以太坊联盟链quorum搭建（一）

关于quorum的介绍可以看一些这几篇文章：

https://blog.csdn.net/about_blockchain/article/details/78684901

https://blog.csdn.net/about_blockchain/article/details/78750686

https://blog.csdn.net/about_blockchain/article/details/78814873

本文参考官网教程：https://github.com/jpmorganchase/quorum-examples/tree/master/examples/7nodes

官网教程中创建了7个节点，由这7个节点来模拟联盟链网络。

作为联盟链，节点接入是有权限要求的，通过permissioned-nodes.json文件和permissioned参数来控制哪些节点可以和本节点建立连接，后面会详解。对原来教程中有些比较省略，本文会将一些省略的地方介绍。

一、下载资源

1、首先安装quorum

git clone --recursive https://github.com/jpmorganchase/quorum.git

cd quorum

make all

编译完后，quorum/build/bin目录下会生成如下文件列表

abigen bootnode evm examples faucet geth p2psim puppeth rlpdump swarm wnode

将上面这些加入系统path中。

2、获取costellation-node可执行文件

https://github.com/jpmorganchase/constellation/releases

下载下来后解压，得到constellation-node，加入系统PATH中。

3、下载教程样例：

git clone https://github.com/jpmorganchase/quorum-examples

二、搭建raft共识的联盟链

因为联盟间一般是存在信任关系，因此可以使用raft共识算法，这个算法可以容忍节点挂掉，但不能容忍拜占庭错误，即不能存在恶意节点。这样就不用以太坊中的pow算法了，节省cup、内存，而且出块时间块。另外，这个算法中不会存在空块，节省大量空间，如果没有交易，那么生成区块就暂停。

1、初始化，创建7个节点，其中1-4号节点是permissioned节点，即这些节点只允许和permissioned-nodes.json中的节点建立连接，其他节点无法连接到这个节点。初始化的脚本如下：

raft-init.sh

#!/bin/bash
set -u
set -e

echo "[*] Cleaning up temporary data directories"
rm -rf qdata
mkdir -p qdata/logs

echo "[*] Configuring node 1 (permissioned)"
mkdir -p qdata/dd1/{keystore,geth}
cp permissioned-nodes.json qdata/dd1/static-nodes.json
cp permissioned-nodes.json qdata/dd1/
cp keys/key1 qdata/dd1/keystore
cp raft/nodekey1 qdata/dd1/geth/nodekey
geth --datadir qdata/dd1 init genesis.json

echo "[*] Configuring node 2 (permissioned)"
mkdir -p qdata/dd2/{keystore,geth}
cp permissioned-nodes.json qdata/dd2/static-nodes.json
cp permissioned-nodes.json qdata/dd2/
cp keys/key2 qdata/dd2/keystore
cp raft/nodekey2 qdata/dd2/geth/nodekey
geth --datadir qdata/dd2 init genesis.json

echo "[*] Configuring node 3 (permissioned)"
mkdir -p qdata/dd3/{keystore,geth}
cp permissioned-nodes.json qdata/dd3/static-nodes.json
cp permissioned-nodes.json qdata/dd3/
cp keys/key6 qdata/dd3/keystore
cp keys/key3 qdata/dd3/keystore
cp raft/nodekey3 qdata/dd3/geth/nodekey
geth --datadir qdata/dd3 init genesis.json

echo "[*] Configuring node 4 (permissioned)"
mkdir -p qdata/dd4/{keystore,geth}
cp permissioned-nodes.json qdata/dd4/static-nodes.json
cp permissioned-nodes.json qdata/dd4/
cp keys/key4 qdata/dd4/keystore
cp raft/nodekey4 qdata/dd4/geth/nodekey
geth --datadir qdata/dd4 init genesis.json

echo "[*] Configuring node 5"
mkdir -p qdata/dd5/{keystore,geth}
cp permissioned-nodes.json qdata/dd5/static-nodes.json
cp keys/key5 qdata/dd5/keystore
cp raft/nodekey5 qdata/dd5/geth/nodekey
geth --datadir qdata/dd5 init genesis.json

echo "[*] Configuring node 6"
mkdir -p qdata/dd6/{keystore,geth}
cp permissioned-nodes.json qdata/dd6/static-nodes.json
cp raft/nodekey6 qdata/dd6/geth/nodekey
cp keys/key7 qdata/dd6/keystore
geth --datadir qdata/dd6 init genesis.json

echo "[*] Configuring node 7"
mkdir -p qdata/dd7/{keystore,geth}
cp permissioned-nodes.json qdata/dd7/static-nodes.json
cp raft/nodekey7 qdata/dd7/geth/nodekey
cp keys/key8 qdata/dd7/keystore
geth --datadir qdata/dd7 init genesis.json

以第一个节点的配置为例解释命令：

第一行：创建节点1的目录

第二行：permissioned-nodes.json中存了已经设置好的enode值，即节点的地址，通过这个值，运行geth客户端时可以将不同的节点连接起来。与普通以太坊的geth客户端不同，这里需要一个static-nodes，应该是指定和哪些节点建立连接吧。如果启动geth时不指定--permissioned，启动后本节点就会寻找static-node里面的节点建立连接。

另外，这个enode的值是与nodekey相关的，就是第五行中的nodekey文件，两者应该是一一对应的。所以第五行中将nodekey复制到这个目录中，就相当于把一个节点的唯一标识复制过去。nodekey的生成方法：运行bootnode -genkey nodekey即可生成nodekey文件，再运行bootnode -nodekey nodekey就会输出本节点的enode信息，记录下来即可。

第三行：将permissioned-node.json复制到节点1的目录下，这里面记录了哪些节点可以与本节点建立连接，不在这个列表里的节点是不能和本节点连接的。

第四行：将一个账户文件复制到节点1下的目录，启动geth后，用eth.accounts查账户，就会显示这个文件中的账户地址。

第五行：将nodekey复制到节点1目录下，它作用如上面所述。

第六行：根据创世区块信息genesis.json初始化区块链。

2、启动constellation和geth节点

（1）constellation：可以将其看成是分布式密钥服务器、PGP加密和邮件传输代理的合并，用它来实现quorum的私有机制。

使用方法：生成密钥constellation-node --generatekeys node，就会生成node.pub和node.key两个密钥文件，分别是公私钥文件。如果在生成是使用密码加密，那么在启动contellation-node时是需要输入密码的，为了方便，下面的方法中不输入密码。

下面来看启动节点的constellation-start.sh脚本：

#!/bin/bash
set -u
set -e

for i in {1..7}
do
    DDIR="qdata/c$i"
    mkdir -p $DDIR
    mkdir -p qdata/logs
    cp "keys/tm$i.pub" "$DDIR/tm.pub"
    cp "keys/tm$i.key" "$DDIR/tm.key"
    rm -f "$DDIR/tm.ipc"
    CMD="constellation-node --url=https://127.0.0.$i:900$i/ --port=900$i --workdir=$DDIR --socket=tm.ipc --publickeys=tm.pub --privatekeys=tm.key --othernodes=https://127.0.0.1:9001/"
    echo "$CMD >> qdata/logs/constellation$i.log 2>&1 &"
    $CMD >> "qdata/logs/constellation$i.log" 2>&1 &
done

DOWN=true
while $DOWN; do
    sleep 0.1
    DOWN=false
    for i in {1..7}
    do
	if [ ! -S "qdata/c$i/tm.ipc" ]; then
            DOWN=true
	fi
    done
done

其中，

第五行是代表一共启动7个节点，需要在不同的节点目录

第7-9行：建立节点目录

第10-11行：将之前生成的公私钥对放到对应几点目录中

第12行：删除之前存在的旧的 .ipc文件（如果存在的话）

第13行：启动constellation-node节点，具体参数参考https://github.com/jpmorganchase/constellation/blob/master/sample.conf

第15行：将控制台的输出定向到指定文件里，如果启动错误，可以去对应文件查看错误内容

第18-28行：等待所有constellation-node启动完毕，其中24行 -S 是查看对应文件是否存在。

可以运行./constellation-start.sh来启动测试，启动完毕后输入ps -ef | grep constellation-node可以查看进程情况，输入killall constellation-node 来终止程序运行。

（2）下面来启动7个geth节点

raft-start.sh

#!/bin/bash
set -u
set -e

mkdir -p qdata/logs
echo "[*] Starting Constellation nodes"
./constellation-start.sh

echo "[*] Starting Ethereum nodes"
set -v
ARGS="--nodiscover --raft --rpc --rpcaddr 0.0.0.0 --rpcapi admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3,quorum --emitcheckpoints"
PRIVATE_CONFIG=qdata/c1/tm.ipc nohup geth --datadir qdata/dd1 $ARGS --permissioned --raftport 50401 --rpcport 22000 --port 21000 --unlock 0 --password passwords.txt 2>>qdata/logs/1.log &
PRIVATE_CONFIG=qdata/c2/tm.ipc nohup geth --datadir qdata/dd2 $ARGS --permissioned --raftport 50402 --rpcport 22001 --port 21001 --unlock 0 --password passwords.txt 2>>qdata/logs/2.log &
PRIVATE_CONFIG=qdata/c3/tm.ipc nohup geth --datadir qdata/dd3 $ARGS --permissioned --raftport 50403 --rpcport 22002 --port 21002 --unlock 0 --password passwords.txt 2>>qdata/logs/3.log &
PRIVATE_CONFIG=qdata/c4/tm.ipc nohup geth --datadir qdata/dd4 $ARGS --permissioned --raftport 50404 --rpcport 22003 --port 21003 --unlock 0 --password passwords.txt 2>>qdata/logs/4.log &
PRIVATE_CONFIG=qdata/c5/tm.ipc nohup geth --datadir qdata/dd5 $ARGS --raftport 50405 --rpcport 22004 --port 21004 --unlock 0 --password passwords.txt 2>>qdata/logs/5.log &
PRIVATE_CONFIG=qdata/c6/tm.ipc nohup geth --datadir qdata/dd6 $ARGS --raftport 50406 --rpcport 22005 --port 21005 --unlock 0 --password passwords.txt 2>>qdata/logs/6.log &
PRIVATE_CONFIG=qdata/c7/tm.ipc nohup geth --datadir qdata/dd7 $ARGS --raftport 50407 --rpcport 22006 --port 21006 --unlock 0 --password passwords.txt 2>>qdata/logs/7.log &
set +v

echo
echo "All nodes configured. See 'qdata/logs' for logs, and run e.g. 'geth attach qdata/dd1/geth.ipc' to attach to the first Geth node."
echo "To test sending a private transaction from Node 1 to Node 7, run './runscript.sh private-contract.js'"

其中

第7行：调用上面写的constellation-start.sh脚本，启动7个constellation

第11行：启动geth节点需要的参数，这里需要制定--raft来使用raft共识方法

第12-18行，启动7个geth节点，需要指定raftport端口号，用 --permissioned参数来指定那些节点是有连接权限的。

这样，constellation-node和geth节点都启动起来了，也就是环境已经搭建好了，可以在上面开发了。开发之前先做一下测试。

3、测试环境

zhj@zhj-HP:~/project/test_chain/quorum/quorum-examples/examples/7nodes$ ps -ef | grep constellation-node
zhj      17150  2994  4 09:23 pts/3    00:00:03 constellation-node --url=https://127.0.0.1:9001/ --port=9001 --workdir=qdata/c1 --socket=tm.ipc --publickeys=tm.pub --privatekeys=tm.key --othernodes=https://127.0.0.1:9001/
zhj      17174  2994  3 09:23 pts/3    00:00:02 constellation-node --url=https://127.0.0.2:9002/ --port=9002 --workdir=qdata/c2 --socket=tm.ipc --publickeys=tm.pub --privatekeys=tm.key --othernodes=https://127.0.0.1:9001/
zhj      17200  2994  3 09:23 pts/3    00:00:02 constellation-node --url=https://127.0.0.3:9003/ --port=9003 --workdir=qdata/c3 --socket=tm.ipc --publickeys=tm.pub --privatekeys=tm.key --othernodes=https://127.0.0.1:9001/
zhj      17218  2994  3 09:23 pts/3    00:00:03 constellation-node --url=https://127.0.0.4:9004/ --port=9004 --workdir=qdata/c4 --socket=tm.ipc --publickeys=tm.pub --privatekeys=tm.key --othernodes=https://127.0.0.1:9001/
zhj      17226  2994  3 09:23 pts/3    00:00:03 constellation-node --url=https://127.0.0.5:9005/ --port=9005 --workdir=qdata/c5 --socket=tm.ipc --publickeys=tm.pub --privatekeys=tm.key --othernodes=https://127.0.0.1:9001/
zhj      17265  2994  4 09:23 pts/3    00:00:03 constellation-node --url=https://127.0.0.6:9006/ --port=9006 --workdir=qdata/c6 --socket=tm.ipc --publickeys=tm.pub --privatekeys=tm.key --othernodes=https://127.0.0.1:9001/
zhj      17282  2994  3 09:23 pts/3    00:00:03 constellation-node --url=https://127.0.0.7:9007/ --port=9007 --workdir=qdata/c7 --socket=tm.ipc --publickeys=tm.pub --privatekeys=tm.key --othernodes=https://127.0.0.1:9001/
zhj      17690 11030  0 09:24 pts/6    00:00:00 grep --color=auto constellation-node

zhj@zhj-HP:~/project/test_chain/quorum/quorum-examples/examples/7nodes$ ps -ef |grep geth
zhj      17354  2994  1 09:23 pts/3    00:00:05 geth --datadir qdata/dd1 --nodiscover --raft --rpc --rpcaddr 0.0.0.0 --rpcapi admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3,quorum --emitcheckpoints --permissioned --raftport 50401 --rpcport 22000 --port 21000 --unlock 0 --password passwords.txt
zhj      17355  2994  1 09:23 pts/3    00:00:05 geth --datadir qdata/dd2 --nodiscover --raft --rpc --rpcaddr 0.0.0.0 --rpcapi admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3,quorum --emitcheckpoints --permissioned --raftport 50402 --rpcport 22001 --port 21001 --unlock 0 --password passwords.txt
zhj      17356  2994  2 09:23 pts/3    00:00:08 geth --datadir qdata/dd3 --nodiscover --raft --rpc --rpcaddr 0.0.0.0 --rpcapi admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3,quorum --emitcheckpoints --permissioned --raftport 50403 --rpcport 22002 --port 21002 --unlock 0 --password passwords.txt
zhj      17357  2994  1 09:23 pts/3    00:00:05 geth --datadir qdata/dd4 --nodiscover --raft --rpc --rpcaddr 0.0.0.0 --rpcapi admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3,quorum --emitcheckpoints --permissioned --raftport 50404 --rpcport 22003 --port 21003 --unlock 0 --password passwords.txt
zhj      17358  2994  1 09:23 pts/3    00:00:05 geth --datadir qdata/dd5 --nodiscover --raft --rpc --rpcaddr 0.0.0.0 --rpcapi admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3,quorum --emitcheckpoints --raftport 50405 --rpcport 22004 --port 21004 --unlock 0 --password passwords.txt
zhj      17359  2994  1 09:23 pts/3    00:00:04 geth --datadir qdata/dd6 --nodiscover --raft --rpc --rpcaddr 0.0.0.0 --rpcapi admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3,quorum --emitcheckpoints --raftport 50406 --rpcport 22005 --port 21005 --unlock 0 --password passwords.txt
zhj      17360  2994  1 09:23 pts/3    00:00:04 geth --datadir qdata/dd7 --nodiscover --raft --rpc --rpcaddr 0.0.0.0 --rpcapi admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3,quorum --emitcheckpoints --raftport 50407 --rpcport 22006 --port 21006 --unlock 0 --password passwords.txt
zhj      17946 11030  0 09:29 pts/6    00:00:00 grep --color=auto geth

说明节点都已正常运行，下面连接第一个节点的geth控制台：

输入geth attach qdata/dd1/geth.ipc，查看基本信息：

zhj@zhj-HP:~/project/test_chain/quorum/quorum-examples/examples/7nodes$ geth attach qdata/dd1/geth.ipc
Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.7.2-stable-fd0e3b9d/linux-amd64/go1.10.1
coinbase: 0xed9d02e382b34818e88b88a309c7fe71e65f419d
at block: 0 (Thu, 01 Jan 1970 08:00:00 CST)
 datadir: /home/zhj/project/test_chain/quorum/quorum-examples/examples/7nodes/qdata/dd1
 modules: admin:1.0 debug:1.0 eth:1.0 miner:1.0 net:1.0 personal:1.0 raft:1.0 rpc:1.0 txpool:1.0 web3:1.0

> eth.accounts
["0xed9d02e382b34818e88b88a309c7fe71e65f419d"]
> acc0 = eth.accounts[0]
"0xed9d02e382b34818e88b88a309c7fe71e65f419d"
> eth.getBalance(acc0)
1e+27
> eth.blockNumber
0

可以看到有一个账户地址，就是复制进去的账户，里面有余额（在创世文件里设置的），现在的区块数目是0，现在没有交易，是不产生区块的，下面进行发送一笔交易。

连接第7个节点的geth控制台，查看账户和余额：

zhj@zhj-HP:~/project/test_chain/quorum/quorum-examples/examples/7nodes$ geth attach qdata/dd7/geth.ipc 
Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.7.2-stable-fd0e3b9d/linux-amd64/go1.10.1
coinbase: 0xa9e871f88cbeb870d32d88e4221dcfbd36dd635a
at block: 0 (Thu, 01 Jan 1970 08:00:00 CST)
 datadir: /home/zhj/project/test_chain/quorum/quorum-examples/examples/7nodes/qdata/dd7
 modules: admin:1.0 debug:1.0 eth:1.0 miner:1.0 net:1.0 personal:1.0 raft:1.0 rpc:1.0 txpool:1.0 web3:1.0

> eth.accounts
["0xa9e871f88cbeb870d32d88e4221dcfbd36dd635a"]
> acc0 =eth.accounts[0]
"0xa9e871f88cbeb870d32d88e4221dcfbd36dd635a"
> eth.getBalance(acc0)
0

然后从节点1的账户发送一笔钱到节点7的账户：

> eth.sendTransaction({from:acc0, to:"0xa9e871f88cbeb870d32d88e4221dcfbd36dd635a", value: 100000})
"0xa0da7ef1632361e7b4d37f5258598bce0bbb074935c613c7e565a2c93964807f"

这时查看账户7的余额：

> eth.getBalance(acc0)
100000

再查看区块数目：

> eth.blockNumber
1

可以看到因为这笔交易已经生成了一个区块。

如果要发送一笔私有交易，可以用privateFor来指定，例如节点1账户发送一笔私有交易给节点2的账户：

>eth.sendTransaction({from: acc0, to: acc1, value: 10000, privateFor:["QfeDAys9MPDs2XHExtc84jKGHxZg/aj52DTh0vtA3Xc="]})
"0x241c0d71035cce2891e82a883d010bbf0151e79fc3aace8966a626cf0598e7ff"

其中acc0是节点1的账户，acc1是节点2的账户，privateFor后面的地址是tm2.pub中的内容,返回的交易的地址，下面查看这笔交易：

> eth.getTransaction("0x241c0d71035cce2891e82a883d010bbf0151e79fc3aace8966a626cf0598e7ff")
{
  blockHash: "0x6e74d807e1951e168489e54b23dd39f367f62312b1463a160c8730ad360f48bf",
  blockNumber: 1,
  from: "0xed9d02e382b34818e88b88a309c7fe71e65f419d",
  gas: 90000,
  gasPrice: 18000000000,
  hash: "0x241c0d71035cce2891e82a883d010bbf0151e79fc3aace8966a626cf0598e7ff",
  input: "0x33e358398b2bc693db176718211e9a80b2d2cf58df79e7a760c9b68baa2f41d95a5bec625b3f3eb3b0bb996afb6692e8187164fed745ebd726abd74455895d90",
  nonce: 0,
  r: "0xfa734439ccc3f8d54f22a012703d951a0891c2914b1361967e3f755466f778b6",
  s: "0x79ba2235b3d049e3132a32e4bac3d6023f3c460875d098a61c6c829d3c65af7f",
  to: "0xca843569e3427144cead5e4d5999a3d0ccf92b8e",
  transactionIndex: 0,
  v: "0x25",
  value: 100000
}

其中倒数第二行的v字段值是0x25，即37。当值为37、 38时代表是一笔私有交易。

（7.13补充：我又试了一下，现在quorum还不支持私有交易发送以太币，上面这笔私有交易可以成功发送并被记录在区块里，但是查一下双方的余额时，发现都没有改变。github上开发者是这么说的：链接。但是私有合约可以正常执行，下一篇文章中有具体介绍）

本篇到此结束，下一篇文章介绍在quorum上部署和执行智能合约。