以太坊多节点私链搭建

以太坊多节点私链搭建

区块链大火，配置个以太坊私链玩玩，了解一下这个疯狂的时代，不至于被割韭菜

环境准备

• go环境准备（略）
• go-ethereum安装（略）

生成私链创世块的配置

1.创建账户

# 创建privateNet目录
>mkdir privateNet

# 创建账户
>geth --datadir node0 account new
Your new account is locked with a password. Please give a password.
Passphrase:
Repeat passphrase:
Address: {57cbfdb91c9f78fc3b0ec995c44325e63d6e0a74}
# 密码记录到文件中
>echo node0 > node0/password

在其他节点服务器上，按上述说明创建账户，例如生成：Address: {d1be0a55270232c2dc03ee453871f43cc045e906}

2.生成genesis文件

genesis文件定义了私链的第一个块，这里我们使用puppeth工具来生成

>puppeth
+-----------------------------------------------------------+
| Welcome to puppeth, your Ethereum private network manager |
|                                                           |
| This tool lets you create a new Ethereum network down to  |
| the genesis block, bootnodes, miners and ethstats servers |
| without the hassle that it would normally entail.         |
|                                                           |
| Puppeth uses SSH to dial in to remote servers, and builds |
| its network components out of Docker containers using the |
| docker-compose toolset.                                   |
+-----------------------------------------------------------+

Please specify a network name to administer (no spaces, please)
> privateNet
Sweet, you can set this via --network= privateNet next time!

INFO [03-20|15:25:21] Administering Ethereum network            name= privateNet
WARN [03-20|15:25:21] No previous configurations found         path=/   root/.puppeth/privateNet

What would you like to do? (default = stats)
1. Show network stats
2. Configure new genesis
3. Track new remote server
4. Deploy network components
> 2

Which consensus engine to use? (default = clique)
1. Ethash - proof-of-work
2. Clique - proof-of-authority
> 2

How many seconds should blocks take? (default = 15)
> 5

Which accounts are allowed to seal? (mandatory at least one)
> 0xd1be0a55270232c2dc03ee453871f43cc045e906
> 0x57cbfdb91c9f78fc3b0ec995c44325e63d6e0a74
> 0x

Which accounts should be pre-funded? (advisable at least one)
> 0xd1be0a55270232c2dc03ee453871f43cc045e906
> 0x57cbfdb91c9f78fc3b0ec995c44325e63d6e0a74
> 0x


Specify your chain/network ID if you want an explicit one (default =    random)
> 105

Anything fun to embed into the genesis block? (max 32 bytes)
>

What would you like to do? (default = stats)
1. Show network stats
2. Manage existing genesis
3. Track new remote server
4. Deploy network components
> 2

1. Modify existing fork rules
2. Export genesis configuration
> 2

Which file to save the genesis into? (default = testnet.json)
> genesis.json
INFO [03-20|15:29:24] Exported existing genesis block

What would you like to do? (default = stats)
1. Show network stats
2. Manage existing genesis
3. Track new remote server
4. Deploy network components
> ^C

genesis.json部分字段说明

字段	说明
chainId	链id
nonce	nonce就是一个64位随机数，用于挖矿，注意他和mixhash的设置需要满足以太坊的Yellow paper, 4.3.4. Block Header Validity, (44)章节所描述的条件
mixhash	与nonce配合用于挖矿，由上一个区块的一部分生成的hash。注意他和nonce的设置需要满足以太坊的Yellow paper, 4.3.4. Block Header Validity, (44)章节所描述的条件
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
coinbase	矿工的账号
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

启动私链网络

1. 启动节点node0

• 创建创世块

    geth --datadir node0 init genesis.json
  

  • 这时候可以注意一下，此时node0目录下面会新增出两个文件夹geth和keystore。
    • geth中保存的是区块链的相关数据
    • keystore中保存的是该链条中的用户信息

• 启动节点

    geth --datadir node0 --port 30000 --nodiscover --unlock '0' --password ./node0/password console
  

2. 启动节点node1

• 创建创世块

    geth --datadir node1 init genesis.json
  

• 启动节点

    geth --datadir node0 --port 30000 --nodiscover --unlock '0' --password ./node0/password console
  

3. 建立节点之间的连接

• 在各个节点的console输入admin.nodeInfo.enode，可以分别得到

    节点node0
    > admin.nodeInfo.enode
    "enode://d53bd9143a9600dafb94a8629c443a179e77cf11adc02e65f119875f922c19f65d325e0a414c0005fc6879b3e0243b5040611f5c8e63e7de1ba8e1ced15a8ae5@[::]:30000?discport=0"
    
    节点node1
    >admin.nodeInfo.enode
    "enode://7b3d3009760d8db18151260c316e44013d35f940fa9132412d40d1b2be2bd626bd85642ba404ccfd0b9ec10db21dc0352c21e4ab17c9e592190a0c18569f3bd0@[::]:30000?discport=0"
  

• 在节点0的console输入：

    > admin.addPeer("enode://7b3d3009760d8db18151260c316e44013d35f940fa9132412d40d1b2be2bd626bd85642ba404ccfd0b9ec10db21dc0352c21e4ab17c9e592190a0c18569f3bd0@IP1:30000?discport=0")
  

  我们在console中输入admin.peers来验证是否成功建立连接

    > admin.peers
    [{
        caps: ["eth/63"],
        id: "7b3d3009760d8db18151260c316e44013d35f940fa9132412d40d1b2be2bd626bd85642ba404ccfd0b9ec10db21dc0352c21e4ab17c9e592190a0c18569f3bd0",
        name: "Geth/v1.7.3-stable-4bb3c89d/linux-amd64/go1.9.1",
        network: {
            localAddress: "IP0:42548",
            remoteAddress: "IP1:30000"
        },
        protocols: {
            eth: {
                difficulty: 1,
                head:   "0xe56dcbf501255547becd99651e7e28c46ba9fa05b4c34c5891051c6f35d11a69",
                version: 63
            }
        }
    }]
  

  可以看到，两个节点成功建立起了连接

4. 开启RPC服务

>admin.startRPC("IP0", 8545, "*", "eth,net,web3,admin,personal")

这样我们就可以用钱包(例如：metamask）连接私链了

也可以在启动节点的时候，命令添加相关参数直接打开服务

>geth --networkid 105 --rpc --rpccorsdomain "*" --rpcaddr IP0 --rpcapi "db,eth,net,personal,web3" --datadir node0 --port 30000 --nodiscover --unlock '0' --password ./node0/password console

参数说明

字段	说明
--rpc	开启rpc连接功能
--rpcport	指定rpc端口，truffle部署时需要连接这个端口
--rpccorsdomain	这个可以指示什么URL能连接到你的节点来执行RPC定制端任务
--datadir	数据文件
--port	节点服务端口
--rpcapi	支持的rpcapi
--networkid	链id，对应创始区块的chainId
console	进入命令行模式

挖矿

在每个节点的console输入如下命令，启动挖矿：

> miner.start()
INFO [03-20|17:09:03] Transaction pool price threshold updated price=18000000000
INFO [03-20|17:09:03] Starting mining operation

信任节点的管理

我们私链使用的是POA共识算法，下面做简单介绍

1. POA的特点

• PoA是依靠预设好的授权节点(signers)，负责产生block
• 可以由已授权的signer选举(投票超过50%)加入新的signer
• 即使存在恶意signer,他最多只能攻击连续块(数量是 (SIGNER_COUNT / 2) + 1) 中的1个,期间可以由其他signer投票踢出该恶意signer
• 可指定产生block的时间

2. POA的工作流程

• 在创世块中指定一组初始授权的signers, 所有地址 保存在创世块Extra字段中
• 启动挖矿后, 该组signers开始对生成的block进行 签名并广播.
• 签名结果 保存在区块头的Extra字段中
• Extra中更新当前高度已授权的 所有signers的地址 ,因为有新加入或踢出的signer
• 每一高度都有一个signer处于IN-TURN状态, 其他signer处于OUT-OF-TURN状态, IN-TURN的signer签名的block会 立即广播 , OUT-OF-TURN的signer签名的block会 延时 一点随机时间后再广播, 保证IN-TURN的签名block有更高的优先级上链
• 如果需要加入一个新的signer, signer通过API接口发起一个proposal, 该proposal通过复用区块头 Coinbase(新signer地址)和Nonce("0xffffffffffffffff") 字段广播给其他节点. 所有已授权的signers对该新的signer进行"加入"投票, 如果赞成票超过signers总数的50%, 表示同意加入
• 如果需要踢出一个旧的signer, 所有已授权的signers对该旧的signer进行"踢出"投票, 如果赞成票超过signers总数的50%, 表示同意踢出

3. 添加、删除信任节点

• 通过clique.propose(signer_address，true)添加信任节点
• 通过clique.discard(signer_address)删除信任节点