Solidity智能合約開發(fā)技術(shù)與實戰(zhàn)-以太坊和智能合約

以太坊Solidity智能合約開發(fā)教程以太坊和智能合約學前提示在區(qū)塊鏈的發(fā)展歷程中，以太坊的誕生具有里程碑式的意義。它意味著區(qū)塊鏈技術(shù)不但可以實現(xiàn)數(shù)字貨幣，還可以將現(xiàn)實生活中的合約上鏈，從而打造言出必行的高度互信的體系。知識要點2.1以太坊的發(fā)展歷史與特色2.2以太坊的工作原理2.3搭建以太坊私有鏈2.1以太坊的發(fā)展歷史與特色2.1.1以太坊的誕生和發(fā)展2.1.2以太坊與比特幣系統(tǒng)的對比2.1.1以太坊的誕生和發(fā)展以太坊的創(chuàng)始人維塔利克·布特林（VitalikButerin，人稱V神）在區(qū)塊鏈界可以說是僅次于中本聰?shù)膫髌嫒宋铩?．以太坊的誕生2013年末，維塔利克發(fā)布了以太坊（Ethereum）初版白皮書，吸引到一批認可以太坊理念的合作伙伴，啟動了項目。2014年，以太坊陸續(xù)發(fā)布了幾個版本的測試網(wǎng)絡(luò)，從POC3、POC4、POC5到POC6，并且發(fā)起了為期42天的以太幣預售，共募集到3531個比特幣，按照當時的比特幣匯率，相當于1843萬美元。2015年7月，以太坊網(wǎng)絡(luò)正式發(fā)布了，標志著以太坊區(qū)塊鏈上線運行了。2．以太坊的4個發(fā)展階段（1）邊境（Frontier）（2）家園（Homestead）（3）大都會（Metropolis）（4）寧靜（Serenity）3．DeFiDeFi（decentralizedfinance，去中心化的金融）是近來區(qū)塊鏈領(lǐng)域非?；鸬囊粋€名詞。大多數(shù)的DeFi應用程序都構(gòu)建在以太坊網(wǎng)絡(luò)上。以太坊的創(chuàng)始人維塔利克·布特林早在2013年發(fā)表的《以太坊白皮書》中就重點論述了一些復雜的去中心化金融應用案例。目前比較流行的DeFi應用包括去中心化的交易所（DEXs）穩(wěn)定幣（Stablecoins）借貸平臺WBTC預測市場4．以太坊和Solidity語言在國際、國內(nèi)的發(fā)展和應用情況2021年2月5日，中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院（賽迪研究院）發(fā)布第22期賽迪全球公有鏈技術(shù)評估指數(shù)，對全球37條知名公有鏈從技術(shù)維度進行綜合評估并給出排名。在排行榜中，以太坊以總指數(shù)140.5位居綜合排名第2名。其中應用性和創(chuàng)新力評分都位居第1。以太坊在國際上得到廣泛的應用，在國內(nèi)的應用并不火熱（1）國內(nèi)的區(qū)塊鏈技術(shù)尚處于科普和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段，真正落地應用的區(qū)塊鏈項目還并不是非常多，應用場景相對有限。（2）數(shù)字貨幣的應用在國內(nèi)并不普及，而部署和運行以太坊應用都需要花費以太幣，這也給以太坊在國內(nèi)的落地應用造成影響。（3）在區(qū)塊鏈的發(fā)展過程中，國家更重視和鼓勵使用自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。在這樣的大環(huán)境下，從事區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)的公司，更愿意從零開始使用自主研發(fā)的技術(shù)開發(fā)區(qū)塊鏈應用。例如，螞蟻區(qū)塊鏈的專利申請數(shù)連續(xù)三年全球第一。在國內(nèi)Solidity語言的主要應用場景（1）基于以太坊私有鏈開發(fā)智能合約應用。從而在企業(yè)內(nèi)部應用區(qū)塊鏈技術(shù)。（2）一些BaaS平臺支持使用Solidity作為智能合約開發(fā)語言。BaaS（BlockchainasaService，區(qū)塊鏈即服務(wù)）將區(qū)塊鏈框架嵌入云計算平臺，為開發(fā)者提供便捷、高性能的區(qū)塊鏈開發(fā)環(huán)境和配套服務(wù)。例如阿里云的螞蟻區(qū)塊鏈合約平臺支持使用Solidity語言來實現(xiàn)合約的編寫和編譯。（3）很多區(qū)塊鏈應用涉及跨境合作，如果需要對接的境外區(qū)塊鏈應用基于以太坊，則在合作開發(fā)的過程中也需要使用Solidity語言開發(fā)基于以太坊的智能合約。2.1.2以太坊與比特幣系統(tǒng)的對比都屬于公有鏈，開放源代碼，任何人都可以參與挖礦。數(shù)字貨幣不是以太坊系統(tǒng)的全部以太坊還有一個最大的特點，就是它是一個開放的開發(fā)平臺，每個人都可以在以太坊平臺中部署自己的應用。這一點與安卓系統(tǒng)很類似。2.2以太坊的工作原理2.2.1以太坊節(jié)點2.2.2以太坊的狀態(tài)機2.2.3以太坊網(wǎng)絡(luò)的總體架構(gòu)2.2.4DApp2.2.5DApp瀏覽器2.2.6以太坊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與存儲方式2.2.7以太坊的分叉2.2.8Gas和以太幣2.2.9以太坊賬戶、錢包和交易2.2.10以太坊的PoS共識算法2.2.1以太坊節(jié)點以太坊網(wǎng)絡(luò)由世界各地的以太坊節(jié)點組成，號稱是“世界計算機”，截止2020年5月，以太坊在全球共有7,451個活動主網(wǎng)節(jié)點?？梢哉f以太坊是一個開源的、永不停機的、遍布全球的基礎(chǔ)計算設(shè)施。以太坊客戶端軟件以太坊節(jié)點計算機上需要安裝以太坊客戶端軟件。比較知名的以太坊客戶端軟件是GO語言版本的客戶端軟件Geth。保存以太坊網(wǎng)絡(luò)的區(qū)塊數(shù)據(jù)根據(jù)保存區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的多少，可以將以太坊節(jié)點分為全節(jié)點和輕節(jié)點兩種類型。全節(jié)點指存儲了從創(chuàng)世區(qū)塊到最新區(qū)塊的所有區(qū)塊數(shù)據(jù)的節(jié)點，這些區(qū)塊中包含了所有的以太坊歷史交易記錄。通常礦工的節(jié)點都是全節(jié)點；輕節(jié)點只包含區(qū)塊頭形成的鏈，為節(jié)省空間，不保存區(qū)塊體。輕節(jié)點主要用于電子錢包，電子錢包通常安裝在瀏覽器或手機中，不可能存儲整個區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)，因此只能采用輕量級的輕節(jié)點。當輕節(jié)點需要獲取本地沒有的數(shù)據(jù)時，可以向網(wǎng)絡(luò)中的全節(jié)點發(fā)出請求。輕節(jié)點的優(yōu)勢在于可以快速的啟動和運行，比較適合運行在計算能力和存儲空間都有限的設(shè)備上，例如手機。2.2.2以太坊的狀態(tài)機本質(zhì)上，以太坊是一個基于交易的狀態(tài)機。1．什么是狀態(tài)機2．以太坊狀態(tài)機

1．什么是狀態(tài)機涉及狀態(tài)機的4個概念（1）狀態(tài)（State）：比如自動門的Open和Close狀態(tài)；（2）事件（Event）：指執(zhí)行某個操作，例如對于自動門而言，按下開門按鈕或走到門前（對于自動感知的自動門）就是一個事件；（3）動作（Action），指觸發(fā)事件后所執(zhí)行的動作。例如按下開門按鈕會執(zhí)行開門的動作。在編寫程序時可以通過函數(shù)執(zhí)行動作。（4）狀態(tài)的變換（Transition），指從一個狀態(tài)切換到另一個狀態(tài)的過程。例如開門和關(guān)門的過程就是變換。2．以太坊狀態(tài)機在以太坊狀態(tài)機中，前面提到的4個概念具體體現(xiàn)如下（1）狀態(tài)（State）：以太坊網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是一個比較抽象的表述，實際上它是由以太坊中所有賬戶的狀態(tài)組成的。（2）事件（Event）：指太坊網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的交易，比如賬戶A轉(zhuǎn)賬1個以太幣到賬戶B，就會導致賬戶A和賬戶B的狀態(tài)變化。（3）動作（Action）：指以太坊賬戶之間發(fā)生的轉(zhuǎn)賬操作。（4）狀態(tài)的變換（Transition）：指以太坊交易的過程。2.2.3以太坊網(wǎng)絡(luò)的總體架構(gòu)以太坊的總體架構(gòu)可以分為存儲層、網(wǎng)絡(luò)層、合約層和應用層（1）存儲層，實現(xiàn)以太坊數(shù)據(jù)的存儲

以太坊數(shù)據(jù)存儲在LevelDB數(shù)據(jù)庫中。LevelDB是Google推出的非常高效的鍵值對數(shù)據(jù)庫，目前能夠支持十億級別的數(shù)據(jù)量，而且還可以在此基礎(chǔ)上保持非常高的性能。以太坊中共有3個LevelDB數(shù)據(jù)庫，分別是BlockDB、StateDB和ExtrasDB。BlockDB用于保存區(qū)塊的主體內(nèi)容，包括區(qū)塊頭和區(qū)塊體；StateDB保存了賬戶的狀態(tài)數(shù)據(jù)；ExtrasDB保存了收據(jù)信息和其他輔助信息。

事件是以太坊網(wǎng)絡(luò)用于實現(xiàn)鏈內(nèi)、鏈外之間的溝通而建立機制。以太坊的日志代表對事件的存儲。本書將在第7章中介紹以太坊的事件和日志。區(qū)塊以太坊的區(qū)塊同樣由區(qū)塊頭和區(qū)塊體組成，區(qū)塊中使用類似Merkle樹的MPT樹來存儲交易數(shù)據(jù)。本書將在2.2.6節(jié)中介紹以太坊的區(qū)塊結(jié)構(gòu)。特性與比特幣系統(tǒng)一樣，以太坊區(qū)塊鏈也需要借助非對稱加密算法和數(shù)字簽名來實現(xiàn)防篡改、不可抵賴等特性，并且將區(qū)塊串聯(lián)成區(qū)塊鏈。（2）網(wǎng)絡(luò)層用于實現(xiàn)以太坊的網(wǎng)絡(luò)通信。作為區(qū)塊鏈項目的基本特征，以太坊基于P2P網(wǎng)絡(luò)。以太坊可以通過HTTP、RPC、LES、ETH和Wisper等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。除HTTP外，其他幾個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡要說明如下：?RPC（RemoteProcedureCallProtocol，遠程過程調(diào)用協(xié)議）：是進程間調(diào)用的常用方式。RPC調(diào)用的過程如圖2-5所示。?LES（LightEthereumSubprotocol，以太坊客戶端的輕量級的子協(xié)議）：規(guī)定只需要下載區(qū)塊頭，其他詳細信息可以按需獲取。?RLPX：以太坊的底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議套件，包括P2P加密通信，節(jié)點發(fā)現(xiàn)等功能。?Whisper：一種簡單的基于點對點身份的消息傳遞系統(tǒng)。RPC調(diào)用的過程（3）合約層在以太坊的合約層中，有一個很重要的概念——EVM（EthereumVirtualMachinecode，以太坊虛擬機代碼）。EVM所謂虛擬機是通過軟件模擬一個具有完整硬件系統(tǒng)功能的獨立運行的計算機系統(tǒng)。因為以太坊是分布式系統(tǒng)，全網(wǎng)由很多節(jié)點組成，這些節(jié)點的操作系統(tǒng)可能各不相同。與比特幣節(jié)點不同，以太坊節(jié)點上需要運行智能合約，而且必須滿足這樣的前提條件：“在任何操作系統(tǒng)的節(jié)點下，在任何情況下，運行同一個智能合約必須得到相同的結(jié)果?！盓VM可以在各種操作系統(tǒng)上安裝和運行，從而為智能合約提供一個一致的、穩(wěn)定的運行環(huán)境。也就是說，在以太坊網(wǎng)絡(luò)中，智能合約運行在EVM之上，通過API接口服務(wù)與EVM對接。EVM字節(jié)碼Solidity程序并不是EVM可以理解的語言。EVM有自己的專屬語言，即“EVM字節(jié)碼”，而Solidity是便于程序員閱讀、理解和使用的高級語言。當編譯Solidity程序時，會將Solidity程序轉(zhuǎn)換成EVM字節(jié)碼，然后在EVM上運行。EVM和智能合約的關(guān)系（4）應用層智能合約只是一些腳本程序，只實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，沒有用戶界面。因此，要想讓普通用戶使用智能合約，就需要有應用層的存在。應用層由基于智能合約的以太坊應用（DApp）組成。在DApp中，可以通過Web3.js來調(diào)用智能合約。2.2.4節(jié)將介紹DApp的基本情況。2.2.4DAppDApp是DecentralizationApplication的縮寫，即去中心化應用。去中心化正是區(qū)塊鏈技術(shù)的核心思想。因此，也可以將DApp理解為區(qū)塊鏈的客戶端應用。1．Swarm一個分布式存儲平臺以及內(nèi)容分發(fā)服務(wù)，它的最主要目標是為以太坊DApp代碼、數(shù)據(jù)以及區(qū)塊數(shù)據(jù)提供一個足夠去中心化以及足夠重復的存儲機制。它將文件存放在以太坊客戶端節(jié)點的存儲空間里，并且獎勵給客戶端相應的費用（以太幣）。2．WhisperWhisper是一個簡單的基于點對點身份的消息傳遞系統(tǒng)，是一個結(jié)合了分布式哈希表(DHT)和P2P通信技術(shù)、用來實現(xiàn)以太坊節(jié)點之間通信的協(xié)議。通過Whisper協(xié)議，以太坊節(jié)點可以將信息發(fā)送給某個特定節(jié)點，或者通過附加在信息中的標簽、主題將信息發(fā)送給多個節(jié)點，主要用于大規(guī)模的點對點數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、信號協(xié)商、最小傳輸通信、完全隱私保護的DApp而設(shè)計的。3．MetaMaskMetaMask是個開源的以太坊錢包，可以在Chrome和Firefox等瀏覽器安裝MetaMask插件，從而方便地管理自己的以太坊數(shù)字資產(chǎn)。4．DAIDAI是第一個完全去中心化的穩(wěn)定貨幣。它基于一套自動的智能合約系統(tǒng)，可以根據(jù)市場的環(huán)境動態(tài)調(diào)整，并保證Dai的穩(wěn)定性，一個Dai價值一美元。5．CryptoKitties收藏和養(yǎng)育數(shù)字貓的游戲，上線之初即廣受喜愛，一度造成以太坊網(wǎng)絡(luò)的擁堵。6．SelfKey一個基于區(qū)塊鏈的數(shù)字身份系統(tǒng)，它允許個人和公司真正擁有、并且可以控制和管理自己的數(shù)字身份。7．StatusStatus是一個為安卓和iOS開發(fā)的開源輕客戶端，包括一個聊天（messenger）系統(tǒng)和一個瀏覽器，為智能手機用戶使用DApp提供一個入口，同時為DApp開發(fā)者獲得新用戶提供了一個簡單途徑。8．GitcoinGitcoin是一個基于以太坊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的去中心化協(xié)作平臺。其核心功能是采用二階投票的方式對項目進行眾籌。9．TheDAODAO（DecentralizedAutonomousOrganization，去中心化的自治組織）是用投票的方式來管理的眾籌資金，而這筆資金全部用于投資和支持以太坊的開發(fā)項目。TheDAO籌集到了1170萬以太幣（價值約2.45億美元）。2.2.5DApp瀏覽器1．DApp瀏覽器的工作原理2．常用DApp瀏覽器1．DApp瀏覽器的工作原理DApp瀏覽器的底層框架2．常用DApp瀏覽器MistMetaMaskCoinbaseWalletTrustWalletimTokenStatusCipher2.2.6以太坊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與存儲方式?狀態(tài)數(shù)據(jù)：以太坊賬戶相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。以太坊使用StateDB存儲和管理賬戶，每個賬戶都是一個StateObject。?區(qū)塊鏈：區(qū)塊鏈是以太坊的核心數(shù)據(jù)。與比特幣區(qū)塊類似，以太坊的區(qū)塊也由區(qū)塊頭和區(qū)塊體組成。?底層數(shù)據(jù)：存儲全部的以太坊數(shù)據(jù)。以太坊的底層數(shù)據(jù)以鍵值對的形式存儲在LevelDB中。以太坊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存儲方式1．狀態(tài)數(shù)據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)以MPT樹的形式存儲在StateDB中。MPT是MerklePatriciaTrie的縮寫，它是集成兼具MerkleTree和PatriciaTree特點的一種新型樹狀結(jié)構(gòu)。MPT樹的特點如下：?可以存儲任意長度的鍵值對。?具備Merkle樹的特性，可以用于階段的快速校驗。?能夠很快根據(jù)鍵查詢到對應的值。MPT樹包含shortNode、fullNode、valueNode和hashNode等4種類型的節(jié)點。shortNode和fullNode是枝干節(jié)點，可以有子節(jié)點，shortNode只有一個子節(jié)點；而fullNode有多個子節(jié)點，這些子節(jié)點擁有相同的鍵前綴。valueNode和hashNode是葉子節(jié)點，valueNode用于存儲數(shù)據(jù)，值為從root到當前節(jié)點的路徑上所有節(jié)點的鍵之和；hashNode用于存儲數(shù)據(jù)庫中其他節(jié)點的哈希。2．區(qū)塊鏈區(qū)塊頭由如下字段組成?ParentHash：父區(qū)塊的哈希值。?CoinBase：幣基地址，也就是挖出區(qū)塊的礦工的賬戶地址。?UncleHash：叔區(qū)塊的哈希值。?Root：StateDB中MPT樹的根哈希。MPT樹中存儲著所有以太坊賬戶的數(shù)據(jù)。?TxHash：記錄所有交易數(shù)據(jù)的MPT樹的根哈希。?ReceiptHash：記錄所有收據(jù)數(shù)據(jù)的MPT樹的根哈希。收據(jù)是交易概要信息，包括交易被哪個區(qū)塊打包了、這筆交易最終花費了多少gas、以及執(zhí)行交易時創(chuàng)建的一些日志等。?Bloom：用于快速搜索和判斷一個日志是否存在于收據(jù)MPT樹中的數(shù)據(jù)。?Difficulty：工作量證明共識算法中的挖礦難度系數(shù)。?Nonce：記錄發(fā)起交易的賬戶已執(zhí)行交易總數(shù)。和mixHash結(jié)合在一起，相當于挖礦的隨機數(shù)。?Number：區(qū)塊號。?Time：生成區(qū)塊的時間戳。?GasLimit：區(qū)塊中包含的所有交易所消耗的Gas的理論上限。?GasUsed：區(qū)塊中所有交易所消耗的Gas總量。?extraData：留給區(qū)塊的創(chuàng)建者，記錄該區(qū)塊的一些自定義的信息。長度小于32字節(jié)。以太坊的交易由如下的字段組成：??GasPrice：Gas的價格，單位為wei。GasPrice越高，會越優(yōu)先被礦工打包。?GasLimit：Gas的上限。?Recipient：交易收據(jù)。?Amount：交易的金額。?Payload：交易攜帶的數(shù)據(jù)。?V，R，S：交易的簽名數(shù)據(jù)。2.2.7以太坊的分叉在以太坊的發(fā)展過程中，出于不斷完善算法和應用的考慮，進行了多次硬分叉。所謂硬分叉指區(qū)塊鏈發(fā)生永久性分歧而造成的分叉。比如，新版本發(fā)布后，部分沒有升級的節(jié)點無法驗證已經(jīng)升級的節(jié)點所產(chǎn)生的區(qū)塊。以太坊硬分叉意味著以太坊底層協(xié)議的改變，繼續(xù)使用以太坊的用戶都需要升級以太坊客戶端，從而兼容新的版本。DAOTHEDAO（DecentralizedAutonomousOrganization，去中心化自治組織）是以太坊上的一個眾籌項目，是以太坊創(chuàng)始人維塔利克˙布特林提出的概念。THEDAO總共籌到了超過1200萬個以太幣，占當時以太幣總量的14%，按當時的市價計算超過1.5億美金，參與眾籌的人數(shù)超過11000人。THEDAO的成功吸引了黑客的關(guān)注，黑客利用DAO代碼中的遞歸漏洞不停地從THEDAO的資金池里分離資產(chǎn)。此次攻擊造成以太坊的價格暴跌。為了挽回損失，以太坊決定采取硬分叉，把所有的資金都退回去，投資者不會有什么損失，而且不需要回滾。2.2.8Gas和以太幣以太坊的手續(xù)費有一個很特別的名詞——Gas（燃料）。Gas的直譯為燃氣，就好像開動汽車需要耗費燃料一樣，Gas就是以太坊網(wǎng)絡(luò)運轉(zhuǎn)的燃料。除了ETH和Wei其他的以太幣單位以太幣單位別

名與Wei的換算公式KweiBabbage1Kwei=1000WeiMweiLovelace1Mwei=106WeiGweiShannon1Mwei=109WeiMicroetherSzabo1Microether=1012WeiMillietherFinney1Millietherr=1015WeiGas的價值可以通過以太幣來衡量比特幣的匯率為1個以太幣≈$500GasLimit指定一個智能合約的燃料上限。Gas本身也可以理解成以太坊手續(xù)費的單位，類似于標識汽油容量的“升”?？梢哉f本次操作的手續(xù)費是幾個Gas，GasLimit指定是用戶愿意為執(zhí)行某個操作或確認交易支付的最大Gas量（最少為21,000個Gas）。不同時期、不同的操作都可以設(shè)置不同的GasLimit。GasPrice指用戶愿意花費于每個Gas單位的價錢，單位為Gwei。1Gwei≈0.00000002ETH，因此可以得到執(zhí)行一次以太坊操作的最少手續(xù)費可以按如下公式計算：最少手續(xù)費=GasLimit×GasPrice=21,000×0.00000002ETH=0.00042ETH如果按照1ETH≈$500的匯率計算，執(zhí)行一次以太坊操作的最少手續(xù)費約為$0.21。以太坊智能合約Solidity操作消耗Gas的情況操

作消耗Gas的情況在智能合約內(nèi)部調(diào)用view/pure的函數(shù)。關(guān)于view/pure的含義將在第5章介紹。view標識函數(shù)不向區(qū)塊鏈上寫入數(shù)據(jù)，只讀取數(shù)據(jù)；pure標識函數(shù)不讀寫區(qū)塊鏈約幾十個Gas在智能合約內(nèi)部調(diào)用向區(qū)塊鏈上寫入數(shù)據(jù)的函數(shù)約幾百個Gas從智能合約外部調(diào)用view/pure的函數(shù)約2000~3000個Gas從智能合約外部調(diào)用向區(qū)塊鏈上寫入數(shù)據(jù)的函數(shù)約3000~4000個Gas向區(qū)塊鏈上寫入一個uint數(shù)據(jù)約20000多個Gas在區(qū)塊鏈上修改一個定長數(shù)組元素的值約20000多個Gas在區(qū)塊鏈上向一個map中插入一個元素約20000多個Gas在區(qū)塊鏈上向一個變長數(shù)組中push一個元素約40000多個Gas在進行智能合約編程的過程中，注意以下幾點可以減少Gas的消耗：?盡量不要向區(qū)塊鏈上寫入數(shù)據(jù)；?如果不是必要，不要在區(qū)塊鏈上使用變長數(shù)組；?盡量減少外部調(diào)用。2.2.9以太坊賬戶、錢包和交易1．賬戶在以太坊網(wǎng)絡(luò)中，賬戶用來存放以太幣。以太坊支持外部賬戶和合約賬戶2種賬戶。外部賬戶可以被一個以太坊用戶所擁有，在創(chuàng)建賬戶時可以生成一個私鑰，只有提供私鑰才能控制外部賬戶。用戶可以從一個外部賬戶轉(zhuǎn)賬至另一個外部賬戶，也可以在執(zhí)行智能合約時按照合約的規(guī)定向合約賬戶轉(zhuǎn)賬。合約賬戶與智能合約的代碼相關(guān)聯(lián)。可以指定執(zhí)行某段代碼的用戶需要向合約賬戶轉(zhuǎn)賬，也可以從其他合約賬戶中進行轉(zhuǎn)賬。2．錢包要方便地對賬戶進行管理和操作還需要借助錢包。錢包可以是瀏覽器的一個插件，也可以是一個Windows應用程序或者手機App。3．交易在以太坊網(wǎng)絡(luò)中，交易并不單純指轉(zhuǎn)賬。嚴格地說，交易指一個數(shù)據(jù)包在區(qū)塊鏈上從一個外部賬戶發(fā)送至另一個賬戶的過程。這個數(shù)據(jù)包必須由發(fā)送者使用私鑰進行簽名，交易數(shù)據(jù)包中包含一組消息。2.2.10以太坊的POS共識算法POS類似于股東機制。擁有的股份越多，獲得記賬權(quán)的幾率越大。可以通過一個叫做幣齡的概念來衡量股權(quán)的多少，每個幣每天產(chǎn)生一個幣齡。假設(shè)小明持有1個以太幣，共持有100天，那么他的幣齡就是100；假設(shè)小紅持有10個以太幣，共持有5天，她的幣齡就是50。盡管小明只有一個以太幣，但他持有的時間久，因此比持有10個以太幣的小紅具有優(yōu)先的記賬權(quán)。每發(fā)現(xiàn)一個POS區(qū)塊，礦工的幣齡將被清0。這可以防止擁有以太幣多的人總能獲得記賬權(quán)。2.3搭建以太坊私有鏈2.3.1搭建測試環(huán)境2.3.2安裝以太坊客戶端Geth2.3.3初始化創(chuàng)世區(qū)塊2.3.4創(chuàng)建開發(fā)者賬戶2.3.5以開發(fā)者模式啟動私有鏈2.3.6私有鏈賬戶管理2.3.7在私有鏈中挖礦2.3.8轉(zhuǎn)帳操作2.3.1搭建測試環(huán)境1．安裝OracleVirtualBox訪問OracleVirtualBox的官網(wǎng)可以下載最新的安裝包。/2．在OracleVirtualBox中安裝CentOS虛擬機新建虛擬電腦對話框

“設(shè)置內(nèi)存大小”對話框

新建的CentOS虛擬機

設(shè)置虛擬機的存儲屬性選中提前準備好的CentOS7安裝光盤鏡像查看CentOS的版本信息3．設(shè)置CentOS虛擬機的靜態(tài)IP地址首先打開VirtualBox，右擊CentOS虛擬機圖標，在快捷菜單中選擇“設(shè)置”打開“虛擬機設(shè)置”窗口。在左側(cè)窗格中選中“網(wǎng)絡(luò)”，在右側(cè)的“網(wǎng)卡1”選項卡中，選中“啟用網(wǎng)絡(luò)連接”復選框，然后將連接方式選擇為“橋接網(wǎng)卡”，在“網(wǎng)卡2”選項卡中，選中“啟用網(wǎng)絡(luò)連接”復選框，然后將連接方式選擇為“網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）”，最后單擊OK按鈕。查看CentOS系統(tǒng)的網(wǎng)卡名字默認的網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)cd/etc/sysconfig/network-scriptsviifcfg-enp0s3設(shè)置如下的配置項?將BOOTPROTO設(shè)置為static，表示使用靜態(tài)IP地址。默認值為dhcp，表示使用由系統(tǒng)分配的動態(tài)IP地址。?新增IPADDR=01，設(shè)置虛擬機的靜態(tài)IP地址為01。讀者需要根據(jù)自己的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行設(shè)置。?設(shè)置NETMASK為子網(wǎng)掩碼，通常為。?設(shè)置GATEWAY為網(wǎng)關(guān)的IP地址，讀者需要根據(jù)自己的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行設(shè)置。?將ONBOOT設(shè)置為yes，表示網(wǎng)卡啟動方式為開機啟動。4．設(shè)置CentOS虛擬機的主機名執(zhí)行以下命令可以將CentOS虛擬機的主機名設(shè)置為centos1：hostnamectlset-hostnamecentos1執(zhí)行下面命令可以查看主機名。hostnamectlstatus從Windows下可能會ping不通。原因是需要安裝Sambayuminstallsamba然后啟動nmb服務(wù)：systemctlstartnmbsystemctlenablenmb配置并重啟防火墻：firewall-cmd--permanent--zone=public--add-service=sambafirewall-cmd--reload5．使用Putty工具遠程連接CentOS虛擬機Putty是一款免費的基于SSH和Telnet遠程連接工具。訪問如下網(wǎng)址可以下載Putty。.uk/~sgtatham/putty/Putty配置窗口Putty終端窗口

安裝openssh組件yuminstallopenssh-server然后啟動sshd服務(wù)并關(guān)閉防火墻：systemctlrestartsshdsystemctldisablefirewalld打開“虛擬機設(shè)置”窗口在左側(cè)窗格中選中“網(wǎng)絡(luò)”，在右側(cè)的網(wǎng)卡2選項卡中，選中“啟用網(wǎng)絡(luò)連接”復選框，將連接方式選擇為“僅主機（Host-Only）網(wǎng)絡(luò)”，然后單擊OK按鈕。配置好后，可以在宿主機（安裝VirtualBox的計算機）中可以看到一個名稱為VirtualBoxHost-OnlyEthernetAdapter的虛擬網(wǎng)絡(luò)連接。查看虛擬連接的IP地址ifcfg-enp0s8的內(nèi)容如下TYPE=EthernetPROXY_METHOD=noneBROWSER_ONLY=noBOOTPROTO=staticIPADDR=00NETMASK=DNS1=0DNS2=GATEWAY=DEFROUTE=yesIPV4_FAILURE_FATAL=noIPV6INIT=yesIPV6_AUTOCONF=yesIPV6_DEFROUTE=yesIPV6_FAILURE_FATAL=noIPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacyNAME=enp0s8UUID=b86ee2d0-57a8-4e49-8eaf-803edd59d4dfDEVICE=enp0s8ONBOOT=yes重啟network服務(wù)，應用新的網(wǎng)絡(luò)配置systemctlrestartnetworkPutty配置窗口Putty終端窗口如果Putty不能連接到CentOS，可以執(zhí)行下面命令安裝openssh組件yuminstallopenssh-server然后啟動sshd服務(wù)并關(guān)閉防火墻：systemctlrestartsshdsystemctldisablefirewalld6．使用WinSCP工具在宿主機與CentOS服務(wù)器之間傳輸文件可以通過下面的網(wǎng)址下載WinSCP。/WinSCP登錄對話框WinSCP主窗口7．在CentOS虛擬機上搭建網(wǎng)站首先執(zhí)行如下命令安裝Apache。yum-yinstallhttpd執(zhí)行下面的命令啟動Apache服務(wù)。systemctlstarthttpd執(zhí)行下面的命令設(shè)置開機自動啟動Apache服務(wù)。systemctlenablehttpdApache的網(wǎng)站根目錄為/var/www/html。在下面創(chuàng)建一個index.html<html><body><h1>HelloWorld!</body></html>

瀏覽CentOS虛擬機中部署的網(wǎng)頁8．在CentOS虛擬機上安裝圖形化界面首先執(zhí)行下面的命令，安裝XWindows。yumgroupinstall"XWindowSystem"執(zhí)行下面命令，安裝GNOME桌面。yumgroupinstall-y"GNOMEDesktop"在VirtualBox虛擬機終端中執(zhí)行下面命令啟動桌面init5登錄后的CentOS圖形界面2.3.2安裝以太坊客戶端Geth（1）安裝Golang；（2）安裝gcc；（3）設(shè)置下載代理；（4）下載GO版本的以太坊源碼；（5）安裝以太坊節(jié)點。1．安裝GolangGO語言中文網(wǎng)的下載頁面網(wǎng)址如下：/dl執(zhí)行下面的命令，下載最新版本的Golangcd/usr/local/wget/dl/golang/go1.15.3.linux-amd64.tar.gz安裝wgetyuminstall-ywget（2）解壓縮GO語言版本的以太坊源碼到/root目錄tar-C/root-xzfgo1.15.3.linux-amd64.tar.gz（3）設(shè)置GO語言的環(huán)境變量。cd/rootvi~/.bashrc在vi編輯器中添加如下代碼exportGOPATH=/root/GoexportGOROOT=/root/goexportPATH=$PATH:$GOROOT/bin保存退出后，執(zhí)行下面的命令編譯.bashrc文件source~/.bashrc查看GO語言的版本goversion如果輸出如下信息，則說明安裝成功。

goversiongo1.15.3linux/amd642．安裝gccgcc（GNUCompilerCollection，GNU編譯器套件）是由GNU開發(fā)的編程語言譯器。GNU編譯器套件包括C、C++、

Objective-C、

Fortran、Java、Ada和Go語言前端，也包括了這些語言的庫。在編譯以太坊的GO語言源代碼時需要依賴gcc。因此需要執(zhí)行以下命令提前安裝。yum-yinstallgccgcc-c++kernel-devel3．設(shè)置下載代理在安裝以太坊節(jié)點的過程中，需要從一些境外服務(wù)器下載一些組件，為了保證安裝過程順利進行，需要設(shè)置下載代理。有效的下載代理經(jīng)常變化，筆者使用的是。設(shè)置下載代理的命令如下：goenv-wGOPROXY=4．下載GO版本的以太坊源碼cd/usr/localgitclone/ethereum/go-ethereumGitGit是目前應用最廣泛的分布式版本控系統(tǒng)，利用Git可以記錄程序或文檔的不同版本，也就是記錄每一次對文件的改動。如果沒有安裝git，可以執(zhí)行下面的命令安裝：yuminstall-ygit5．安裝GO版本的以太坊源碼對源碼進行編譯的命令如下：cdgo-ethereummakegethGeth被安裝在/usr/local/go-ethereum/目錄下。執(zhí)行下面的命令編輯~/.bash_profile文件。vi~/.bash_profile在~/.bash_profile文件的最后添加如下代碼exportPATH=$PATH:/usr/local/go-ethereum/build/bin

保存并退出后執(zhí)行下面的命令使~/.bash_profile文件的內(nèi)容生效。

source~/.bash_profile查看Geth的版本gethversion返回結(jié)果：GethVersion:1.9.24-unstableGitCommit:97fc1c3b1d054a1345934e18fa6c3489e9119666GitCommitDate:20201105Architecture:amd64ProtocolVersions:[656463]GoVersion:go1.15.3OperatingSystem:linuxGOPATH=/root/GoGOROOT=/root/go2.3.3初始化創(chuàng)世區(qū)塊{"config":{"chainId":100,"homesteadBlock":0,"eip155Block":0,"eip158Block":0},"coinbase":"0x0000000000000000000000000000000000000000","difficulty":"0x40000","extraData":"","gasLimit":"0xffffffff","nonce":"0x0000000000000042","mixhash":"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000","parentHash":"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000","timestamp":"0x00","alloc":{}}{"config":{"chainId":10,"homesteadBlock":0,"eip155Block":0,"eip158Block":0},"alloc":{},"coinbase":"0x0000000000000000000000000000000000000000","difficulty":"0x02000000","extraData":"","gasLimit":"0x2fefd8","nonce":"0x0000000000000042","mixhash":"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000","parentHash":"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000","timestamp":"0x00"}genesis.json中的參數(shù)參數(shù)說明chainId以太坊區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)Id。以太網(wǎng)主鏈的chainid為1，此處只要不與主鏈沖突即可homesteadBlock發(fā)布以太坊Homestead版本時的區(qū)塊高度eip155BlockEIP155HFblock，以太坊于2016年增加的，用于防重放攻擊，即防止測試網(wǎng)中的代幣發(fā)送到主網(wǎng)中去。升級的目的在于在計算哈希值時加上簽名數(shù)據(jù)和chainIdeip158BlockEIP158HFblock，為了配合EIP155HFblock所進行的第2次升級，旨在清除狀態(tài)coinbase挖礦礦工的賬戶difficulty挖礦的難度值extraData附加信息，根據(jù)需要隨意填寫gasLimit執(zhí)行交易所需花費的Gas上限值nonce用于挖礦的隨機數(shù)mixhash與nonce配合用于挖礦，由上一個區(qū)塊的一部分生成的哈希值parentHash父區(qū)塊的哈希值，因為是創(chuàng)世塊，所以這個值是0timestamp創(chuàng)建創(chuàng)始區(qū)塊的時間戳alloc預置賬號以及賬號的以太幣數(shù)量初始化創(chuàng)世區(qū)塊cd/usr/local/go-ethereum/build/bin./geth--datadir"./ethchain"init./ethdev/genesis.json參數(shù)說明?--datadir，指定以太坊私鏈存放數(shù)據(jù)的目錄。?init，初始化創(chuàng)世區(qū)塊的命令。2.3.4創(chuàng)建開發(fā)者賬戶./geth--datadir"./ethchain"-devaccountnew參數(shù)說明如下：?--datadir，指定以太坊私鏈存放數(shù)據(jù)的目錄。?-dev，指定以開發(fā)者模式執(zhí)行命令。?accountnew，創(chuàng)建新賬戶。創(chuàng)建開發(fā)者賬戶2.3.5以開發(fā)者模式啟動私有鏈cd/usr/local/go-ethereum/build/bin./geth--datadirethchain--nodiscoverconsole2>>eth_output.log-dev--dev.period1--password'./password.txt'參數(shù)說明?--datadir：指定以太坊私鏈存放數(shù)據(jù)的目錄。?--nodiscover：指定這是一個私有鏈，不會在公網(wǎng)上被發(fā)現(xiàn)。?console：指定啟動命令行模式，可以在Geth中執(zhí)行命令。?-dev：指定以開發(fā)者模式執(zhí)行命令。?--dev.period：指定開發(fā)者模式下的挖礦周期，默認為0，指定被動挖礦模式