Geth & Nodes

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Go-Ethereum(Geth)

Basic Introduction

Go-Ethereum，又簡稱Geth，為：

1. Ethereum Protocal
2. Command Line 工具

當我們運行了Geth以後：

1. Geth會以區塊鏈節點的方式運行
2. Geth會找到其他區塊鏈節點並與其連接
3. Geth會在本地端打開一JavaScript RPC，讓我們可以以此和節點互動
4. 開始連接節點，下載（複製）區塊鏈上的資料
5. 區塊鏈（資料）會存在我們的本地端，並不存在任何的中央伺服器或者資料庫

Geth是如何同步於區塊鏈的：

1. Full SYNC
   • 最為緩慢，同步過會永遠進行，理論上沒有停止的一天
   • 複製內容包含Block Header + Block Bodies等，為全部的歷史交易資料
   • 總資料量大小超過35GB
2. Fast SYNC(Default)
   • 複製時間大約為幾個小時至一天，
   • 複製內容包含所有區塊的Block Header + Block Bodies，但只同步最新的1024筆交易
3. Light SYNC(Experimental)
   • 同步時間僅需幾分鐘，資料大小約幾百MB
   • 複製內容只有Block Header，只同步最新的快取
   • 安全性較低但速度非常快，屬於實驗性質的同步方式

Overview

不同的區塊鏈性質

• 公鏈（Public Blockchain）：任何人都可以平等地參與、挖礦、讀取鏈上資訊、進行交易，例如：以太坊主網和測試網。
• 聯盟鏈（Consortium Blockchain）：任何經過授權的節點都可以參與。
• 私有鏈（Private Blockchain）：只有鏈的擁有者可以參與、挖礦、讀取鏈上資訊、進行交易。

下載 Geth

Windows 在這裡下載並選擇相對應的版本。 https://geth.ethereum.org/downloads/#
使用以下指令測試是否安裝成功。

geth -h

MacOSX 也可以直接使用：

brew tap ethereum/ethereum
brew install ethereum

geth --help

如果直接不帶任何參數的打開Geth：
$ geth

1. 開啟一個P2P節點
2. 下載所有的區塊資料到本地端電腦（每個區塊大約2MB）
3. 同步模式預設為Fast Sync
4. 若需要中斷區塊同步可使用ctrl+c

Geth 的Log-Output

INFO [02-19|00:18:12.450] Starting peer-to-peer node instance=Geth/v1.10.14-stable-11a3a350/windows-amd64/go1.17.5

• Geth並不具有自動更新的機制，所以我們需要時時刻刻的手動將其更新到最新版本
• Ethereum Protocol和Geth有密不可分的關係
• bits-version有32和64

INFO [02-19|00:18:12.417] Initialised chain configuration config="{ChainID: 1 Homestead: 1150000 DAO: 1920000 DAOSupport: true EIP150: 2463000 EIP155: 2675000 EIP158: 2675000 Byzantium: 4370000 Constantinople: 7280000 Petersburg: 7280000 Istanbul: 9069000, Muir Glacier: 9200000, Berlin: 12244000, London: 12965000, Arrow Glacier: 13773000, MergeFork: <nil>, Engine: ethash}"

• Configuration
• chainID

INFO [02-19|00:18:12.472] IPC endpoint opened url=\\.\pipe\geth.ipc

• Windows系統為pipe；Linux&Mac系統需要透過檔案傳送IPC
• 這裡並沒有HTTP RPC endpoint open(loclahost:8545)，所以我們無法在此直接連接瀏覽器

資料預設儲存位置

• 我們可以在此找到所有的區塊資料：User->AppData->Roaming->Ethereum->geth->chaindata
• 我們可以在此找到所有的密鑰資料：User->AppData->Roaming->Ethereum->geth->keystore

Linux: ~/.ethereum
OSX: ~/Library/Ethereum
Windows: ~/AppData/Roaming/Ethereum

Attach Geth

如果只輸入$ geth 作為命令，將會作為伺服器一樣的與外界連接。當我們先以 $ geth的方式啟動，再新開一個命令提示字元以以下方式啟動Geth，便可將新開的視窗做為客戶端：

$ geth attach

使用 JavaScript JSON RPC API

$ geth attach
// look for the module
$ admin
$ web3
$ eth

https://github.com/ethereum/go-ethereum/wiki/Management-APIs

Genesis.json Files

建立創世區塊的「資料檔」：genesis.json，此僅是定義和標明，並非創世區塊本身
{
    "config": {
        "chainID": 15,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip150Block": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
    "difficulty": "0x20000",
    "gasLimit": "0x0000008",
    "alloc": {}
}

EIPs 是以太坊中的一套標準，內容會包含 core protocol specifications、用戶 API、和合約標準。
gas 是一個在與合約進行交易時的內部價格，當我們傳送一些指令給 Ethereum Virtual Machine (EVM) 來進行交易或與合約互動時就會消耗一定量的 gas。
Private Network中使用JSON API

打開一PowerShell作為伺服器端

$ geth --datadir .\privateChaindata\ --nodiscover

打開另一個PowerShell作為客戶端

$ geth attach ipc:\\.\pipe\geth.ipc
< 
Wellcome to the Geth Javascript console!

Attach Javascript Console
在這個交互式的 Javascript 執行環境中，> 是命令提示符。在這個環境裡也內置了一些用來操作以太坊的 Javascript 對象，也可以在 GO-Ethereum 的官方文件找到一些指令！

> eth.accounts
[]
> personal.newAccoubt("PasswordHere")
...
> exitJA

在Private Network中進行挖礦

> eth.coinbase;
["0x....."]
> miner;
...
> miner.setEtherbase(eth.accounts[0]);
true
> miner.start(1);
null (on the another powershell, we will see the new blockchain is mining)
> web3.eth.getBalance(eth.accounts[0]);
...
>

GethTips

$ geth --datadir .\privateChaindata\ --nodiscover --unlock 0 --mine 0

• --unlock 0 means unlock first account
• --mine 0 means mining with one fret

架設私有鏈發起第一筆交易

1 Create Directory Structure

隨意建立一個資料夾，假設叫做「myPrivateChain」，進入該資料夾當作我們目前的專案位置。

2 Create a Genesis Configuration

建立創世區塊的參數用檔案，將其命名為 genesis.json。

{
    "config": {
        "chainID": 123456,
        "homesteadBlock": 0,
        "eip150Block": 0,
        "eip155Block": 0,
        "eip158Block": 0
    },
    "nonce": "0x0000000000000042",
    "difficulty": "0x020",
    "mixhash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
    "coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000",
    "timestamp": "0x00",
    "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
    "extraData": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
    "gasLimit": "0x2fefd8",
    "alloc": {
        "0x0000000000000000000000000000000000000001": {
            "balance": "11111111111"
        },
        "0x0000000000000000000000000000000000000002": {
            "balance": "22222222222"
        }
    }
}

3 Initialize the genesis.json

初始化，輸入以下指令來建立初始區塊。

$ geth --datadir <path-to-data-directory> init <path-to-genesis-block>

--datadir data : 使區塊儲存於 data 資料夾中。

4 Start!

啟動私有鏈

geth --datadir data --networkid 123456 console

networkid 選項後面跟一個數字，指定這個私有鏈的網絡 ID 為 123456。

更多參數（查看 go 之後有些已不能使用）

$ geth --datadir <path-to-data-directory> --networkid 123456  --nodiscover console

如果要查看更多的參數可以參閱 Management-APIs

5 Management the Private Chain

查看所有帳號還有帳號存款，accounts 是一個陣列所以也可以使用[] 陣列取值運算子來取用，也可以使用新變數來表示帳號字串:

> eth.accounts
> eth.getBalance("0x748Cf24cc44Cc20239662eb04dF48ce7Aa019E16")
> myEthereumAddress = eth.accounts[0]

查看節點資訊（如果要使用更多 admin 指令可以參閱在 go-ethereum 的 Wiki）：

> admin.nodeInfo

建立新帳戶，其中的字串為預設密碼：

> personal.newAccount("88888888")

查看礦工帳號，系統預設礦工帳號會是第一個帳號：

> eth.coinbase

6 Transfer Ether

解鎖帳號。每次進行交易都需要解鎖帳號，這邊的 myEthereumAddress 要填入想要交易的帳號，也可以使用 eth.accounts[1] 取用所有帳號裡面的任一個：

personal.unlockAccount(eth.accounts[1])

之後出現的 Passphrase 就是輸入密碼的意思，輸入創建晃時的密碼就可以成功解鎖！
發送交易，我們想要將 eth.accounts[1]的錢錢匯給 myEthereumAddress：

> amount = web3.toWei(10,'ether')
"10000000000000000000"
> eth.sendTransaction({from:eth.accounts[1],to:myEthereumAddress,value:amount})

這裡需要注意的是如果匯出帳戶沒錢也會出現錯誤！
此時來查看 myEthereumAddress 的餘額：

> eth.getBalance(myEthereumAddress)
0

發現沒有被處理，此時我們可以查看 txpool 來驗證，發現其中有一條 pending 的交易，pending 就表示已提交但還未被處理的交易。

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

要使交易被處理就需要挖礦啦，詳情請看下個章節！

7 Mining Time

我們可以使用以下指令來更改礦工帳號，這樣挖礦時錢就會轉到對應的帳號。

> miner.setEtherbase(eth.accounts[1])

我們可以執行以下步驟，首先語法 miner.start(1) 會開始挖礦，最後 miner.stop() 就是停止挖礦。

> miner.start(1)
> miner.stop()

其中 miner.start(1) 的參數為 CPU 使用數。
挖礦結束後再回來查看一次 txpool，發現 pending 的交易數量為 0。

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

再查看一次接受轉帳的帳戶是否有收到匯款了！

> web3.fromWei(eth.getBalance(myEthereumAddress),'ether')

同時我們也可以使用以下指令來查看區塊數量。

eth.blockNumber

Closing

Appendix: Nodes

• 全節點、輕節點、節點商
• Parity(Rust) & Geth(Golang)

• Ethereum Node Types: An Introduction
• Run Blockchain Nodes like a Pro

最後歡迎大家拍打餵食大學生0x2b83c71A59b926137D3E1f37EF20394d0495d72d