Ubuntu安装以太坊开发环境
Ubuntu安装以太坊开发环境
- 摘要
- 版本说明
- 介绍
- 开发环境的搭建
- 搭建以太坊
- 安装Nodejs
- 安装Solidity
- 安装Truffle
- 示例程序的运行
- 以太坊运行
- Truffle框架的使用
- Truffle命令使用
- 测试Demo搭建
- 又发现一个很好用的快速搭建私有区块链群的方法
- 搭建一个私有链
摘要
以太坊已经发展了很多年了，和以太坊配套的开发环境版本很多，初次学习很容易出现版本不兼容的问题，很不适合新手，本文的主要内容就是介绍如何搭建一套完整的以太坊开发环境，节省开发者宝贵时间。
版本说明
Ubuntu版本：20.04
Ethereum版本：1.9.23
Nodejs版本：v10.19.0
Solidity版本：0.7.4
Truffle版本：v5.1.52
介绍
众所周知，以太坊（Ethereum）是一个分布式账本，在以太坊上记账的内容具备分布式、不可篡改、追溯等特性，这也是区块链之所以流行的主要原因。
以太坊构建了一个虚拟机EVM，在虚拟机中可以部署图灵完备的智能合约（Smart Contract），所谓图灵完备，就是在合约中可以执行加减乘除等逻辑运算，可以实现现有计算机编程语言的所有逻辑，智能合约执行的每一步骤都被记录在以太坊中，可以被追溯，所以智能合约的研究也非常火热。目前比较流行的智能合约编程语言叫做Solidity，编译器也叫Solidity，Solidity编译器将用户编写好的智能合约编译成二进制（类似于汇编语言），以太坊提供将二进制部署到虚拟机的接口，用户可以手动将编译后的二进制部署到以太坊上进行执行。
由于编译、部署、调用Solidity的工作比较重复，需要一种成熟的框架来帮助开发者节省时间，Truffle应运而生，官方介绍Truffle是一个世界级的开发环境，测试框架，以太坊的资源管理通道，致力于让以太坊上的开发变得简单。
那么接下来的内容就介绍如何快速搭建以上环境，从而快速进入开发阶段。Let’s Rock！
开发环境的搭建
接下来介绍以太坊、Solidity编译器、Truffle等开发环境的搭建方法。
搭建以太坊
sudo add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum
sudo apt-get update
sudo apt-get install ethereum
使用如下命令查看Solidity版本
geth version
如下图所示，本实验的以太坊版本为1.9.23
安装Nodejs
安装Nodejs命令如下：
sudo apt-get install -y nodejs
查看Nodejs版本命令如下：
nodejs -v
如下图所示，本实验的Nodejs版本为v10.19.0
安装Solidity
安装命令如下：
sudo apt-get install npm
sudo npm install solc
运行截图如下：
查看Solidity版本命令如下：
solc --version
如下图所示，本实验的Solidity版本为0.7.4
安装Truffle
安装命令如下所示：
npm install -g truffle
使用如下命令查看truffle版本：
truffle version
如下图所示，本实验的truffle 版本为v5.1.52
示例程序的运行
以上开发环境搭建完成后，就可以编写代码进行开发了。下面的内容就介绍程序开发的步骤。
以太坊运行
- 搭建ethe私有链
创建私链需要定义创世块文件，这个文件用来创建区块链的创世区块。新建blockchain/consortium_blockchain文件夹
在文件夹下新建genesis.json文件
mkdir blockchain
cd blockchain
mkdir consortium_blockchain
cd consortium_blockchain
vim genesis.json
写入如下内容：
{"config": {"chainId": 8434,"homesteadBlock": 1,"eip150Block": 2,"eip150Hash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000","eip155Block": 3,"eip158Block": 3,"byzantiumBlock": 4,"alien": {"period": 2,"epoch": 300,"maxSignersCount": 5,"minVoterBalance": 100000000000000000000,"genesisTimestamp": 1536136198,"signers": ["0x393faea80893ba357db03c03ee73ad3e31257469","0x30d342865deef24ac6b3ec2f3f8dba5109351571","0xd410f95ede1d2da66b1870ac671cc18b66a97778"]}},"nonce": "0x0","timestamp": "0x5b8f92c2","extraData": "0x00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000","gasLimit": "0x47b760","difficulty": "0x1","mixHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000","coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000","alloc": {"cbfc29c31a31c869f9eb59a084d9019965978a7e": {"balance": "0x31d450f18af132720000000"},"393faea80893ba357db03c03ee73ad3e31257469": {"balance": "0xd3c21bcecceda1000000"},"30d342865deef24ac6b3ec2f3f8dba5109351571": {"balance": "0xd3c21bcecceda1000000"},"d410f95ede1d2da66b1870ac671cc18b66a97778": {"balance": "0xd3c21bcecceda1000000"},"a25dc63609ea7ea999033e062f2ace42231c0b69": {"balance": "0xd3c21bcecceda1000000"}},"number": "0x0","gasUsed": "0x0","parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
}
- 创建创世块
执行下面命令初始化创世块
geth --datadir "./myblockchain" init genesis.json
执行结果如下：
初始化结束后，当前目录会新建目录myblockchain，myblockchain目录下多了geth和keystore两个文件夹：
1） geth保存的该链上的区块数据
2）keystore保存该链上的用户信息
执行如下命令查看目录结构：
sudo apt install tree
tree myblockchain
目录结构如下：
- 启动私有链
启动私链：
geth --identity "myethereum" --rpc --rpcaddr "127.0.0.1" --port 30304 --rpcport "7545" --rpccorsdomain "*" --datadir ./myblockchain --rpcapi "db,eth,net,web3,admin,personal" --networkid 5777 console --allow-insecure-unlock
这里先介绍一下一些参数：
| 参数名 | 描述 |
|---|---|
| identity | 区块链的标识，用于标识目前网络的名字 |
| init | 指定创世块文件的位置，并创建创世块 |
| datadir | 当前区块链数据存放的位置 |
| port | 网络监听端口，默认30303 |
| rpc | 启动rpc通信 |
| rpcapi | 设置允许rpc的客户端，一般为db，eth，net，web3 |
| rpccorsdomain | 指定什么url能连接到你的节点执行rpc定制端任务，如果输入是“*”，则任何url都可以连接到你的rpc实例。 |
| rpcaddr | 连接rpc的地址，默认为localhost，为了方便访问建议使用本机IP地址 |
| rpcport | 连接rpc的端口，默认为8545 |
| networkid | 设置当前区块链的网络ID，用于区分不同的网络，是一个数字，公链为1；这个和创世块文件的chainid没有直接关联 |
| console | 启动命令行模式，可以再geth中执行命令 |
屏幕输出：
4. 连接第二个geth终端
为了方便使用，经常要打开多个终端连接到同一个私链节点，可以采用如下命令，其中ipc就是启动私链是输出的“ipc endpoint opened”
cd blockchain/consortium_blockchain/myblockchain
geth attach geth.ipc
运行效果图如下所示：
5. geth创建账号、启动挖矿、停止挖矿
在geth终端就可以执行启动挖矿、创建账户等操作，初始化后系统无账号，需要创建新账号，才能启动挖矿：
eth.accounts
由于我事先新建了两个账户，所以上图显示两个账户的地址
新建账户：
personal.newAccount("12345678");
获取第一个账户的余额：
eth.getBalance(eth.accounts[0])
开始挖矿：
miner.start()
停止挖矿：
miner.stop()
- geth常用操作
解锁账户
personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
交易池状态：
txpool.status
区块总数：
eth.blockNumber
获取交易：
eth.getTransaction("0x5cff7cd36fe841a7eb35ba30f99c8851a4e57715e4b648aeb341c3c2619879cd");
获取第421个区块的信息：
eth.getBlock(421);
连接到其他节点：
admin.addPeer();
设置挖矿账户：
miner.setEtherbase(eth.coinbase)
转账交易，要先解锁账户：
eth.sendTransaction({from:"0xe76c73baf75a67dd9637ad2da33d13288d73ee16",to:"0x62232534fda9ffe0c5f32cf6d48568a861065fea",value:web3.toWei(100,"ether")})
Truffle框架的使用
Truffle命令使用
- 初始化项目
truffle init
初始化一个空项目，会生成三个文件夹 contracts(包含Migrations.sol，之后得将要部署的合约放在里面)、migrations(包含1_initial_migration.js，truffle migrate会执行该js)、test(空文件夹)，以及两个js配置文件（一个win，一个mac/linux，与truffle部署网络相关）
- 开启truffle自带的一个以太坊环境
truffle develop
开启truffle自带的一个以太坊环境并创建10个账户，带有余额，console里面调用web3接口。web3.js是以太坊去中心化应用DApp必备的JavaScript库，提供了与Geth通信的JavaScript API（https://github.com/ethereum/wiki/wiki/javascript-API），使用JSON-RPC协议与Geth通信。以太坊只提供了JSON-RPC接口，而web.js是一个封装了JSON-RPC的API库（https://github.com/ethereum/wiki/wiki/json-rpc 直接调用不方便）
3. 编译合约
truffle compile
- 部署合约
truffle migrate
重复部署需要执行
truffle migrate --reset
测试Demo搭建
- 新建truffletest文件夹
mkdir truffletest
cd truffletest
- 项目初始化
truffle init
该目录下自动生成下述文件：
contracts/: 智能合约存放的目录，默认情况下已经帮你创建 Migrations.sol合约。
migrations/: 存放部署脚本
test/: 存放测试脚本
truffle-config.js: truffle的配置文件
3. 合约编译
demo的合约代码存储在contracts目录下，编译该合约代码的指令
truffle compile
编译成功的结果如下图:
如合约改动，truffle compile仅对改动的合约进行编译，如需强制编译整体合约，可使用 truffle compile --compile-all
4. 测试代码编写
在contract目录下新建Greeter.sol合约文件，如下所示：
pragma solidity >=0.4.16 <0.8.0;contract Greeter
{function helloWorld() public returns (string memory) {return "111111Hello, World!";}function myhelloWorld() public returns (string memory) {return "Hello, World!ss";}
}
修改migrations/1_initial_migration.js文件，如下所示：
const Migrations = artifacts.require("Migrations");
const Greeter = artifacts.require("Greeter");#新增代码module.exports = function (deployer) {deployer.deploy(Migrations);deployer.deploy(Greeter);#新增代码
};
重新编译合约，如下所示：
5. 部署合约
执行如下命令进行合约部署：
truffle migrate
如下图所示：
需要解锁账户
personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
再次部署，如下图：
合约部署成功，在以太坊命令行可以看到一个合约正在队列中：
miner.start()开始挖矿。
合约部署成功图如下所示：
也有可能gas耗费完了，如下图：
这是因为账户的以太坊不够，需要持续挖矿一段时间。
- 合约执行
进入truffle命令行
truffle console
如下图：
执行如下命令：
> var contract;
undefined
> Greeter.deployed().then(function(instance){contract= instance;});
undefined
> contract.helloWorld()
注意：如果虚拟机性能偏低，很容易出现gas消耗完毕，合约部署不成功的问题，解决方法是使用ganache-cli工具，具体方法如下：
- 命令行安装
执行命令安装ganache-cli
sudo npm install -g ganache-cli
安装成功如下图：
2. 运行ganache-cli
命令行执行
ganache-cli
如下图：
可以看到开了一个端口监听，端口号是8545.
- 修改truffletest工程配合文件，端口改为8545
- 运行命令部署合约
执行命令
truffle migrate
5. 调用合约
ss@ubuntu:~/blockchain/truffletest$ truffle console
> var contract;
undefined
> Greeter.deployed().then(function(instance){contract= instance;});
undefined
> contract.helloWorld()
> contract.helloWorld.call()
成功！
注意：
当使用truffle test测试合约的时候，需要使用web3通信，需要安装web3，安装方法如下：
sudo npm install web3@^0.20.0
又发现一个很好用的快速搭建私有区块链群的方法
- 下载ganache软件
官网地址是：https://www.trufflesuite.com/ganache
软件下载地址是：https://github.com/trufflesuite/ganache/releases
下载ganache-2.5.4-linux-x86_64.AppImage
双击打开
点击quickstart或者new workspace
设置端口port和networkid，如下图：
点击save workspace，如图：
然后执行truffle工程里面的truffle-config.js文件，修改端口为对应的端口，例子中是9545.
就可以执行truffle migrate或者truffle console命令了，如下图：
也可以使用geth attach这个区块链，命令如下：
geth attach http://127.0.0.1:9545
如下图：
搭建一个私有链
以上的以太坊只开了一个节点，还无法模拟多个节点的协作的目的，下面就介绍怎么搭建一个多节点的私有链。要在私有网络中建立多个node组成的集群，并互相发现，产生交易。
为了在本地网络运行多个以太坊节点的实例,必须确保一下几点:
每个实例都有独立的数据目录(–datadir)
每个实例运行都有独立的端口.(eth和rpc两者都是)(–port 和 --rpcprot)
在集群的情况下, 实例之间都必须要知道彼此.
唯一的ipc通信端点,或者禁用ipc.
启动第一个节点(指定端口),运行命令和结果如下:
admin.nodeInfo.enode
如下所示：
上面的命令以命令行的(console)的方式启动了节点, 所以我们可以通过继续输入下面的命令获取节点实例的enode url。
2. 新建另一个节点
再打开一个终端,初始化第二个节点：
geth --datadir "./myblockchain1" init genesis.json
如下：
3. 启动第二个节点
执行如下命令：
geth --rpcaddr "127.0.0.1" --datadir ./myblockchain1 --rpcapi "db,eth,net,web3,admin,personal" --networkid 5777 --port 61911 --rpcport "7546" --bootnodes "enode://88017819fba64041dbff876e16c3dc4df96ef42ba194e2a7c127999501994da08db824a2a9200eca7d38d713a3a15ecc70ef9c3c30384b47688a42d943af14ac@127.0.0.1:30303?discport=52408" console
上面的命令中,–bootndoes 是设置当前节点启动后,直接通过设置–bootndoes 的值来链接第一个节点, --bootnoedes 的值可以通过在第一个节的命令行中,输入:admin.nodeInfo.enode命令打印出来.
也可以不设置 --bootnodes, 直接启动,启动后进入命令行, 通过命令admin.addPeer(enodeUrlOfFirst Instance)把它作为一个peer添加进来.
为了确认链接成功,第二个节点输入:
admin.nodeInfo
如下：
也可以输入如下命令连接另一个节点：
admin.addPeer("enode:公有链地址@IP地址:30303")
第一个节点输入：
net.peerCount
admin.peers
从得到的结果可以看出,第一个节点有1个peer链接, 链接的node id为:
“88017819fba64041dbff876e16c3dc4df96ef42ba194e2a7c127999501994da08db824a2a9200eca7d38d713a3a15ecc70ef9c3c30384b47688a42d943af14ac”
这个id,正好就是第二个节点的id.
按照这样的方式继续扩展,可以非常容易就可以建立本地节点集群.这些工作都可以写成脚本代码来完成, 里面还可以包含创建账户,挖矿等…
请参考:https://github.com/ethersphere/eth-utils下的gethcluster.sh脚本,以及README中的使用方法和示例.
链接成功后,使用我们在上一篇文章中挖矿的账户,向第二个节点发送 “ether”(以太币的货币单位,还有一种叫"Wei",基本上这些货币单位都是用一些牛逼的人的名字来命名的).
首先查看第二个节点的Wei数量和整个网络的区块号,还有接收货币的账号id:
> eth.getBalance(eth.accounts[0])
138000000000000000000
> eth.blockNumber
44
> eth.accounts[0]
"0xde6dbf1967bf7a848f22862f1343a720647fc3fa"
>
在第一个节点命令行中,执行下面的操作：
> personal.unlockAccount(eth.accounts[0], "password")
true
> eth.sendTransaction({from: "0xde6dbf1967bf7a848f22862f1343a720647fc3fa", to: "0x3d9c81058d17ba699568241649912c60d7083f9d", value: web3.toWei(1, "ether")})
"0x7222e34a5d7ff6fe4f932a5703b66fa42d34b3b4825d0d16993dfe8bc3eef220"
>
eth.sendTransaction就是执行发送以太币的操作, 参数from, to分别是发送账户和接收账户, web3.toWei(1, “ether”)是将1单位"ether"转换为相应的"Wei"数量.
然后执行挖矿(这里我也不理解,为什么发送货币以后,要通过挖矿才能让交易生效)。
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