通过 Homebrew 安装

以太坊私有链实战：构建一个支持多账户的开发与测试环境

在区块链应用的开发与测试阶段,我们往往需要一个安全、可控且成本极低的网络环境，公共以太坊主网因其交易费用高昂、网络拥堵且不可逆，显然不适合作为日常开发的“沙盒”，这时，以太坊私有链 便成为了开发者的首选，本文将详细介绍如何从零开始，搭建一个功能完备的以太坊私有链，并重点讲解如何管理其中的多账户，以满足不同角色（如开发者、测试用户、合约部署者等）的需求。

为何选择以太坊私有链？

在深入技术细节前,我们先明确使用以太坊私有链的核心优势：

1. 完全控制权：你拥有整个网络，无需遵循公共链的规则，可以自由调整出块时间、Gas限制等参数。
2. 零成本：由于网络不依赖矿工，所有操作几乎零成本，可以进行高频次的测试和交易。
3. 隐私与安全：数据仅在授权的节点间传输，避免了敏感信息泄露的风险。
4. 快速迭代：可以随时重置网络、快照状态，方便进行回归测试和实验。

准备工作：搭建开发环境

在开始之前,请确保你的电脑已经安装了以下工具：

1. Node.js 和 npm：以太坊的常用工具（如 geth 和 solc）依赖于 Node.js 环境。
2. Geth (Go-Ethereum)：这是以太坊官方的客户端，用于搭建节点、管理账户、执行交易等，我们将使用它来创建私有链。
3. 一个代码编辑器：如 VS Code，用于编写智能合约。

你可以通过以下命令安装 Geth（以 macOS/Linux 为例）：

# 或者从官方 GitHub 下载二进制文件

创建你的第一个以太坊私有链

创建私有链的核心是创世区块，创世区块是区块链的“起点”，它定义了网络的初始规则和状态，我们需要创建一个自定义的 JSON 文件来定义它。

1. 创建创世配置文件 genesis.json

   在你的工作目录下,创建一个名为 genesis.json 的文件，并填入以下内容：

   {
     "config": {
       "chainId": 15,        // 私有链的唯一ID，与主网(1)、Ropsten(3)等不同即可
       "homesteadBlock": 0,
       "eip150Block": 0,
       "eip155Block": 0,
       "eip158Block": 0
     },
     "alloc": {},             // 预先分配账户的地方，我们暂时为空
     "coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000",
     "difficulty": "0x4000",  // 初始难度，较低值可以让出块更快
     "extraData": "",
     "gasLimit": "0xffffffff",
     "nonce": "0x0000000000000042",
     "mixhash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
     "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
     "timestamp": "0x00"
   }

   注意：chainId 是私有链的身份标识，确保它是一个独一无二的数字。

2. 初始化并启动私有链节点

   打开终端,进入 genesis.json 所在的目录，执行以下命令来初始化数据目录：

   geth --datadir "./my-private-chain" init genesis.json

   这条命令会在当前目录下创建一个名为 my-private-chain 的文件夹，用于存储区块链数据。

   启动节点：

   geth --datadir "./my-private-chain" --networkid 15 console

   • --datadir: 指定数据目录。
   • --networkid: 指定网络ID，必须与 genesis.json 中的 chainId 保持一致。
   • console: 启动一个交互式 JavaScript 控制台，方便我们直接操作。

   成功启动后,你将看到类似 Welcome to the Geth JavaScript console! 的提示，这意味着你已经连接到了你的私有链节点。

   

私有链多账户管理

让我们来管理私有链中的账户,在 geth console 中，我们可以使用一系列内置命令。

1. 创建新账户

   使用 personal.newAccount() 命令创建新账户，系统会提示你输入两次密码来加密账户的私钥。

   personal.newAccount()
   // 提示输入密码: "123456"
   // 输出: "0x5e3b9d5b5d5b5d5b5d5b5d5b5d5b5d5b5d5b5d5b"

   我们再创建一个账户：

   personal.newAccount()
   // 提示输入密码: "654321"
   // 输出: "0x7f8a8d8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8"

   我们拥有了两个账户：0x5e3b... 和 0x7f8a...。

2. 查看所有账户

   使用 eth.accounts 可以列出当前节点中所有已解锁的账户地址：

   eth.accounts
   // 输出: ["0x5e3b9d5b5d5b5d5b5d5b5d5b5d5b5d5b5d5b5d5b", "0x7f8a8d8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c8c"]

3. 解锁账户

   在发送交易或部署合约之前,必须先解锁账户。personal.unlockAccount() 命令用于此目的。

   

   personal.unlockAccount(eth.accounts[0], "123456")
   // 输出: true

   • 第一个参数是账户地址。
   • 第二个参数是该账户的密码。

4. 给账户分配初始以太币

   我们的私有链还没有挖矿,所以账户余额为0，我们需要手动给一些账户分配“创世币”，在 alloc 字段中分配是方法之一，但更简单的方法是在节点启动后，通过“挖矿”来产生币。

   启动挖矿：

   miner.start(1) // 1 表示使用1个CPU线程进行挖矿

   挖矿开始后,你可以查看账户余额变化：

   eth.getBalance(eth.accounts[0])
   // 输出: "0" (可能需要等待几秒钟才会看到增长)

   等待一段时间后,再次查看：

   eth.getBalance(eth.accounts[0])
   // 输出: "1000000000000000000" (即 1 ETH)

   默认情况下,每挖到一个区块，矿工（coinbase）会获得 5 ETH，你可以通过 miner.setEtherbase(eth.accounts[1]) 将矿工地址切换到第二个账户，然后继续挖矿为它分配币。

   当不需要挖矿时,记得停止它：

   miner.stop()
   // 输出: true

5. 账户间转账

   让我们从账户0向账户1转账0.1 ETH，转账是一个交易，需要构造一个交易对象并发送。

   • 检查余额：

     // 账户0余额
     eth.getBalance(eth.accounts[0])
     // 输出: "1000000000000000000"
     // 账户1余额
     eth.getBalance(eth.accounts[1])
     // 输出: "0" (假设之前没有给它挖矿)

   • 构造并发送交易：

     // 解锁账户1，因为它将接收交易
     personal.unlockAccount(eth.accounts[1], "654321")
     // 发送交易
     eth.sendTransaction({
       from: eth.accounts[0],
       to: eth.accounts[1],
       value: web3.toWei(0.1, "ether"),
       gas: 21000 // 转账的最低Gas限制
     })
     // 输出: