geth搭建以太坊私链及常用操作
一、下载安装geth客户端
二、搭建私有链
1、准备创世区块配置文件
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。
{ "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 | 与nonce配合用于挖矿，由上一个区块的一部分生成的hash。 |
| nonce | nonce就是一个64位随机数，用于挖矿。 |
| 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。 |
| coinbase | 矿工的账号，随便填 |
| 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 |
| 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。 |
2、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
| 初始化命令 | 作用 |
|---|---|
| identity | 区块链的标示，随便填写，用于标示目前网络的名字 |
| init | 指定创世块文件的位置，并创建初始块 |
| datadir | 设置当前区块链网络数据存放的位置 |
| rpc | 启动rpc通信，可以进行智能合约的部署和调试 |
| rpcport | HTTP-RPC服务器监听端口(default: 8545) |
| rpcapi | 设置允许连接的rpc的客户端，默认只有eth,net,web3 |
| networkid | 设置当前区块链的网络ID，用于区分不同的网络，是一个数字 |
| console | 启动命令行模式，可以在Geth中执行命令 |
| rpccorsdomain | 指定一个可以接收请求来源的以逗号间隔的域名列表（浏览器访问的话，要强制指定该选项） |
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。
Successfully wrote genesis state...
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、启动私有链节点
$ geth --datadir data0 --networkid 1108 console
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-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
>
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
其中常用命令有：
- personal.newAccount()：创建账户；
- personal.unlockAccount()：解锁账户；
- eth.accounts：枚举系统中的账户；
- eth.getBalance()：查看账户余额，返回值的单位是 Wei（Wei - 是以太坊中最小货币面额单位，类似比特币中的聪，1 ether = 10^18 Wei）；
- eth.blockNumber：列出区块总数；
- eth.getTransaction()：获取交易；
- eth.getBlock()：获取区块；
- miner.start()：开始挖矿；
- miner.stop()：停止挖矿；
- web3.fromWei()：Wei 换算成以太币；
- web3.toWei()：以太币换算成 Wei；
- txpool.status：交易池中的状态；
- admin.addPeer()：连接到其他节点；
三、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。
1、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() > personal.newAccount() Passphrase: Repeat passphrase: "0x675fda0eac2af486c0b8778ce386150af5140458"
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。
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。
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、查看账户余额
> eth.getBalance("0x675fda0eac2af486c0b8778ce386150af5140458")
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。
3、启动&停止挖矿
- 通过
miner.start()来启动挖矿 - 通过
miner.stop()来停止挖矿
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。
矿工账户： 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，通过miner.setEtherbase()可将其他账户设置成coinbase。
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')
160
4、发送交易
可以通过发送一笔交易，从A账户转移N个以太币到B账户;
注意：
在交易过程中，无论交易的代币是什么，都需要把这些代币转为 wei 存储在以太坊区块链中。
amount = web3.toWei(5,'ether')
"5000000000000000000"
账户默认是锁住的，想要发送交易，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 0x675fda0eac2af486c0b8778ce386150af5140458 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：
eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:"0xc9194a8ea28d76389af4c7e9c81222386a6ab47a",value:amount})
INFO [11-19|22:56:00] Submitted transaction fullhash=0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524 recipient=0xC9194A8ea28D76389Af4c7e9C81222386A6aB47A
"0x8f489255235e7008047605b170a4fa5ef7ef951dcbd9ac909f93fd585241e524"
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15个以太币了：
> web3.fromWei(eth.getBalance("0xc9194a8ea28d76389af4c7e9c81222386a6ab47a"),'ether')
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5、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
180
通过区块号(高度)查看区块信息，通过交易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
还有更多的功能请自行探索...。
6、连接到其他节点
可以通过admin.addPeer()方法连接到其他节点，两个节点要想联通，必须保证网络是相通的，并且要指定相同的networkid。
假设有两个节点：节点一和节点二，networkid都是1108，通过下面的步骤就可以从节点一连接到节点二。
首先要知道节点二的enode信息，在节点二的js console中执行下面的命令查看enode信息：
> admin.nodeInfo.enode
"enode://9e86289ea859ca041f235aed87a091d0cd594b377cbe13e1c5f5a08a8a280e62d4019ac54063ed6a1d0e3c3eaedad0b73c40b99a16a176993f0373ffe92be672@[::]:30304"
然后在节点一的js console中执行admin.addPeer()，就可以连接到节点二：
> admin.addPeer("enode://9e86289ea859ca041f235aed87a091d0cd594b377cbe13e1c5f5a08a8a280e62d4019ac54063ed6a1d0e3c3eaedad0b73c40b99a16a176993f0373ffe92be672@127.0.0.1:30304")
addPeer()的参数就是节点二的enode信息，注意要把enode中的[::]替换成节点二的IP地址。连接成功后，节点二就会开始同步节点一的区块，同步完成后，任意一个节点开始挖矿，另一个节点会自动同步区块，向任意一个节点发送交易，另一个节点也会收到该笔交易。
通过admin.peers可以查看连接到的其他节点信息，通过net.peerCount可以查看已连接到的节点数量。
通过多节点验证keystore中的json文件包含账户地址和加密后的私钥。
