以太坊客户端

2022.2.27

主要内容

客户端;Geth的安装和使用;搭建私链

什么是以太坊客户端

【珍惜生命：以太坊是个规范，符合这个规范的程序，是以太坊客户端】

以太坊客户端是一个软件应用程序，它实现以太坊规范并通过p2p 网络与其他以太坊客户端进行通信。如果不同的以太坊客户端符合参考规范和标准化通信协议，则可以进行相互操作。
以太坊是一个开源项目，由“黄皮书”正式规范定义。除了各种以太坊改进提案之外，此正式规范还定义了以太坊客户端的标准行为。

因为以太坊有明确的正式规范，以太网客户端有了许多独立开发的软件实现，它们之间又可以彼此交互。

基于以太坊规范的网络

存在各种基于以太坊规范的网络，这些网络基本符合以太坊“黄皮书”中定义的形式规范，但它们之间可能相互也可能不相互操作。
这些基于以太坊的网络中有:以太坊，以太坊经典，Ella，Expanse，Ubiq，Musicoin等等。
虽然大多数在协议级别兼容，但这些网络通常具有特殊要求，以太坊客户端软件的维护人员、需要进行微小更改、以支持每个网络的功能或属性。

以太坊的多种客户端

go-ethereum ( Go )
官方推荐，开发使用最多，别称，geth
地址:https://github.com/ethereum/go-ethereum
parity ( Rust )
最轻便客户端，在历次以太坊网络攻击中表现卓越
地址:https://github.com/ethcore/parity/releases
cpp-ethereum(C++)
地址:https://github.com/ethereum/cpp-ethereum
pyethapp (python)
地址:https://github.com/heikoheiko/pyethapp
ethereumjs-lib(javascript)
地址:https://github.com/ethereumjs/ethereumjs-lib
EthereumJ / Harmony ( Java )
地址:https://github.com/ethereum/ethereumj

以太坊全节点

全节点是整个主链的一个副本，存储并维护链上的所有数据，并随时验证新区块的合法性。

区块链的健康和扩展弹性，取决于具有许多独立操作和地理上分散的全节点。每个全节点都可以帮助其他新节点获取区块数据，并提供所有交易和合约的独立验证。
运行全节点将耗费巨大的成本，包括硬件资源和带宽。
以太坊开发不需要在实时网络(主网)上运行的全节点。我们可以使用测试网络的节点来代替，也可以用本地私链，或者使用服务商提供的基于云的以太坊客户端;这些几乎都可以执行所有操作。

远程客户端和轻节点

远程客户端

不存储区块链的本地副本或验证块和交易。这些客户端一般只提供钱包的功能，可以创建和广播交易。远程客户端可用于连接到现有网络，MetaMask就是一个这样的客户端。

轻节点

不保存链上的区块历史数据，只保存区块链当前的状态。轻节点可以对块和交易进行验证。

全节点的优缺点

优点

为以太坊网络的灵活性和抗审查性提供有力支持。
权威地验证所有交易。
可以直接与公共区块链上的任何合约交互。
可以离线查询区块链状态(帐户，合约等)。
可以直接把自己的合约部署到公共区块链中。

缺点

需要巨大的硬件和带宽资源，而且会不断增长。
第一次下载往往需要几天才能完全同步。
必须及时维护、升级并保持在线状态以同步区块。

公共测试网络节点的优缺点

优点

一个testnet节点需要同步和存储更少的数据，大约10GB，具体取决于不同的网络。
一个testnet节点一般可以在几个小时内完全同步。
部署合约或进行交易只需要发送测试以太，可以从“水龙头”免费获得。
测试网络是公共区块链，有许多其他用户和合约运行(区别于私链)。

缺点

测试网络上使用测试以太，它没有价值。因此，无法测试交易对手的安全性，因为没有任何利害关系。
测试网络上的测试无法涵盖所有的真实主网特性。例如，交易费用虽然是发送交易所必需的，但由于gas免费，因此 testnet 上往往不会考虑。而且一般来说，测试网络不会像主网那样经常拥堵。

本地私链的优缺点

优点

磁盘上几乎没有数据，也不同步别的数据，是一个完全“干净”的环境。
无需获取测试以太，你可以任意分配以太，也可以随时自己挖矿获得。
没有其他用户，也没有其他合约，没有任何外部干扰。

缺点

没有其他用户意味与公链的行为不同。发送的交易并不存在空间或交易顺序的竞争。
除自己之外没有矿工意味着挖矿更容易预测，因此无法测试公链上发生的某些情况。
没有其他合约，意味着你必须部署要测试的所有内容，包括所有的依赖项和合约库。

JSON-RPC

• 以太坊客户端提供了API和一组远程调用(RPC)命令，这些命令被编码为 JSON。这被称为 JSON-RPC API。本质上，JSON-RPC API 就是一个接口，允许我们编写的程序使用以太坊客户端作为网关，访问以太坊网络和链上数据。

• 通常，RPC接口作为一个HTTP服务，端口设定为8545。出于安全原因，默认情况下，它仅限于接受来自 localhost 的连接。

• 要访问JSON-RPCAPI，我们可以使用编程语言编写的专用库，例如JavaScript的 web3.js。

• 或者也可以手动构建HTTP请求并发送/接收JSON编码的请求，如:


$ curl -X POST -H "Content-Type: application/json" --data \ '{"jsonrpc":"2.0","method":"web3_clientVersion","params":[],"id":1 }' \ http://localhost:8545

geth的安装与同步全节点

推荐源码安装，详细文件参考这里。

我们的第一步是克隆 git 仓库，以获取源代码的副本。


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

从源码构建Geth,要构建 Geth，切换到下载源代码的目录并使用 make 命令:


cd go-ethereum 
make geth

如果一切顺利，我们将看到 Go 编译器构建每个组件，直到它生成 geth 可执行文件:


build/env.sh go run build/ci.go install ./cmd/geth
>>> /usr/local/go/bin/go install -ldflags -X main.gitCommit=58a1e13e6dd7f52a1d5e67bee47d23fd6cfdee5c -v ./cmd/geth github.com/ethereum/go-ethereum/common/hexutil github.com/ethereum/go-ethereum/common/math
github.com/ethereum/go-ethereum/crypto/sha3 github.com/ethereum/go-ethereum/rlp github.com/ethereum/go-ethereum/crypto/secp256k1 github.com/ethereum/go-ethereum/common [...] github.com/ethereum/go-ethereum/cmd/utils
github.com/ethereum/go-ethereum/cmd/geth Done building. Run "build/bin/geth" to
launch geth.

查看 geth version，确保在真正运行之前安装正常:


$ ./build/bin/geth version
Geth
Version: 1.8.0-unstable
Git Commit: e37f7be97e47a032d723db16d8b195998547805a Architecture: amd64
Protocol Versions: [63 62] Network Id: 1
Go Version: go1.9
Operating System: linux GOPATH=/home/ubuntu/project GOROOT=/usr/local/go

安装好了 Geth，现在我们可以尝试运行一下它。执行下面的命令，geth 就会开始同步区块，并存储在当前目录下。这里的 --syncmode fast 参数表示我们会以“快速”模式同步区块。在这种模式下，我们只会下载每个区块头和区块体，但不会执行验证所有的交易，直到所有区块同步完毕再去获取一个系统当前的状态。这样就节省了很多交易验证的时间。


$ geth --datadir . --syncmode fast

通常，在同步以太坊区块链时，客户端会一开始就下载并验证每个块和每个交易，也就是说从创世区块开始。毫无疑问，如果我们不加 --syncmode fast 参数，同步将花费很长时间并且具有很高的资源要求(它将需要更多的 RAM，如果你没有快速存储，则需要很长时间)。

有些文章会把这个参数写成 --fast，这是以前快速同步模式的参数写法，现在已经被 –syncmode fast取代。

参数类型	意义
--syncmode fast
--syncmode full	下载所有信息
--syncmode light	连区块都不下载

如果我们想同步测试网络的区块，可以用下面的命令:


$ geth --testnet --datadir . --syncmode fast

--testnet 这个参数会告诉 geth 启动并连接到最新的测试网络，也就是 Ropsten。测试网络的区块和交易数量会明显少于主网，所以会更快一点。但即使是用快速模式同步测试网络，也会需要几个小时的时间。

【我们除了要真正运行主链或测试链，否则不用同步这些东西】

geth搭建私链

(本节内容均为尚硅谷课程笔记摘录)

因为公共网络的区块数量太多，同步耗时太长，我们为了方便快速了解 Geth，可以试着用它来搭一个只属于自己的私链。

首先，我们需要创建网络的“创世”(genesis)状态，这写在一个小小的 JSON 文件里(例如，我们将其命名为genesis.json):


{
  "config": {
  "chainId": 15 // 注意这个chainId最好不要和主网和测试网一样
  },
  "difficulty": "2000", // 难度
  "gasLimit": "2100000", 
  "alloc": {
    // 对应的每个对象的余额
    "7df9a875a174b3bc565e6424a0050ebc1b2d1d82": { "balance": "300000" },
    "f41c74c9ae680c1aa78f42e5647a62f353b7bdde": { "balance": "400000" } 
  }
}

【创造链】要创建一条以它作为创世块的区块链，我们可以使用下面的命令:


geth --datadir path/to/custom/data/folder init genesis.json

【启动链】在当前目录下运行 geth，就会启动这条私链，注意要将 networked 设置为与创世块配置里的chainId 一致。


geth --datadir path/to/custom/data/folder --networkid 15

【启动+可以连接】不过经过测试，上边这个命令并不能让我本地的钱包通过local8584连接到私连上，需要这样做


geth --datadir ./mychain/ --networkid 15 console --rpc --rpccorsdomain "*" --allow-insecure-unlock

我们可以看到节点正常启动:


WARN [10-23|02:38:19] No etherbase set and no accounts found as default INFO [10-23|02:38:19] Starting peer-to-peer node instance=Geth/v1.8.0-unstable-e37f7be9/linux-amd64/go1.9
...
INFO [10-23|02:38:21] IPC endpoint opened: /home/ubuntu/project/go_ethereum_test/geth.ipc INFO [10-23|02:38:21] Mapped network port
proto=tcp
extport=30303 intport=30303 interface="UPNP IGDv1-IP1"

恭喜!我们已经成功启动了一条自己的私链。

【下边是运行记录】：！！！

Configure the Ethereum client geth to set up and run own private chain

Creat geth --datadir ./mychain/ init ./genesis.json Start geth --datadir ./mychain/ --networkid 15 console --rpc --rpccorsdomain "*" --allow-insecure-unlock

Geth控制台命令

常用资料链接

Geth官方文档

geth常用命令

运行私链的时候同时加上console这个参数，就会开启Geth控制台。Geth Console 是一个交互式的 JavaScript 执行环境，里面内置了一些用来操作以太坊的 JavaScript对象，我们可以直接调用这些对象来获取区块链上的相关信息。这些对象主要包括：

geth命令总结

命令	含义
eth	主要包含对区块链进行访问和交互相关的方法
net	主要包含查看 p2p 网络状态的方法
admin	主要包含与管理节点相关的方法
miner	主要包含挖矿相关的一些方法
personal	包含账户管理的方法
txpool	包含查看交易内存池的方法
web3	包含以上所有对象，还包含一些通用方法
personal.newAccount()	创建账户
personal.unlockAccount()	解锁账户
eth.accounts	列出系统中的账户
eth.getBalance()	查看账户余额，返回值的单位是 Wei
eth.blockNumber	列出当前区块高度
eth.getTransaction()	获取交易信息
eth.getBlock()	获取区块信息
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

geth实验记录

实验日期：2022.2.18

自己的账户是0x6118307A4f669b43beD30Bc785b93657B4c54F9A,创世链的时候创建了2000以太

通过ether为单位查看余额


web3.fromWei(eth.getBalance("0x..."))

创建新账户,控制台输入personal.newAccount(), 然后会然我输入密码, 之后创建好了账户"0xfa2a67d6a6c0a0f6407b743ade22d80b5df38af8".
查看所有账户，就可以看到刚才创建的账户了，控制台输入eth.accounts, 控制台返回["0xfa2a67d6a6c0a0f6407b743ade22d80b5df38af8"].
由于账户在js里边是一个数组，我们要查看第一个账户的余额可以直接控制台输入eth.getBalance(eth.accounts[0]),这个账户是新创建的, 没有以太, 控制台返回了0.
【错误】我们尝试用原始钱包的账户为新创建的用户转账, 控制台输入eth.sendTransaction({from:"0x6118307A4f669b43beD30Bc785b93657B4c54F9A",to:eth.accounts[0],value:100000}),控制台会弹出错误:
```
Error: unknown account
at web3.js:6357:37(47)
at web3.js:5091:62(37)
at <eval>:1:20(13)
```
这是因为0x6118307A4f669b43beD30Bc785b93657B4c54F9A是创世的地址，不是geth有权限操作的，就像你不能随便拿别人的用户转钱。
我们用新创建的用户转钱前需要首先解锁账户,控制台输入personal.unlockAccount(eth.accounts[0]),输入密码,解锁。现在这是个可以交易的账户了。
使用刚创建的账户进行挖矿, 控制台输入miner.start(1),参数1就是不要停的意思。过一会儿输入miner.stop(),代表停止挖矿。然后输入eth.blockNumber,查看区块数量, 已经不是0了。这是控制台输入web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[0]))，发现这个账户已经拥有很多ether了。
将刚才在geth创建的账户到入MetaMesk钱包中,是哟哦那个MetaMesk导入钱包功能的通过json导入方法，然后json在自己的创建的链的keystore文件夹下。

现在我们用挖矿的账号，给初始账号转一些以太试一下, 首先进行账户的解锁,personal.unlockAccount(eth.accounts[0],"密码"),然后进行转账,eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:"0x6118307A4f669b43beD30Bc785b93657B4c54F9A",value:web3.toWei(10,'ether')}),结果还是报错 invaild sender。原来是视频中配置文件没配置全, 根据官网修改后的genesis.json:


{
  "config": {
    "chainId": 15,
    "homesteadBlock": 0,
    "eip150Block": 0,
    "eip155Block": 0,
    "eip158Block": 0,
    "byzantiumBlock": 0,
    "constantinopleBlock": 0,
    "petersburgBlock": 0,
    "ethash": {}
  },
  "difficulty": "2000",
  "gasLimit": "8000000",
  "alloc": {
    "0x6118307A4f669b43beD30Bc785b93657B4c54F9A": { 
      "balance": "4000000000000000000000" 
    }
  }
}

另外挖矿指令输入后出现WARN [02-18|16:06:09.012] Block sealing failed, err="unauthorized signer",最后发现原来是geth新版本只有在有提交的时候才会有矿挖，如果需要不停的挖矿要这样启动geth --nodiscover console --dev --dev.period 1
控制台输入eth.get，控制台会返回所有可以get的函数，比如eth.getTransaction("某哈希值")
最后通过MetaMesk连接私链的时候，出现“Invalid Sender”可能是因为没有设置好chainID:解决办法
目前总结：
- 创建私链：geth --datadir ./mychain/ init ./genesis.json
- 启动私链-普通模式：geth --datadir ./mychain/ --networkid 15 --http --http.api personal,eth,net,web3 console --allow-insecure-unlock 2>output.log
- 创建两个账户：personal.newAccount()
- 创建password.txt
- 启动私链-测试模式：geth --datadir ./mychain/ --networkid 15 --dev --dev.period 1 --password password.txt --http --http.api personal,eth,net,web3 console --allow-insecure-unlock 2>output.log
- (最新)：geth --datadir ./mychain/ --networkid 15 --dev --dev.period 0 --password password.txt --http --http.api personal,eth,net,web3 --http.corsdomain '*' console --allow-insecure-unlock 2>output.log
- 余额：web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[0]))
- 区块高度：eth.blockNumber
- 开始挖矿：miner.start(1)
- 结束挖矿：miner.stop()
- 解锁账户：personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
- 进行转账(给自己转1以太)：eth.sendTransaction({from:eth.accounts[0],to:eth.accounts[1],value:web3.toWei(1,'ether')})