区块以及区块链的配置文件，genesis.json 并不是创世区块本身。

查阅Geth 文档，在Using Geth/ Connecting To The Network 中，举例了一个genesis.json 如下：

{
  "alloc": {
    "dbdbdb2cbd23b783741e8d7fcf51e459b497e4a6": { 
        "balance": "1606938044258990275541962092341162602522202993782792835301376"
    },
    "e6716f9544a56c530d868e4bfbacb172315bdead": {
        "balance": "1606938044258990275541962092341162602522202993782792835301376"
    },
    ...
  },
  "nonce": "0x000000000000002a",
  "difficulty": "0x020000",
  "mixhash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp": "0x00",
  "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "extraData": "0x",
  "gasLimit": "0x2fefd8"
}

我们先来关注该示例中列举出来的keys：

alloc 代表初始资产配置，在该区块链产生时，就预先赋予这些账户一定数额的WEI（不是ETH）

nonce 预定一个随机数，这是一个与PoW 机制有关的值

difficulty 定义了每次挖矿时，最终确定nonce 的难度

mixhash 一个与PoW 机制有关的值

coinbase 每挖出一个区块，都会获得奖励。该值指定默认情况下把奖励给到哪个账户。实际上，我们每次挖矿开始之前，都会自己指定miner.setEtherbase(UserAddress)，一般都会把奖励给自己

timestamp 时间戳，规定创世区块开始的时间

parentHash 在区块链中，区块是相连的，parentHash 指定了本区块的上一个区块Hash。对于创世区块来说，parentHash 为0

extraData ？？？

gasLimit 规定该区块链中，gas 的上限

更多的genesis.json 文件中会包含config 参数，例如：

{
  "config": {
    "chainId": 666,
    "homesteadBlock": 0,
    "eip150Block": 0,
    "eip155Block": 0,
    "eip158Block": 0,
    "byzantiumBlock": 0,
    "constantinopleBlock": 0,
    "petersburgBlock": 0,
    "clique": {
      "period": 15,
      "epoch": 30000
    }
  },
  "gasLimit": "8000000",
  "difficulty": "1",
  "extraData": "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000008D5090Cbf4AC61BD8da523eDC8C52335a2136BDF0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "alloc": {
    "8D5090Cbf4AC61BD8da523eDC8C52335a2136BDF": {
      "balance": "0x1000000000000000000"
    }
  }
}

chainID 该链的ID。在用geth 启动区块链时，还需要指定一个network 参数。只有当network、chainID、创世区块配置都相同时，才是同一条链。

homesteadBlock等 相关协议机制的升级区块所在的高度，签名算法是homestead ->eip155 -> eip158，所以从homesteadBlock 之前区块都通过homestead 相关算法机制来验证，homesteadBlock 到eip155Block 之间的用eip155 算法来验证，依次类推。有关这些Block 的内容，可以参阅go-ethereum 源码中的config.go

clique 一种PoA（Proof-of-Authority）的共识方法，与之相对的是Ethash，一种PoW 共识方法。有关Clique 共识方法的详细内容，可参阅EIP-225。如果要使用Clique，则extraData 字段必须按规定设置

extraData 在Clique 机制下，新区块只能被签名人（singers）挖掘，区块链生长过程中，可以通过投票来选举或者免除签名人。在区块链开始运行时，需要定义一个初始singer。

官方文档给出的示例为：To create the initial extradata for your network, collect the signer addresses and encode extradata as the concatenation of 32 zero bytes, all signer addresses, and 65 further zero bytes.