建立 Go Ethereum 私有網路鏈

Ethereum 專案是以區塊鏈原理，並進一步增加容納值、儲存資料，並且能封裝程式碼來建立智能合約(Smart Contracts)，形成區塊鏈應用程式，來執行運算任務。類似於比特幣(Bitcoin)，Ethereum 也具有一種貨幣，它叫做乙太幣(Ether)。乙太幣是開採於儲存在共享一致性的區塊鏈前驗證交易節點。乙太幣可以在賬戶(公有金鑰, Pubilc keys)與智能合約(Smart Contracts)之間進行轉移。

本節將說明如何透過 Ubuntu 部署 Go Ethereum。並利用簡單的指令來進行 Demo。

事前準備

本次會使用到兩個節點來建立 Geth Instances，其規格如下：

Role	CPUs	RAM	Disk
geth-1	2vCPU	4 GB	40 GB
geth-2	2vCPU	4 GB	40 GB

首先在每個節點安裝 Ethereum 最新版本，可以依照官方透過以下方式快速安裝：

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

在每個節點建立一個private.json檔案來定義起源區塊(Genesis Block)，內容如下：

{
  "coinbase" : "0x0000000000000000000000000000000000000000",
  "difficulty" : "0x40000",
  "extraData" : "Custem Ethereum Genesis Block",
  "gasLimit" : "0xffffffff",
  "nonce" : "0x0000000000000042",
  "mixhash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "parentHash" : "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "timestamp" : "0x00",
  "config": {
		"chainId": 123,
		"homesteadBlock": 0,
		"eip155Block": 0,
		"eip158Block": 0
	},
	"alloc": { }
}

初始化創世區塊：

$ geth init --datadir=data/ private.json

在每個節點新增一名稱為geth-private.sh的腳本程式，將用於啟動 geth，並放置背景：

#!/bin/bash
# Program:
#       This program is a private geth runner.
# History:
# 2016/05/22 Kyle Bai Release
#
echo "Starting private geth"
screen -dmS geth /usr/bin/geth \
            --datadir data/ \
            --networkid 123 \
            --nodiscover \
            --maxpeers 5 \
            --port 30301 \
            --rpc \
            --rpcaddr "0.0.0.0" \
            --rpcport "8545" \
            --rpcapi "admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3" \
            --rpccorsdomain "*" \
            -verbosity 6

更多的參數，請參考 Command-Line-Options。

建立完成後，修改執行權限：

$ chmod u+x geth-private.sh

建立 Ethereum 環境

首先進入到geth-1節點透過以下方式來啟動：

$ ./geth-private.sh
Starting private geth

這時候會透過 screen 執行於背景，我們可以透過screen -x geth來進行前景。若要回到背景則透過[Ctrl-A] + [Ctrl-D]來 detached。要關閉 screen 則透過 [Ctrl-C]。

接著為了確認是否正確啟動，我們可以透過 geth 的 attach 指令來連接 console：

$ geth attach ipc:data/geth.ipc

也可以透過 HTTP 方式 attach，geth attach http://localhost:8545。 若一開始建立沒有 RPC，但想要加入 RPC 可以 attach 後，輸入以下 function：

> admin.startRPC("0.0.0.0", 8545, "*", "web3,db,net,eth")

進入後透過 admin API 來取得節點的資訊：

> admin.nodeInfo.enode
"enode://e3dd0392a2971c4b0c4c43a01cd682e19f31aaa573c43a9b227685af7ffed5070217392ae5ada278968d5c4bfddd9c93547bcf4592852196a8facbcdad64d257@[::]:30301?discport=0"

這邊要取代[::]為主機 IP，如以下：

"enode://e3dd0392a2971c4b0c4c43a01cd682e19f31aaa573c43a9b227685af7ffed5070217392ae5ada278968d5c4bfddd9c93547bcf4592852196a8facbcdad64d257@172.16.1.99:30301?discport=0"

上面沒問題後，接著進入到geth-2節點，然後透過以下指令開啟 console：

$ geth init --datadir=data/ private.json
$ geth --datadir data/ \
       --networkid 123 \
       --nodiscover \
       --maxpeers 5 \
       --port 30301 \
       --rpc \
       --rpcaddr "0.0.0.0" \
       --rpcport "8545" \
       --rpcapi "admin,db,eth,debug,miner,net,shh,txpool,personal,web3" \
      --rpccorsdomain "*" \
      -verbosity 6 \
       console

也可以透過上一個節點的方式將服務放到背景，在 attach。

完成上面指令會直接進入 console，接著透過以下方式來連接

```sh
> admin.addPeer("enode://e3dd0392a2971c4b0c4c43a01cd682e19f31aaa573c43a9b227685af7ffed5070217392ae5ada278968d5c4bfddd9c93547bcf4592852196a8facbcdad64d257@172.16.1.99:30301?discport=0")
true

I0525 12:56:40.623642 eth/downloader/downloader.go:239] Registering peer e3dd0392a2971c4b
I0525 12:57:10.622920 p2p/server.go:467] <-taskdone: wait for dial hist expire (29.99999387s)

接著透過 net API 進行查看連接狀態：

> net.peerCount
1

> admin.peers
[{
    caps: ["eth/61", "eth/62", "eth/63"],
    id: "e3dd0392a2971c4b0c4c43a01cd682e19f31aaa573c43a9b227685af7ffed5070217392ae5ada278968d5c4bfddd9c93547bcf4592852196a8facbcdad64d257",
    name: "Geth/v1.4.5-stable/linux/go1.5.1",
    network: {
      localAddress: "172.16.1.100:51038",
      remoteAddress: "172.16.1.99:30301"
    },
    protocols: {
      eth: {
        difficulty: 131072,
        head: "882048e0d045ea48903eddb4c50825a4e3c6c1a055df6a32244e9a9239f8c5e8",
        version: 63
      }
    }
}]

驗證服務

這部分將透過幾個指令與流程來驗證服務，首先在geth-1透過 attach 進入，並建立一個賬戶與查看乙太幣：

$ geth attach http://localhost:8545

> kairen = personal.newAccount();
Passphrase:
Repeat passphrase:
"0xcb41ad8ba28c4b8b52eee159ef3bb6da197ff60b"

> personal.listAccounts
["0xcb41ad8ba28c4b8b52eee159ef3bb6da197ff60b"]

> web3.fromWei(eth.getBalance(kairen), "ether");
0

P.S. 若要移除帳號，可以刪除data/keystore底下的檔案。

接著在geth-2透過以下指令建立一個賬戶與查看乙太幣：

> pingyu = personal.newAccount();
Passphrase:
Repeat passphrase:
"0xf8c70df559cb9225f6e426d0f139fd6e8752c644"

> personal.listAccounts
["0xf8c70df559cb9225f6e426d0f139fd6e8752c644"]

> web3.fromWei(eth.getBalance(pingyu), "ether");
0

接著回到geth-1來賺取一些要交易的乙太幣：

> miner.setEtherbase(kairen)
true

當賬戶設定完成後，就可以執行以下指令進行採礦：

> miner.start(1)
true

這邊需要一點時間產生 DAG，可以開一個新的命令列透過screen -x geth查看。
經過一段時間後，當 DAG 完成並開始採擴時就可以miner.stop()。

接著在geth-1查看賬戶的乙太幣：

> web3.fromWei(eth.getBalance(kairen), "ether");
40.78125

當成開採區塊後，就可以查看geth-1共採集的 ether balance 的數值：

> eth.getBalance(eth.coinbase).toNumber()
40781250000000000000

即為40.78125乙太幣。

接著我們要在將geth-1的賬戶乙太幣轉移到geth-2上，首先在geth-1上建立一個變數來存geth-2的賬戶位址：

> consumer = "0xf8c70df559cb9225f6e426d0f139fd6e8752c644"
"0xf8c70df559cb9225f6e426d0f139fd6e8752c644"

完成上述後，首先要將賬戶解鎖：

> personal.unlockAccount(kairen)
true

輸入當初建立賬戶的密碼。

並透過 eth API 的交易函式還將 ether balance 數值轉移：

$ eth.sendTransaction({from: kairen, to: consumer, value: web3.toWei(10, "ether")})
"0x1aee9082a55751c59077a273e7b08acd028d5099a4986f002518b0c8919d9e36"

若有在每一台 geth 節點上進入 debug 模式的話，會發現該交易資訊被存到一個區塊，這邊也可以透過 txpool 與 eth API 來查看：

> txpool.status
{
  pending: 1,
  queued: 0
}

> eth.getBlock("pending", true).transactions
[{
    blockHash: "0x0b58d0b17e02f56746b0b5b22f195b6ae71d47343bf778763c4c476386ad7db7",
    blockNumber: 112,
    from: "0xcb41ad8ba28c4b8b52eee159ef3bb6da197ff60b",
    gas: 90000,
    gasPrice: 20000000000,
    hash: "0x1aee9082a55751c59077a273e7b08acd028d5099a4986f002518b0c8919d9e36",
    input: "0x",
    nonce: 0,
    to: "0xf8c70df559cb9225f6e426d0f139fd6e8752c644",
    transactionIndex: 0,
    value: 10000000000000000000
}]

這邊的pending表示目前還沒有被驗證，因此我們需要一些節點來進行採礦驗證。這邊也可以發現該交易資訊被存在區塊編號112，可以提供往後查詢之用。

接著回到geth-2節點，查看目前的數值變化：

> web3.fromWei(eth.getBalance(pingyu), "ether");
0

這邊會發現沒有任何錢進來，Why? so sad。其實是因為該區塊還沒有被採集與認證，因此該交易不會被執行。

因此我們需要在任一節點提供運算，這邊在geth-1執行以下指令來進行採礦，這樣就可以看到該交易被驗證與接受：

> miner.start(1)
true

TX(1aee9082a55751c59077a273e7b08acd028d5099a4986f002518b0c8919d9e36)
Contract: false
From:     cb41ad8ba28c4b8b52eee159ef3bb6da197ff60b
To:       f8c70df559cb9225f6e426d0f139fd6e8752c644
Nonce:    0
GasPrice: 20000000000
GasLimit  90000
Value:    10000000000000000000
Data:     0x
V:        0x1c
R:        0x9de7d843959f55a553577dc68a887893adf1b80eccd872021dfa6b8bcf3db43
S:        0x287f8e01640ccd5924308725d2d274def7edc4a18169b36ae26c95216fdf0fed
Hex:      f86d808504a817c80083015f9094f8c70df559cb9225f6e426d0f139fd6e8752c644888ac7230489e80000801ca009de7d843959f55a553577dc68a887893adf1b80eccd872021dfa6b8bcf3db43a0287f8e01640ccd5924308725d2d274def7edc4a18169b36ae26c95216fdf0fed

當該區塊的交易確認沒問題被執行後，就可以透過miner.stop()停止採礦。

這時再回到geth-2節點，查看目前的數值變化，會發現增加了 10 枚乙太幣：

> web3.fromWei(eth.getBalance(pingyu), "ether");
10

之後可以在任一節點透過 eth web3 的 API 來查找指定區塊的交易資訊：

> eth.getTransactionFromBlock(40)
{
  blockHash: "0xe839c1392657731417fc04b9aecf7a181dd339086d5f7cdea0bccc2b1483b885",
  blockNumber: 112,
  from: "0xcb41ad8ba28c4b8b52eee159ef3bb6da197ff60b",
  gas: 90000,
  gasPrice: 20000000000,
  hash: "0x1aee9082a55751c59077a273e7b08acd028d5099a4986f002518b0c8919d9e36",
  input: "0x",
  nonce: 0,
  to: "0xf8c70df559cb9225f6e426d0f139fd6e8752c644",
  transactionIndex: 0,
  value: 10000000000000000000
}

簡單的 Contract

這邊將說明如何建立一個簡單的合約(Contract)來部署於區塊鏈上，首先複製以下內容：

contract SimpleStorage {
    uint storedData;
    function set(uint x) {
        storedData = x;
    }
    function get() constant returns (uint retVal) {
        return storedData;
    }
}

接著將內容貼到 browser-solidity 進行編譯成 JavaScript。如快照畫面所示。

透過這個 IDE 可以將 Solidity 語言轉換成 web3 code(JavaScript)，複製 web3 code 的內容，並儲存成SimpleStorage.js檔案放置到geth-1上。接著 attach 進入 geth 執行以下指令：

> loadScript('SimpleStorage.js');

若有自行安裝browser-solidity的話，則可以使用如下圖一樣的方式連接。