Geth 搭建以太坊私有网络

02 Feb 2018

Geth

Geth 是 ethereum 协议的具体落地实现，通过 geth，你可以实现 ethereum 的各种功能，如账户的新建编辑删除，开启挖矿，ether 币的转移，智能合约的部署和执行等等。

Geth 又名 go-ethereum. 是以太坊协议的三种实现之一，Geth 可以被安装在很多操作系统上，包括 Windows、Linux、Mac 的 OSX、Android 或者 iOS 系统。

安装

brew tap ethereum/ethereum
brew install ethereum

过程比较慢，耐心等待。安装完成后，执行 geth version 验证：

$ geth version
Geth
Version: 1.7.3-stable
Architecture: amd64
Protocol Versions: [63 62]
Network Id: 1
Go Version: go1.9.3
Operating System: darwin
GOPATH=
GOROOT=/usr/local/Cellar/go/1.9.3/libexec

定义私有的创世状态

首先需要定义私有网络的起始状态，之后的所有节点都需要对其认可。起始状态由 JSON 文件定义，比如可以为 genesis.json。

命令行中进入到某个目录下，新建文件 genesis.json。

{
  "config": {
        "chainId": 123456,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
  "alloc"      : {},
  "coinbase"   : "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "difficulty" : "0x20000",
  "extraData"  : "",
  "gasLimit"   : "0x2fefd8",
  "nonce"      : "0x0000000000000042",
  "mixhash"    : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "parentHash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp"  : "0x00"
}

config.chainId // 区块链的ID，在 geth 命令中的 –networkid 参数需要与 chainId 的值一致
config.homesteadBlock // Homestead 硬分叉区块高度，不需要关注
config.eip155Block // EIP 155 硬分叉高度，不需要关注
config.eip158Block // EIP 158 硬分叉高度，不需要关注
coinbase // 矿工账号，第一个区块挖出后将给这个矿工账号发送奖励的以太币
difficulty // 难度值，越大越难
extraData // 附加信息随便填
gasLimit // 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
nonce // 一个 64 位随机数
mixhash // 与 nonce 配合用于挖矿，由上一个区块的一部分生成的 hash
parentHash // 上一个区块的 hash 值
alloc // 预设账号以及账号的以太币数量，私有链挖矿比较容易可以不配置

通常情况下以上的定义是没有问题的，但是最好将随机数改为某个随机值，防止被未知的远程节点连接。alloc 字段可以进行账户的配置，比如说为账户提供资金，便于测试。

"alloc": {
  "0x0000000000000000000000000000000000000001": {"balance": "111111111"},
  "0x0000000000000000000000000000000000000002": {"balance": "222222222"}
}

定义完 JSON 文件中定义的创世状态之后，还需要在启动前初始化每个 Geth 节点，来确保所有的区块链参数被设置正确。在项目目录下执行：

$ geth --datadir "./node_01" init genesis.json

”./node_01” 是用来指定 node 保存的目录。

WARN [02-05|12:07:43] No etherbase set and no accounts found as default
INFO [02-05|12:07:43] Allocated cache and file handles         database=/Users/qd-hxt/Documents/gworkspace/private-eth/node_01/geth/chaindata cache=16 handles=16
INFO [02-05|12:07:43] Writing custom genesis block
INFO [02-05|12:07:43] Successfully wrote genesis state         database=chaindata                                                             hash=b63ed5…4c90c6
INFO [02-05|12:07:43] Allocated cache and file handles         database=/Users/qd-hxt/Documents/gworkspace/private-eth/node_01/geth/lightchaindata cache=16 handles=16
INFO [02-05|12:07:43] Writing custom genesis block
INFO [02-05|12:07:43] Successfully wrote genesis state         database=lightchaindata                                                             hash=b63ed5…4c90c6

运行交互式 console

我们可以运行 Geth 内建的 JavaScript console，执行命令：

geth --datadir "./node_01" console 2>console.log

得到结果：

Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.7.3-stable/darwin-amd64/go1.9.3
 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

输入 exit 可退出。

启动节点

$ geth --datadir "./node_01" --nodiscover --networkid 1234 console 2>console.log

--networkid 与 genesis.json 中的 chainId 一致
--identity 设置节点 ID
--port geth 节点端口 default: 30303
--rpc 启用 rpc 服务 default: 8545
--rpcport rpc 服务端口
--rpccorsdomain 这里配置“*”是允许通过任意域名访问，也可以指定具体的域名如：“http://yourdomain.com”

--nodiscover 关闭节点自动发现

--verbosity 日志等级：0=silent, 1=error, 2=warn, 3=info, 4=debug, 5=detail (default: 3)

可以通过 admin.nodeInfo 查看节点信息。

> admin.nodeInfo
{
  enode: "enode://1c95422acbab6a5142a23d17e60797fbda2217e4e34ba2924eb7eec7f7fad4622f29cdad7f9ac67b832f9634530565c967c9bf50de8443169ad88c7c27f4c6f2@[::]:30303?discport=0",
  id: "1c95422acbab6a5142a23d17e60797fbda2217e4e34ba2924eb7eec7f7fad4622f29cdad7f9ac67b832f9634530565c967c9bf50de8443169ad88c7c27f4c6f2",
  ip: "::",
  listenAddr: "[::]:30303",
  name: "Geth/v1.7.3-stable/darwin-amd64/go1.9.3",
  ports: {
    discovery: 0,
    listener: 30303
  },
  protocols: {
    eth: {
      difficulty: 131072,
      genesis: "0xb63ed5e47ea59262356fed3e0bfa207cdd1d2253f57ec02acea174dde44c90c6",
      head: "0xb63ed5e47ea59262356fed3e0bfa207cdd1d2253f57ec02acea174dde44c90c6",
      network: 1234
    }
  }
}

创建用户

在 console 中创建账户：

> personal.newAccount('123456')
"0x0e037e8e4e2af2756e6ce92b8493d4fddeb85536"

其中，’123456’ 为账户的密码。

查看用户列表：

> personal.listAccounts
["0x0e037e8e4e2af2756e6ce92b8493d4fddeb85536"]

创建第二个节点并启动

在新的终端中执行命令：

$ geth --datadir "./node_02" init genesis.json

WARN [02-05|12:07:43] No etherbase set and no accounts found as default
INFO [02-05|12:07:43] Allocated cache and file handles         database=/Users/qd-hxt/Documents/gworkspace/private-eth/node_01/geth/chaindata cache=16 handles=16
INFO [02-05|12:07:43] Writing custom genesis block
INFO [02-05|12:07:43] Successfully wrote genesis state         database=chaindata                                                             hash=b63ed5…4c90c6
INFO [02-05|12:07:43] Allocated cache and file handles         database=/Users/qd-hxt/Documents/gworkspace/private-eth/node_01/geth/lightchaindata cache=16 handles=16
INFO [02-05|12:07:43] Writing custom genesis block
INFO [02-05|12:07:43] Successfully wrote genesis state         database=lightchaindata                                                             hash=b63ed5…4c90c6

$ geth --datadir "./node_02" --port 30304 --nodiscover --networkid 1234 console 2>console.log

通过 --port 30304 修改端口，避免冲突。

连接

查看当前网络中已连接的节点。

> admin.peers
[]

可见当前没有节点。

在第一个节点的终端中执行：

admin.addPeer("enode://d173c99eef3e8c540ca47e60b42060f1cdd1cde1aa8d7344962bdafdd0859e8b95e3f475e1c902e1a156f999113d8f9845459afae158896641d4afefe271fb82@[::]:30304?discport=0")

"enode://d173c99eef3e8c540ca47e60b42060f1cdd1cde1aa8d7344962bdafdd0859e8b95e3f475e1c902e1a156f999113d8f9845459afae158896641d4afefe271fb82@[::]:30304?discport=0" 是第二个节点的 admin.nodeInfo 中的 enode 信息。

此时再查看节点信息，可以看到：

> admin.peers

[{
    caps: ["eth/63"],
    id: "d173c99eef3e8c540ca47e60b42060f1cdd1cde1aa8d7344962bdafdd0859e8b95e3f475e1c902e1a156f999113d8f9845459afae158896641d4afefe271fb82",
    name: "Geth/v1.7.3-stable/darwin-amd64/go1.9.3",
    network: {
      localAddress: "[::1]:49893",
      remoteAddress: "[::1]:30304"
    },
    protocols: {
      eth: {
        difficulty: 131072,
        head: "0xb63ed5e47ea59262356fed3e0bfa207cdd1d2253f57ec02acea174dde44c90c6",
        version: 63
      }
    }
}]

在第二个终端中执行类似的操作。

挖矿

查看区块数量：

> eth.blockNumber
0

这是因为还没开始挖矿，第一个终端中执行命令开始挖矿：

>  miner.start(1)

null

此时新建新的终端窗口通过命令：

$ tail -f console.log
INFO [02-05|15:36:45] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=28 elapsed=1m34.530s
INFO [02-05|15:36:50] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=29 elapsed=1m39.512s
INFO [02-05|15:36:54] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=30 elapsed=1m44.081s
INFO [02-05|15:36:59] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=31 elapsed=1m48.749s
INFO [02-05|15:37:04] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=32 elapsed=1m53.884s
INFO [02-05|15:37:09] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=33 elapsed=1m58.900s
INFO [02-05|15:37:14] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=34 elapsed=2m3.577s
INFO [02-05|15:37:18] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=35 elapsed=2m7.553s
INFO [02-05|15:37:22] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=36 elapsed=2m11.685s
INFO [02-05|15:37:25] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=37 elapsed=2m15.286s
INFO [02-05|15:37:29] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=38 elapsed=2m18.724s
INFO [02-05|15:37:32] Generating DAG in progress               epoch=0 percentage=39 elapsed=2m22.083s

percentage 加载到 100 就会开始挖。一段时间后再查看 block 的数量：

> eth.blockNumber
5

停止挖矿：

> miner.stop()

true

在另一个节点终端中，执行 eth.blockNumber 也可以看到区块的数量，因为第一个区块挖掘完成后会将区块信息进行广播。第二个节点收到区块信息验证后会将其添加到链中。

查询区块信息

可以看到，node_01/geth/chaindata 下和 node_02/geth/chaindata 的文件相似，实际上，文件中的数据是相同的。

第一个节点的终端中，查看 index 为 12 的区块信息：

> eth.getBlock(12)
{
  difficulty: 131648,
  extraData: "0xd883010703846765746887676f312e392e338664617277696e",
  gasLimit: 3178585,
  gasUsed: 0,
  hash: "0xe83828e13135003f69ade5c5828aa5ef335ca6daf618572aa11aa06dc9074a38",
  logsBloom: "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  miner: "0x0e037e8e4e2af2756e6ce92b8493d4fddeb85536",
  mixHash: "0x056e37a82d539164a0418a376c26aac82ea40b0ca9faf5f8bc29b9f35f672f2a",
  nonce: "0x1824b7b8e8a8f89a",
  number: 12,
  parentHash: "0xcb6654430e3a39855563078c937aa3079ab2908c6ce36cfcc16cffc7713cdec3",
  receiptsRoot: "0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
  sha3Uncles: "0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347",
  size: 536,
  stateRoot: "0x24ab7bb56c97cfd67d95571cd3f1ea20cd12707992fe65ddd3759ec57f737e5d",
  timestamp: 1517816470,
  totalDifficulty: 1706816,
  transactions: [],
  transactionsRoot: "0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
  uncles: []
}

第二个节点的终端中同样可查看到相同的区块信息，hash 都为 0xe83828e13135003f69ade5c5828aa5ef335ca6daf618572aa11aa06dc9074a38。

再查看 78 区块的 hash 也都为 0x8d7acfd94b2fb0286e0c1477f70584bbe9ed723be3890e4bb575266cf983b4bf。

注意：参数 --networkid 必须要一致，不然添加后 admin.peers 查找不到。

通过命令 eth.getBlock(eth.blockNumber).miner 可以查看挖到最新区块的矿工。

> eth.getBlock(eth.blockNumber).miner
"0x0e037e8e4e2af2756e6ce92b8493d4fddeb85536"

实际上，输出就是第一个节点的账户地址：

> personal.listAccounts
["0x0e037e8e4e2af2756e6ce92b8493d4fddeb85536"]

查看矿工地址的账户余额，随着不停地挖矿，也账户的余额会不断增加：

> eth.getBalance(eth.getBlock(eth.blockNumber).miner)
7.18e+21
> eth.getBalance(eth.getBlock(eth.blockNumber).miner)
7.185e+21
> eth.getBalance(eth.getBlock(eth.blockNumber).miner)
7.19e+21

第二个节点添加账户（挖矿前必须先添加账户），并开始挖矿：

> personal.newAccount()
Passphrase:
Repeat passphrase:
"0xa61d11112ea4cdcde9a1107062d0e773b7eec2c9"
> personal.listAccounts
["0xa61d11112ea4cdcde9a1107062d0e773b7eec2c9"]

> miner.start(1)
null

初始化完成后，查看最新区块的矿工地址：

> eth.getBlock(eth.blockNumber).miner
"0xa61d11112ea4cdcde9a1107062d0e773b7eec2c9"
> eth.getBlock(eth.blockNumber).miner
"0xa61d11112ea4cdcde9a1107062d0e773b7eec2c9"
> eth.getBlock(eth.blockNumber).miner
"0x0e037e8e4e2af2756e6ce92b8493d4fddeb85536"

两个矿工已经在比赛挖矿了🙂。查看第二个矿工的账户：

> eth.getBalance("0xa61d11112ea4cdcde9a1107062d0e773b7eec2c9")
186562500000000000000
> eth.getBalance("0xa61d11112ea4cdcde9a1107062d0e773b7eec2c9")
191562500000000000000

最后贴一下桌面的截图：

补充：

使用 ipc 调用（这里是指在同一台计算机上的其他进程可以使用IPC文件创建与geth的双向通信，比如说在其他终端中调用同一个节点）：

$ geth --datadir "./node_01" --nodiscover --networkid 1234 --ipcpath "./node_01/geth.ipc" console 2>console.log

$ geth --datadir "./node_02" --port 30304 --nodiscover --networkid 1234 --ipcpath "./node_02/geth.ipc" console 2>console.log

其他终端中调用：

$ geth attach ipc:./node_01/geth.ipc
Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.7.3-stable/darwin-amd64/go1.9.3
coinbase: 0x0e037e8e4e2af2756e6ce92b8493d4fddeb85536
at block: 2106 (Mon, 05 Feb 2018 17:22:51 CST)
 datadir: /Users/qd-hxt/Documents/gworkspace/private-eth/node_01
 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

>

Notes and thoughts from Tony