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区块链：搭建简单以太坊Geth私有链

news 2025/9/16 7:31:27

        在Geth环境下，搭建一个私有测试链，并掌握以太坊的基本命令。

 Fabric搭建教程：搭建简单Fabric网络

【重要免责声明与阅读须知】

  • 环境隔离性：文中涉及的所有实验操作均在本地私有测试链或专门测试网（如Goerli、Sepolia） 上完成。严禁在任何主网（Mainnet）或公有链环境下尝试任何攻击行为。

  • 风险自担：读者应确保在完全隔离、无真实资产的实验环境中进行学习。因违反此须知而造成的任何资产损失，作者概不负责。

  • 合规性：请严格遵守您所在国家或地区的法律法规。区块链技术本身中立，但使用方式决定其性质。

目录

背景知识

以太坊(Ethereum)

节点

账户（Account）

交易 （Transaction）

实验目的

实验环境

安装Geth

安装Golang

以太坊私有链搭建

创世区块genesis.json

账户操作

挖矿操作

转账操作

背景知识

以太坊(Ethereum)

        一个开源、去中心化的区块链平台和生态系统，定义了一套协议规则（EVM），包括加密货币 ETH、数以万计的智能合约、去中心化应用。

        Geth (Go Ethereum)是用以太坊协议规则写成的、最流行的官方客户端软件之一，提供了一个接口与以太坊网络交互，由 Go 语言编写。

节点

        以太坊是⼀个由计算机组成的分布式⽹络，这些计算机运⾏可验证区块和交易数据的软件，称为节点。 软件应⽤程序（客户端）必须在电脑上运⾏，将你的电脑变成⼀个以太坊节点。（简单理解：⼀个节点就是⽹络上的⼀个运⾏以太坊的电脑）

        所有节点在搭建之前都需要初始化创世区块(genesis.json)，作为区块链的起点，定义初始状态和网络规则，⽂件夹中保存了这个节点的全部信息，需要运⾏才能启动⼀个节点，节点重启信息不丢失。 想要相互连接，节点的 networkid 要⼀致

账户（Account）

        以太坊则采⽤账户来记录系统状态。每个账户存储余额信息、智能合约代码和内部数据存储等。以太坊⽀持在不同的账户之间转移数据，以实现更为复杂的逻辑。

        以太坊账户分为两种类型：合约账户(Contracts Accounts)和外部账户(Externally Owned Accounts， EOA)。

合约账户：存储执⾏的智能合约代码，只能被外部账户来调⽤激活；

外部账户：以太币拥有者账户，由私钥控制，包括 nonce、balance、storageRoot、

codeHash 等字段。

        当合约账户被调⽤时，存储其中的智能合约会在矿⼯处的虚拟机中⾃动执⾏，并消耗⼀定的燃料(Gas)，燃料通过外部账户用以太币(Ether)支付。

交易 （Transaction）

        在以太坊中是指从⼀个账户到另⼀个账户的消息数据。消息数据可以是以 太币或者合约执⾏参数，以太坊采⽤交易作为执⾏操作的最⼩单位。每个交易包括如下字段：

to：⽬标账户地址。

value：可以指定转移的以太币数量。

nonce：交易相关的字串，⽤于防⽌交易被重放。

gasPrice：执⾏交易需要消耗的 Gas 价格。

gasLimit：交易消耗的最⼤ Gas 值。

data: 交易附带字节码信息，可⽤于创建/调⽤智能合约。

signature：基于椭圆曲线加密的签名信息，包括R，S，V 三个字段。

        类似⽐特币⽹络，在发送交易时，⽤户需要缴纳⼀定的交易费⽤，通过以太币(Ether)⽅式进⾏⽀付 、消耗，以太币最⼩单位是 wei，⼀个以太币等于 10^18 个 wei。

实验目的

  • 搭建一个以太坊的多节点私有网络；
  • 在以太坊的架构下如何去编写、调用智能合约，并设计代码来复现重入漏洞攻击。

实验环境

  • Ubuntu 20.04的VMware虚拟机
  • Go语言版本1.18.5
  • 在线合约编译工具Remix
  • 谷歌浏览器(建议）

安装Geth

sudo apt-get install software-properties-common
sudo add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum
sudo apt-get update
sudo apt-get install ethereum

写入配置文件~/.bashrc，替换用户名：

export GETH=/home/lo/go-ethereum
export PATH=$PATH:$GETH/build/bin

安装Golang

（若上一篇装过可跳过）

# 下载官⽹的linux x86-64 Archive
wget https://golang.google.cn/dl/go1.19.3.linux-amd64.tar.gz --no-check-certificate
# 解压
sudo tar -xzf go1.19.3.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local
# 主⽬录下建⽴goDir⽂件夹，做为GOPATH路径
mkdir ~/goDir
# 在zsh配置⽂件中添加系统PATH
vim ~/.zshrc
export GOPATH=/home/seed/goDir
export GOROOT=/usr/local/go
export PATH=$PATH:$GOPATH/bin
export PATH=$PATH:$GOROOT/bin
# 刷新配置⽂件
source ~/.zshrc
# 让root也能执⾏go命令（如果root没有安装zsh，则修改 /root/.bashrc)
sudo su
vim ~/.zshrc
export GOPATH=/home/seed/goDir
export GOROOT=/usr/local/go
export PATH=$PATH:$GOPATH/bin
export PATH=$PATH:$GOROOT/bin
# 验证安装
go version
geth version

以太坊私有链搭建

搭建区块：

cd ~/blockchain
mkdir ethereum
cd ~/blockchain/ethereum
# 按照上⾯的genesis.json创建
vim genesis.json# 初始化创世区块，注意所有节点在搭建之前都需要初始化创世区块
geth --datadir data0 init genesis.json

   后续智能合约若要连接到该私有链，需要在启动私有链节点时指定：

--http ：将允许对于节点的http连接，以便后续使⽤Remix⼯具连接本地私有链
--allow-insecure-unlock ：允许解锁账户（进⾏转账等操作需要解锁账户）
console ：将直接进⼊节点的命令⾏
 --http.corsdomain https://remix.ethereum.org ：后续连接到remix则添加，不然可以删除

geth --http --http.corsdomain https://remix.ethereum.org --datadir data0 --networkid 1108 console --allow-insecure-unlock

创世区块genesis.json

  • "difficulty"设置的很低，挖矿速度很快
  • "gasLimit"必须要⾼，否则会因为gas太⼩，不给你交易
  • "chainId"与以太坊⽹络相对应
{"config" : {"eip150Block" : 0,"petersburgBlock" : 0,"byzantiumBlock" : 0,"istanbulBlock" : 0,"eip155Block" : 0,"eip158Block" : 0,"homesteadBlock" : 0,"chainId" : 666666,"constantinopleBlock" : 0},"timestamp" : "0x00","extraData" : "0x00","alloc" : {"0x3Ecb2d7d3622d8FB030330D2c284dF77DE50d303" : {"balance" : "9000000000000000000000000000"}},"difficulty" : "0x1","gasLimit" : "0x80000000","parentHash" :
"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000","mixhash" :
"0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000","coinbase" : "0x0000000000000000000000000000000000000000","nonce" : "0x0000000000000042"
}

账户操作

另开⼀个终端，进⼊data0⽂件夹，连接⾄该节点的命令⾏：

cd data0
geth attach ipc:geth.ipc
# 连接⾄该节点的命令⾏
# 添加⼀个账户
personal.newAccount()
# 查看所有账户
eth.accounts
# 解锁第⼀个账户
acc0 = eth.accounts[0]
personal.unlockAccount(acc0)
# 锁定第⼀个账户
personal.lockAccount(acc0)
# 查看某账户的余额，返回值的单位是 Wei，1 ether = 10^18 Wei
eth.getBalance(acc0)

在data0下创建账户：

挖矿操作

··        挖矿就是将一批等待确认的交易打包成一个区块，并将其添加到区块链上的过程，挖矿是唯一能产生新区块的方式。

  • 矿工：网络中的节点（也就是你运行的 geth 程序）。

  • 工作内容：收集交易、验证交易、解决一道数学难题（工作量证明 PoW）、赢得打包权、将新区块广播给其他节点。

  • 奖励：成功打包一个区块后，系统会给予矿工一定数量的新区块奖励和交易手续费。

        在以太坊公有链（主网）中，挖矿（PoW）已被 权益证明（PoS） 取代，但在私有链和测试环境中，挖矿仍然是创造区块和分发初始代币的核心手段。

# 列出区块总数（忽略了创世区块）
eth.blockNumber
# 获取区块信息，输⼊区块编号
eth.getBlock(1)
# 开始挖矿（需要⾄少有⼀个账户）
# 如果genesis.json中没有指定收益账户，则挖矿所得到的收益归 eth.accounts[0]
miner.start()
# 停⽌挖矿
miner.stop()
# 挖矿开始后，如果挖矿难度不是特别⼩，会不断提示Generating DAG in progress，当percentage到达100%时
# 出现如下记录，说明成功挖到⼀个区块

（搭建私有链挖的矿没有货币价值，仅限学习原理！）

转账操作

        转账本质上就是发起一笔交易（Transaction），该交易的核心是从一个账户向另一个账户发送一定数量的 ETH（以太币），在私有链中，发送交易只是第一步。交易必须被矿工打包进区块才算最终确认。

这个过程涉及以下关键点：

  • 发送者 (From)：必须是一个外部账户 (EOA)，即由私钥控制的账户。合约账户不能主动发起交易。

  • 接收者 (To)：可以是一个外部账户，也可以是一个合约账户。

  • Gas：执行交易需要消耗的计算资源，需要支付少量 ETH 作为手续费。即使在私有链中，这个机制依然存在。

  • Nonce：每个账户独有的交易计数器，用于防止重放攻击。

# 转账（有钱才能转账！）
# 转账后需要等⼀段时间后才能看⻅（要有矿⼯在挖矿才⾏）
# 账号0给账号1转 20 ether
personal.newAccount()
acc0 = eth.accounts[0]
acc1 = eth.accounts[1]
personal.unlockAccount(acc0)
eth.sendTransaction({from:acc0,to:acc1,value:web3.toWei(20)})
# 后续要⽤到新创建的acc1和acc2
# 账号0给账号2转 20 ether
personal.newAccount()
acc0 = eth.accounts[0]
acc2 = eth.accounts[2]
personal.unlockAccount(acc0)
eth.sendTransaction({from:acc0,to:acc2,value:web3.toWei(20)})
# Wei 换算成以太币
web3.fromWei()
# 以太币换算成 Wei
web3.toWei()
# 交易池中的状态，转账中还没有被区块记录的信息。
txpool.status

解锁账号后查询余额，相互转账，查看账户余额：


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