Ubuntu安装以太坊开发环境_如何在ubuntu上安装以太坊

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
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使用如下命令查看Solidity版本

geth version
1

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
1

查看Nodejs版本命令如下：

nodejs -v
1

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
1
2

运行截图如下：

查看Solidity版本命令如下：

solc --version
1

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
1

使用如下命令查看truffle版本：

truffle version
1

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

1. 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
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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"
}
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2. 创建创世块

执行下面命令初始化创世块

geth --datadir "./myblockchain" init genesis.json 
1

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
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目录结构如下：

3. 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
1

这里先介绍一下一些参数：

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
1
2

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
1

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");
1

获取第一个账户的余额：

eth.getBalance(eth.accounts[0])
1

开始挖矿：

miner.start()
1

停止挖矿：

miner.stop()
1

6. geth常用操作
   解锁账户

personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
1

交易池状态：

txpool.status
1

区块总数：

eth.blockNumber
1

获取交易：

eth.getTransaction("0x5cff7cd36fe841a7eb35ba30f99c8851a4e57715e4b648aeb341c3c2619879cd");
1

获取第421个区块的信息：

eth.getBlock(421);
1

连接到其他节点：

admin.addPeer();
1

设置挖矿账户：

miner.setEtherbase(eth.coinbase)
1

转账交易，要先解锁账户：

eth.sendTransaction({from:"0xe76c73baf75a67dd9637ad2da33d13288d73ee16",to:"0x62232534fda9ffe0c5f32cf6d48568a861065fea",value:web3.toWei(100,"ether")})
1

Truffle框架的使用

Truffle命令使用

1. 初始化项目

truffle init
1

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）

2. 开启truffle自带的一个以太坊环境

truffle develop
1

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
1

4. 部署合约

truffle migrate
1

重复部署需要执行

truffle migrate --reset
1

测试Demo搭建

1. 新建truffletest文件夹

mkdir truffletest
cd truffletest
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2. 项目初始化

truffle init
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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
1

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";
    }
}
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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
};
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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
1

如下图所示：

需要解锁账户

personal.unlockAccount(eth.accounts[0])
1

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。

6. 合约执行
   进入truffle命令行

truffle console
1

如下图：

执行如下命令：

> var contract;
undefined
> Greeter.deployed().then(function(instance){contract= instance;});
undefined
> contract.helloWorld()
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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：

1. 命令行安装
   执行命令安装ganache-cli

sudo npm install -g ganache-cli
1

安装成功如下图：

2. 运行ganache-cli
命令行执行

ganache-cli
1

如下图：


可以看到开了一个端口监听，端口号是8545.

3. 修改truffletest工程配合文件，端口改为8545
   
4. 运行命令部署合约
   执行命令

truffle migrate
1

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()
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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
1

又发现一个很好用的快速搭建私有区块链群的方法

1. 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
1

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:

1. 每个实例都有独立的数据目录(–datadir)

2. 每个实例运行都有独立的端口.(eth和rpc两者都是)(–port 和 --rpcprot)

3. 在集群的情况下, 实例之间都必须要知道彼此.

4. 唯一的ipc通信端点,或者禁用ipc.

5. 启动第一个节点(指定端口),运行命令和结果如下:

admin.nodeInfo.enode
1

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
1

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
1

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
1

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")
1

第一个节点输入：

net.peerCount
admin.peers
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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"
> 
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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"
> 
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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)。