区块链学习之3Windows平台下以太坊私有链搭建及钱包部署和运行

2022-04-23 08:31:24

在Windows下的安装，是按着老师下发的安装教程做的。由于前面有在Ubuntu搭建的经验，所以感觉步骤大致相同，而且感觉Windows的简单一些。

一、理论知识

1.区块链中私钥、公钥和比特币地址三者的关系

1.用户首先会得到一个私钥，私钥是由程序调用操作系统自带的一个算法模块，在本地自动的生成的。
2.然后钱包这个应用会将这个私钥通过椭圆曲线算法这个矩阵相乘，得到用户的公钥。因为是与矩阵相乘，所以公钥也是矩阵，横向和纵向都是32位。
3.因为公钥十分复杂、不方便使用，所以又通过哈希函数得到了一个比特币地址（也叫钱包地址）。

2.比特币地址与传统账号的区别

1.相同点：
都是进行交易的一个支付转账的“凭证”。
2.不同点：
（1）比特币地址是由区块链网络自发生成，而传统账号地址是由第三方机构生成。
（2）通过比特币地址查询到的是所有的转账记录，而传统账号查询到的是余额。

3.为什么一开始只是转账提交成功，需要矿工挖到新的区块才能算交易成功？

网上找了找相关的文章，我觉得下面这篇理解起来好懂一点：
https://www.zxbcc.com/ad/478

上面那篇文章讲的是原理，然后用我的话总结一下结论：
我们可以把 [挖矿行为] 理解为 [争夺记账权] ，所以 [挖到矿] 就可以理解为 [记了一笔账] 。
所以当我们想要转账的时候，一开始只是把转账信息提交成功，需要挖到新的区块，把这笔转账信息记到新的区块里，相当于 [把这笔账记下] 以后，才能算真正的交易成功。

4.区块链交易过程

假设Alice要向Bob转一笔账，那么需要解决以下问题;
1.如何证明Alice有钱？
答：公钥，通过公钥哈希判断出钱包地址是Alice的。

2.如何证明现在发起交易的是Alice？
答：数字签名，验证Alice的数字签名。

3.如何防止Alice的钱被使用两次（即“双花”问题）？
答：打标签（就像火车票检票一样）

二、实验操作

1.环境准备

1.安装Win10 虚拟机

这是官方的虚拟机下载地址：
https://developer.microsoft.com/en-us/microsoft-edge/tools/vms/

然后选择VMWare的就行：

然后直接导入就好：

开机密码是 Passw0rd!。

（虚拟机里只有一个盘，C盘，所以接下来的实验都是在C盘完成的；如果用物理机的话，可以放在D盘E盘里）

2.安装Ethereum-Wallet

1.在C盘新建文件夹 Eth，专门放置以太坊开发环境：
2.把下载的Ethereum-Wallet-win64-0-8-10.zip压缩包win-unpacked解压到 C:\Eth 目录下：

3.安装geth

1.geth下载：https://ethereum.github.io/go-ethereum/downloads/
2.安装geth,安装在 C:\Eth 目录下
3.在 C:\Eth 目录下创建 privatechain 文件，用以存放区块链数据。

2.以太坊私有链搭建

1.创建第一个节点

1.在 C:\Eth 目录下创建创世块文件 genesis.json，文件内容如下：

{
  "nonce": "0x0000000000000042",
  "difficulty": "0x40000",
  "mixhash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp": "0x00",
  "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "extraData": "0x11bbe8db4e347b4e8c937c1c8370e4b5ed33adb3db69cbdb7a38e1e50b1b82fa",
  "gasLimit": "0xffffffff",
  "alloc": {
    "3282791d6fd713f1e94f4bfd565eaa78b3a0599d": {
      "balance": "1337000000000000000000"
    },
    "17961d633bcf20a7b029a7d94b7df4da2ec5427f": {
      "balance": "229427000000000000000"
    }
  },
  "config": {
        "chainId": 15,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    }
}

Coinbase: 旷工账户
Difficulty: 挖矿难度，0x400，这个是简单。
extraData：相当于备注 gasLimit：最小消耗 gas
nonce :64位随机数，用于挖矿，注意他和mixhash的设置需要满足以太坊黄皮书中的要求
parentHash :上一个区块的Hash值，因为是创世块，石头里蹦出来的，没有在它前面的，所以是0
Timestamp : 时间戳

2.创建创世块文件

打开cmd，进入 C:\Eth 目录下（该目录下有 geth.exe 和 genesis.json 文件，便于运行geth命令），创世块文件初始化命令如下：

geth -datadir "%cd%\privatechain\node1" init genesis.json

–datadir:后面跟本节点数据存放的目录。
genesis.json:是init命令的参数。

执行该命令后会在 C:\Eth\privatechain下自动新建 node1 文件夹，并在node1下生成 geth 和 keystore 两个文件夹。

其中geth存放的是区块信息，keystore中存放的是账户信息。

初始化完成以后你就拥有一条自己的私有链了，之后就可以启动自己的私有链进行一些操作。

3.启动私有链节点：

geth --targetgaslimit 4294967295 --rpc --rpcport "8101" --port "30301" --rpcapi "eth,web3,personal" --networkid 2020 --identity 2020 --nodiscover --maxpeers 5 --datadir "%cd%\privatechain\node1" --unlock 0 --rpccorsdomain "*" console

注释：

–targetgaslimit：每个块的gas上限，这里可以暂时理解为容量
–rpc：启动rpc通信，可以进行智能合约的部署和调试
–rpcaddr：rpc接口的地址
–rpcport：rpc接口的端口号
–port：网络监听端口，用于节点之间通信
–rpcapi：设置rpc的范围，暂时开启eth,web3,personal足够
–networkid：设置当前区块链的网络ID，是一个数字，可以随便写
–identity：区块链的标示，随便填写，用于标示目前网络的名字
–nodiscover：禁止被网络中其它节点发现，需要手动添加该节点到网络
–maxpeers：最大节点数量
–datadir：设置当前区块链网络数据存放的位置
–unlock：解锁某用户（此处用用户坐标来控制，解锁后的用户调用接口发起交易时，不要需要提供密码），0代表存储在账号数组中的第一个账号。
第一次启动时，去掉这个参数，否则会报错！因为一开始没有创建账号，找不到该账号！
–rpccorsdomain：限制rpc访问源的ip，代表不限制
–mine：允许挖矿
–console：启动命令行模式，可以在Geth中执行命令*

出现这个页面则代表启动成功！

注意：如果之前创建了用户，在启动过程中会提示输入密码：XXXXXX（即之前创建的账号），然后才会启动区块链节点并进入Javascript Console。

3.以太坊私有链节点操作

1.新建账户：

personal.newAccount("密码")

创建成功以后将会返回账户的地址：

如果没有账号直接开始挖矿的话，会遇到如下报错：

2.查看矿工账户：

eth.coinbase

3.设置挖矿的账号

miner.setEtherbase("账户地址")

4.开始挖矿：

miner.start(1)

括号中的1表示用一个线程进行挖矿，如果不配置，就会不断消耗计算机资源，让CPU全速运行，影响计算机的使用。

出现以下界面就表示挖矿成功（那个问号代表的是小锤锤，这里没显示出来）：

5.停止挖矿：

miner.stop()

返回值为true就对了。

第一次stop的时候也会初始化一次，不要慌，不要以为没停住……好吧我承认我当时慌了，连续执行了几次stop命令：

6.查看账户余额：

查询的是第一个账户的余额，当我们挖矿时，奖励金存储默认的是第一个账户。

eth.getBalance(eth.accounts[0])

换算成以太币的单位来查看余额：

web3.fromWei(eth.getBalance(eth.accounts[0]),‘ether‘)

7.转账

1.转账的前提是有两个账户，所以先新建一个账户：

2.转账前确认一下两个账户的余额：

3.解锁钱包，否则会报错：

personal.unlockAccount(eth.accounts[0])

4.开始转账：

web3.eth.sendTransaction({from:web3.eth.accounts[0] , to: web3.eth.accounts[1],value: web3.toWei(1, "ether")})

现在只是转账提交成功，需要矿工挖到新的区块才能算交易成功。（原因上面的理论知识第3点已经讲过了）

5.再次执行挖矿命令后，查看余额：

转账成功！