以太坊客户端Geth的介绍与搭建

一、以太坊客户端

1.介绍

以太坊客户端是指用于连接、交互和参与以太坊区块链网络的软件。以太坊客户端允许用户执行各种操作，如发送交易、挖矿、部署智能合约、同步区块链数据等。

2.功能

区块链同步：客户端会下载并验证以太坊区块链的所有区块，确保数据的完整性和一致性。

交易广播：用户可以通过客户端发送交易，客户端将这些交易广播到网络中。

挖矿（在以太坊工作量证明阶段）：客户端可以执行挖矿操作，通过解决加密难题来生成新的区块，并获得以太币作为奖励。

智能合约执行：客户端能够执行智能合约代码，处理合约交易。

节点发现：客户端能够发现网络中的其他节点，并与之建立连接。

数据查询：客户端允许用户查询区块链上的数据，如账户余额、交易历史、合约状态等。

2.特点

去中心化：以太坊客户端是去中心化网络的一部分，每个客户端都是网络中的一个节点。

开源：大多数以太坊客户端是开源的，这意味着任何人都可以查看、修改和分发源代码。

兼容性：客户端需要遵循以太坊协议，以确保它们能够与网络中的其他节点无缝交互。

安全性：客户端通常包含多种安全特性，以保护用户资产和网络免受攻击。

3.类型

随着以太坊从工作量证明（PoW）向权益证明（PoS）过渡，以太坊客户端的角色也发生了变化。

1. 共识客户端：在以太坊2.0中，专门用于处理权益证明（PoS）共识机制的客户端。
   • Teku: 主要是作为共识客户端，提供企业级特性。
2. 执行客户端：在以太坊2.0中，负责处理交易和智能合约执行的客户端，但不直接参与共识过程
   • Geth : 主要作为执行客户端，负责处理交易和智能合约执行。
   • Besu: 也是一个执行客户端，支持企业级特性，如权限网络和多链支持。
3. 完整客户端：下载并验证整个区块链，能够独立验证交易和区块。
   • Prysm: 能够同时作为执行客户端和共识客户端，处理交易、智能合约执行以及权益证明的共识机制。
   • Nimbus: 既能作为执行客户端，也能作为共识客户端。
4. 轻客户端：不下载整个区块链，依赖其他完整节点来验证数据。
5. 归档节点：一种特殊类型的完整节点，保存所有历史状态数据。

二、Geth介绍

官方文档：https://geth.ethereum.org/

geth 是以太坊的执行客户端，其全称是go-ethereum，它是使用 Go 语言编写的一个软件，允许用户与以太坊区块链进行交互、运行以太坊节点、发送交易、部署智能合约以及执行智能合约代码。也可作为一个 HTTP-RPC 服务器对外提供 JSON-RPC 接口。

它是由以太坊的官方开发团队开发和维护的，但也有许多社区贡献者参与其开发。

以下是 geth 的几个关键特点：

1. 智能合约执行：geth 支持智能合约的创建和部署，允许开发者在其上运行自定义的智能合约。
2. RPC接口：提供了一个JSON-RPC接口，允许开发人员使用各种编程语言与以太坊区块链进行交互。
3. 命令行界面：geth 通过命令行界面（CLI）进行操作，这使得无需图形用户界面即可进行交互。
4. 可扩展性：它支持插件和模块，允许开发者增加新的功能或修改现有功能。
5. 跨平台：geth 可以在多种操作系统上运行，包括Windows、macOS和Linux。
6. EVM兼容性：作为以太坊的客户端，geth 运行在以太坊虚拟机（EVM）上，这使得它能够支持任何符合EVM标准的智能合约。

geth 常用于以太坊的开发、测试和部署，也被许多企业用于构建基于以太坊的应用程序和平台。由于其开源特性和强大的社区支持，geth 成为了最受欢迎的以太坊客户端之一。

三、HTTP-RPC服务器

1.介绍

HTTP-RPC是一种基于HTTP协议的远程过程调用（RPC）机制。在HTTP-RPC服务器中，服务器提供了一系列可以通过HTTP请求调用的远程过程（或称为服务）。以下是HTTP-RPC服务器的一些基本特点：

1. 简单性：HTTP-RPC旨在提供一个简单、直观的模型来执行远程方法调用。它通常使用标准的HTTP方法（如GET和POST）来发送请求。
2. 无状态：HTTP协议本身就是无状态的，因此HTTP-RPC服务器也是无状态的。每个请求都是独立的，服务器不会保存任何客户端状态信息。
3. 平台无关性：由于基于HTTP，HTTP-RPC服务器可以跨不同的平台和编程语言使用。
4. 使用JSON或XML：HTTP-RPC服务器通常使用JSON或XML格式来交换数据。这些格式易于阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。
5. URL映射：服务方法通常通过URL路径进行映射。例如，一个获取用户信息的服务可能映射到/userService/getUser。
6. 参数传递：服务调用的参数可以通过HTTP请求的查询字符串、请求体（对于POST请求）或URL路径参数来传递。
7. 返回结果：服务调用的结果通常在HTTP响应体中返回，使用JSON或XML格式。

2.JSON-RPC

JSON-RPC是一种轻量级的远程过程调用（RPC）协议，它定义了几个数据结构及其处理规则。它使用JSON格式进行数据编码，这使得它在Web应用中非常方便，因为JSON是一种广泛使用的轻量级数据交换格式。

3.远程过程调用的步骤

1. 客户端构造一个HTTP请求，指定要调用的服务和方法，以及必要的参数。
2. 客户端发送请求到服务器。
3. 服务器解析请求，执行相应的服务方法。
4. 服务器将执行结果封装成HTTP响应，发送回客户端。
5. 客户端解析响应，获取结果。

4.区块链作为HTTP-RPC服务器

为什么区块链可以作为HTTP-RPC服务器提供JSON-RPC接口？

1. 互操作性：通过提供JSON-RPC接口，区块链系统能够与各种不同的客户端和应用程序轻松集成，无论它们是用什么编程语言编写的。
2. 易于使用：JSON-RPC接口允许开发者通过简单的HTTP请求与区块链交互，这比直接与区块链的底层协议交互要简单得多。
3. 标准化：JSON-RPC是一个标准的协议，开发者可以依据这个标准来编写客户端代码，而不必担心区块链底层的复杂性。
4. 灵活性：开发者可以通过JSON-RPC接口执行各种操作，如查询区块链状态、发送交易、读取数据等。
5. 安全性：通过HTTP协议，可以结合SSL/TLS等技术来确保数据传输的安全性。

四、什么是开发模式下的私有链

在以太坊的公有链上部署智能合约、发起交易需要花费以太币。因此可以在本机搭建一套以太坊私有链，因为与公有链没关系，既不用同步公有链庞大的数据，也不用花钱购买以太币，很好地满足了智能合约开发和测试的要求，开发好的智能合约也可以很容易地切换接口部署到以太坊公有链上。并且还能对以太坊协议进行研究。

而开发模式下的私有链对于开发人员来说，在这样一个环境中工作通常很方便，在这个环境中，可以快速部署和测试对客户端或应用程序软件的更改，而不会将实际用户或资产置于风险之中。

为此，Geth 有一个 --dev 标志，可以在“开发者模式”下启动 Geth。这将创建一个单节点以太坊测试网络，不与任何外部对等节点连接。

五、搭建开发模式下的Geth私有链教程

①去官网下载最新稳定版的geth-64位

温馨提示：建议下载带有tools的，这样可以更好的帮助我们开发

在以太坊客户端Geth的版本1.13.14中，常见的一些工具（tools）包括：

1. geth：作为以太坊客户端的主要命令，用于启动以太坊节点，连接到以太坊网络，并与网络中的其他节点进行通信。通过geth可以执行各种操作，如创建账户、发送交易、部署合约等。

2. geth attach：用于连接到正在运行的Geth节点的控制台，允许用户在控制台中执行以太坊相关的命令和操作。通过geth attach可以与节点进行交互，查询状态、调试合约等。

3. puppeth：一个辅助工具，用于配置和管理私有以太坊网络。通过puppeth可以创建新的以太坊网络、添加节点、配置权限等。

4. bootnode：用于启动和管理引导节点（bootnode），帮助其他节点在网络中发现和连接到彼此。

5. abigen：用于生成以太坊智能合约的Go语言绑定。通过abigen可以将Solidity智能合约编译为Go语言代码，方便在Go语言中调用和部署合约。

6. ethkey：用于生成和管理以太坊账户的工具，包括创建新账户、导入私钥、导出账户等功能。

7. evm：一个用于模拟以太坊虚拟机（Ethereum Virtual Machine，EVM）的工具，用于调试和测试智能合约的执行。

这些工具在以太坊开发和操作中扮演着重要的角色，帮助用户管理节点、创建账户、部署合约、进行交易等操作。通过这些工具，用户可以更方便地与以太坊网络进行交互，进行智能合约开发、测试和部署。

②下载完毕后进行解压。解压后会得到很多.exe的可执行文件

⑤进入到这些.exe的可执行文件的目录下，创建password.txt文档，在文档里面输入一个密码

这个密码很重要，将私钥导入钱包的时候需要用到这个密码

⑥在含有geth.exe的目录下使用cmd进入命令行

⑦输入以下指令来启动开发模式下的以太坊私链

geth --datadir "./data" --dev --dev.period 12 --networkid 10 --http --http.port 8545 --http.addr 127.0.0.1 --http.corsdomain "*" --http.api eth,web3,net  --password password.txt 

• geth：这是执行 Geth 客户端的命令。

• --datadir ：这个选项指定了数据目录的路径，Geth 将在这个目录中存储区块链数据和相关文件。

• --dev：–dev.period 12 来创建实际的区块创建频率，而不是仅在交易处于待处理状态时创建区块。遵循本教程所需的其他配置选项。这里选的是12秒

• --networkid 10：指定私有链的网络标识符，这个值用于在不同私有链之间进行区分。

• --http：启用 HTTP-RPC 通信接口，允许通过 HTTP 请求与 Geth 进行交互。

• --http.port 8545：指定 HTTP-RPC 服务的端口号，一般是 8545。

• --http.addr 127.0.0.1：设置 HTTP-RPC 服务监听的地址，127.0.0.1表示允许来自本地的连接。

  • 如果是在服务器上，可以设置为0.0.0.0这样允许任何地址连接

• --http.corsdomain "*"：配置允许跨域请求的域名，设置为 “*” 表示允许任何域名进行跨域请求。

• --http.api eth,web3,net：指定启用的 HTTP-RPC 接口，这里列出了一些常用的接口，包括api、以太坊操作、网络信息、Web3 功能。

• --password：指定自动创建的私钥JSON文件的密码