以太坊源码解析 - 下载、编译 go-ethereum ，搭建私有链

下载

$ git clone https://github.com/ethereum/go-ethereum.git

编译

$ cd go-ethereum
$ make geth 

将 geth 添加到环境变量中 vi ~/.bashrc

export GETH="$GOPATH/src/github.com/ethereum/go-ethereum/build"
export PATH="$PATH:$GETH/bin"

然后执行 source ~/.bashrc，使配置生效。

检查是否安装成功

geth --help

如果输出一些帮助提示命令，则说明安装成功。

搭建私有链

配置初始状态

要运行以太坊私有链，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

$ mkdir ~/privatechain
$ cd privatechain
$ mkdir data0
$ vi genesis.json 

genesis.json 的代码

{
  "config": {
        "chainId": 10, 
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
  "alloc"      : {},
  "coinbase"   : "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "difficulty" : "0x20000",
  "extraData"  : "",
  "gasLimit"   : "0x2fefd8",
  "nonce"      : "0x0000000000000042",
  "mixhash"    : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "parentHash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp"  : "0x00"
}

其中，chainID 指定了独立的区块链网络 ID。网络 ID 在连接到其他节点的时候会用到，以太坊公网的网络 ID 是 1，为了不与公有链网络冲突，运行私有链节点的时候要指定自己的网络 ID。不同 ID 网络的节点无法相互连接。配置文件还对当前挖矿难度 difficulty、区块 Gas 消耗限制 gasLimit 等参数进行了设置。

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

执行初始化命令：

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。

INFO [01-29|21:21:13] Maximum peer count                       ETH=25 LES=0 total=25
INFO [01-29|21:21:13] Allocated cache and file handles         database=/Users/fujinliang/privatechain/data0/geth/chaindata cache=16 handles=16
INFO [01-29|21:21:13] Writing custom genesis block 
INFO [01-29|21:21:13] Persisted trie from memory database      nodes=0 size=0.00B time=358.89µs gcnodes=0 gcsize=0.00B gctime=0s livenodes=1 livesize=0.00B
INFO [01-29|21:21:13] Successfully wrote genesis state         database=chaindata                                           hash=5e1fc7…d790e0
INFO [01-29|21:21:13] Allocated cache and file handles         database=/Users/fujinliang/privatechain/data0/geth/lightchaindata cache=16 handles=16
INFO [01-29|21:21:13] Writing custom genesis block 
INFO [01-29|21:21:13] Persisted trie from memory database      nodes=0 size=0.00B time=2.633µs  gcnodes=0 gcsize=0.00B gctime=0s livenodes=1 livesize=0.00B
INFO [01-29|21:21:13] Successfully wrote genesis state         database=lightchaindata                                           hash=5e1fc7…d790e0

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
│   │   └── lightchaindata
│   │       ├── 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。

启动私有链节点

geth --datadir data0 --networkid 110 console

上面命令的主体是 geth console，表示启动节点并进入交互式控制台，–datadir选项指定使用data0作为数据目录，--networkid 选项后面跟一个数字，这里是110，表示指定这个私有链的网络id为110。网络id在连接到其他节点的时候会用到，以太坊公网的网络id是1，为了不与公有链网络冲突，运行私有链节点的时候要指定自己的网络id。

运行上面的命令后，就启动了区块链节点并进入了该节点的控制台：

...
Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.8.10-unstable-ccc0debb/darwin-amd64/go1.10.2
 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：包含一些查看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。

控制台操作

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。

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；
• eth.coinbase：挖矿奖励的账户
• 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；

创建账户

输入 eth.accounts 查询系统中的账户：

> eth.accounts
[]

显示为 []，表示没有账户，接下来使用 personal.newAccount() 来创建一个账户：

> personal.newAccount()
Passphrase: 
Repeat passphrase: 
"0xfb9cc019fc650a1699d05b7fb564b83c3a72b64d"

Passphrase 表示输入密码，Repeat passphrase 表示输入确认密码

再次创建一个账户

> personal.newAccount()
Passphrase: 
Repeat passphrase: 
"0xc6b5702b15a3794374e28f41f36e1e8dbdd564df"

查看刚刚创建的用户：

> eth.accounts
["0xfb9cc019fc650a1699d05b7fb564b83c3a72b64d", "0xc6b5702b15a3794374e28f41f36e1e8dbdd564df"]

账户默认会保存在数据目录的 data0/keystore 文件夹中。可以查看其中的文件

{
    "address": "fb9cc019fc650a1699d05b7fb564b83c3a72b64d", 
    "crypto": {
        "cipher": "aes-128-ctr", 
        "ciphertext": "0efae4f94134172b785f1f635be8e70342bf31e1e0ecad21d672594f09ccf572", 
        "cipherparams": {
            "iv": "37f4f3fa2cf070b70e3eb668fad6f46f"
        }, 
        "kdf": "scrypt", 
        "kdfparams": {
            "dklen": 32, 
            "n": 262144, 
            "p": 1, 
            "r": 8, 
            "salt": "1cdd1cf97fb882c3d3e734223668b47c888170e795346e11d0f521a71fe3aa2a"
        }, 
        "mac": "902a29db25a3a35a2568b04b30a8194201f07ab37c96ed1fe9af932fc1d38be0"
    }, 
    "id": "ecd5beb2-8261-4207-8eff-2fa34678d064", 
    "version": 3
}

查看账户余额

通过 eth.getBalance() 可以查看账户余额

> eth.getBalance(eth.accounts[0])
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。

启动&停止挖矿

通过 miner.start() 启动挖矿

> miner.start(3)

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。

停止挖矿，在 console 中输入：

miner.stop()

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：

> eth.coinbase
"0xfb9cc019fc650a1699d05b7fb564b83c3a72b64d"

可以通过 miner.setEtherbase() 将其他账户设置成 coinbase 即可

> miner.setEtherbase(eth.accounts[1])
true
> eth.coinbase
"0xc6b5702b15a3794374e28f41f36e1e8dbdd564df"

重新启动挖矿，查看 eth.accounts[1] 是否可以获得以太币

> miner.start(3)

//等待几秒后
> miner.stop()

查询账户余额：

> eth.getBalance(eth.accounts[0])
280000000000000000000
> eth.getBalance(eth.accounts[1])
210000000000000000000

发现账户0 和 账号1 都有以太币，说明 miner.setEtherbase() 设置成功。

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')
280

> web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[1]),'ether')
210

发送交易

我们从账户0转移10个以太币到账户1,首先要解锁账户 0，才能发起交易：

> personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
Unlock account 0xfb9cc019fc650a1699d05b7fb564b83c3a72b64d
Passphrase: 
true

发起交易

> amount = web3.toWei(10,'ether')
"10000000000000000000"
> eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:eth.accounts[1],value:amount})
INFO [05-29|22:37:32] Submitted transaction                    fullhash=0x493e8aa2bcb6b2a362bdbd86b2c454279e14beea43b444aeb45c7f667bf572e2 recipient=0xc6b5702B15a3794374e28f41F36e1E8dBDd564DF
"0x493e8aa2bcb6b2a362bdbd86b2c454279e14beea43b444aeb45c7f667bf572e2"

查询 账户1 的余额：

> web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[1]),'ether')
210

发现账户余额没有发生改变，此时交易已经提交到区块链，但还未被处理，这可以通过用 txpool.status 命令可以看到本地交易池中有一个待确认的交易：

> 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()
> web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[1]),'ether')
225.000378

发现账户收到了账户的钱，还多了5个以太币。其实多出的5个以太币是挖矿奖励。

查看交易和区块

查看当前区块总数：

> eth.blockNumber
99

通过区块号查看区块：

> eth.getBlock(6)
{
  difficulty: 131328,
  extraData: "0xd98301080a846765746888676f312e31302e328664617277696e",
  gasLimit: 3160033,
  gasUsed: 0,
  hash: "0x9679d0dc01045c3d15cbf29241ae1cd6de2e5661d3387c0980f6397e3fd9ed2c",
  logsBloom: "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  miner: "0xfb9cc019fc650a1699d05b7fb564b83c3a72b64d",
  mixHash: "0x05c369134eac2cb6227860b4ed11527b11825af3541712c5704914576c37c0a0",
  nonce: "0x00168a9831624417",
  number: 6,
  parentHash: "0xad68f0a581cf2144b8a05190b6310c7a9d945d9c338fd16b4708651b8813ad8b",
  receiptsRoot: "0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
  sha3Uncles: "0x1dcc4de8dec75d7aab85b567b6ccd41ad312451b948a7413f0a142fd40d49347",
  size: 537,
  stateRoot: "0xfaa0a4ffe160a2937b967f9780ae0de51a465bcce6a3f6f3aa24b903df3d44a0",
  timestamp: 1527602736,
  totalDifficulty: 918144,
  transactions: [],
  transactionsRoot: "0x56e81f171bcc55a6ff8345e692c0f86e5b48e01b996cadc001622fb5e363b421",
  uncles: []
}

通过交易hash（hash 值包含在上面交易返回值中）查看交易：

eth.getTransaction("0x493e8aa2bcb6b2a362bdbd86b2c454279e14beea43b444aeb45c7f667bf572e2")
{
  blockHash: "0xbe60f7ccddcb7cab39a7b932c0d89d37ac13ae14521cfdcb8ac359a5b6773655",
  blockNumber: 99,
  from: "0xfb9cc019fc650a1699d05b7fb564b83c3a72b64d",
  gas: 90000,
  gasPrice: 18000000000,
  hash: "0x493e8aa2bcb6b2a362bdbd86b2c454279e14beea43b444aeb45c7f667bf572e2",
  input: "0x",
  nonce: 0,
  r: "0x8da41e865d399fc4d8f813a39116e486db7658a04ea1f89ca0b7f44c02dd3c57",
  s: "0x15edd22404460cfc5e86c9735774a02aad024bc8c369ec531e4485f1012cbcf6",
  to: "0xc6b5702b15a3794374e28f41f36e1e8dbdd564df",
  transactionIndex: 0,
  v: "0x37",
  value: 10000000000000000000
}