以太坊主网 PoS 节点搭建指南

以太坊主网 PoS 节点搭建指南

1. 以太坊节点架构概述

自从以太坊在2022年9月完成"合并"(The Merge)升级后，以太坊网络已从工作量证明(PoW)转变为权益证明(PoS)共识机制。现代以太坊节点由两个主要层组成：

1.1 执行层 (Execution Layer)

• 负责处理交易、执行智能合约、维护状态
• 原来的以太坊1.0客户端，如Geth、Nethermind、Besu、Erigon等
• 管理以太坊虚拟机(EVM)

1.2 共识层 (Consensus Layer)

• 负责区块生成、验证和网络共识
• 原来的以太坊2.0信标链客户端，如Lighthouse、Prysm、Nimbus、Teku等
• 实现权益证明(PoS)机制

这两层需要通过引擎API进行通信，共同维护以太坊网络。

2. 节点类型

2.1 全节点

• 存储完整的区块链数据
• 验证所有交易和区块
• 不参与区块生成
• 不需要质押ETH

2.2 验证者节点

• 全节点的所有功能
• 参与区块生成和验证
• 需要质押32 ETH
• 获得质押奖励

2.3 归档节点

• 存储完整的历史状态
• 占用更多存储空间
• 可以查询任何历史状态

3. 硬件要求

3.1 全节点最低配置

• CPU: 4核心 / 8线程
• 内存: 16GB RAM
• 存储: 2TB SSD (NVMe SSD推荐)
• 网络: 稳定的互联网连接，至少25Mbps上传/下载速度

3.2 验证者节点推荐配置

• CPU: 8核心 / 16线程
• 内存: 32GB RAM
• 存储: 4TB NVMe SSD
• 网络: 100Mbps以上的稳定连接
• 电源: UPS备份电源

4. 软件准备

4.1 操作系统

推荐使用Ubuntu 22.04 LTS或更高版本。

4.2 系统更新与基础软件安装

sudo apt update && sudo apt upgrade -y
sudo apt install -y build-essential git curl software-properties-common

5. 执行层客户端安装

以太坊有多种执行层客户端可供选择，以下是几种主流客户端：

5.1 客户端对比

5.2 安装Geth (Go Ethereum)

5.2.1 安装Geth

sudo add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum
sudo apt update
sudo apt install -y geth

5.2.2 创建服务账户

sudo useradd --no-create-home --shell /bin/false geth
sudo mkdir -p /var/lib/geth
sudo chown -R geth:geth /var/lib/geth

5.2.3 创建JWT密钥

执行层和共识层之间需要JWT密钥进行安全通信：

sudo mkdir -p /var/lib/ethereum
openssl rand -hex 32 | sudo tee /var/lib/ethereum/jwtsecret > /dev/null
sudo chmod 644 /var/lib/ethereum/jwtsecret

5.2.4 配置Geth服务

创建systemd服务文件：

sudo nano /etc/systemd/system/geth.service

添加以下内容：

[Unit]
Description=Go Ethereum Client
After=network.target
Wants=network.target

[Service]
User=geth
Group=geth
Type=simple
Restart=always
RestartSec=5
ExecStart=/usr/bin/geth \
    --mainnet \
    --http \
    --http.api eth,net,engine,admin \
    --http.addr 127.0.0.1 \
    --http.corsdomain "*" \
    --http.vhosts "*" \
    --authrpc.jwtsecret=/var/lib/ethereum/jwtsecret \
    --datadir /var/lib/geth \
    --metrics \
    --metrics.addr 127.0.0.1 \
    --metrics.port 6060

[Install]
WantedBy=default.target

5.2.5 启动Geth服务

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable geth
sudo systemctl start geth
sudo systemctl status geth

6. 共识层客户端安装

以太坊有多种共识层客户端可供选择，以下是几种主流客户端：

6.1 客户端对比

6.2 安装Lighthouse

6.2.1 安装Rust和依赖

# 添加Rust
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
source $HOME/.cargo/env

# 安装依赖
sudo apt install -y cmake pkg-config libssl-dev git gcc build-essential

6.2.2 编译Lighthouse

git clone https://github.com/sigp/lighthouse.git
cd lighthouse
git checkout stable
make

6.2.3 创建服务账户

sudo useradd --no-create-home --shell /bin/false lighthouse
sudo mkdir -p /var/lib/lighthouse
sudo chown -R lighthouse:lighthouse /var/lib/lighthouse

6.2.4 配置Lighthouse信标节点服务

创建systemd服务文件：

sudo nano /etc/systemd/system/lighthouse-beacon.service

添加以下内容：

[Unit]
Description=Lighthouse Ethereum Consensus Client Beacon Node
After=network.target
Wants=network.target

[Service]
User=lighthouse
Group=lighthouse
Type=simple
Restart=always
RestartSec=5
ExecStart=/path/to/lighthouse/target/release/lighthouse bn \
    --network mainnet \
    --datadir /var/lib/lighthouse \
    --http \
    --execution-endpoint http://127.0.0.1:8551 \
    --execution-jwt /var/lib/ethereum/jwtsecret \
    --checkpoint-sync-url https://mainnet.checkpoint.sigp.io \
    --metrics \
    --metrics-address 127.0.0.1 \
    --metrics-port 5054 \
    --port 9000 \
    --discovery-port 9000

[Install]
WantedBy=default.target

6.2.5 启动Lighthouse信标节点服务

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable lighthouse-beacon
sudo systemctl start lighthouse-beacon
sudo systemctl status lighthouse-beacon

7. 验证者节点设置 (可选)

如果您想成为验证者并质押32 ETH，需要完成以下额外步骤：

7.1 生成验证者密钥

7.1.1 安装以太坊质押CLI

mkdir -p ~/staking-deposit-cli
cd ~/staking-deposit-cli
curl -LO https://github.com/ethereum/staking-deposit-cli/releases/download/v2.5.0/staking_deposit-cli-76ed782-linux-amd64.tar.gz
tar -xzf staking_deposit-cli-76ed782-linux-amd64.tar.gz
cd staking_deposit-cli-76ed782-linux-amd64

7.1.2 生成助记词和验证者密钥

./deposit new-mnemonic --num_validators 1 --chain mainnet

按照提示完成操作，保存好助记词和密码。这将生成两个重要文件：

• deposit_data-*.json: 用于提交质押存款
• validator_keys/: 包含验证者密钥

7.2 提交质押存款

1. 访问官方质押启动板: https://launchpad.ethereum.org/
2. 按照指引上传deposit_data-*.json文件
3. 连接钱包并存入32 ETH

7.3 导入验证者密钥到Lighthouse

sudo mkdir -p /var/lib/lighthouse/validators
sudo chown -R lighthouse:lighthouse /var/lib/lighthouse/validators

# 导入验证者密钥
lighthouse account validator import \
  --network mainnet \
  --datadir /var/lib/lighthouse \
  --directory ~/staking-deposit-cli/validator_keys

7.4 配置验证者服务

创建systemd服务文件：

sudo nano /etc/systemd/system/lighthouse-validator.service

添加以下内容：

[Unit]
Description=Lighthouse Ethereum Consensus Client Validator
After=network.target lighthouse-beacon.service
Wants=network.target lighthouse-beacon.service

[Service]
User=lighthouse
Group=lighthouse
Type=simple
Restart=always
RestartSec=5
ExecStart=/path/to/lighthouse/target/release/lighthouse vc \
    --network mainnet \
    --datadir /var/lib/lighthouse \
    --beacon-node http://127.0.0.1:5052 \
    --graffiti "YOUR_GRAFFITI_HERE" \
    --metrics \
    --metrics-address 127.0.0.1 \
    --metrics-port 5064

[Install]
WantedBy=default.target

7.5 启动验证者服务

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable lighthouse-validator
sudo systemctl start lighthouse-validator
sudo systemctl status lighthouse-validator

8. 节点监控设置

8.1 安装Prometheus和Grafana

# 安装Prometheus
sudo apt-get install -y prometheus

# 安装Grafana
sudo apt-get install -y apt-transport-https software-properties-common
wget -q -O - https://packages.grafana.com/gpg.key | sudo apt-key add -
echo "deb https://packages.grafana.com/oss/deb stable main" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list.d/grafana.list
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y grafana

8.2 配置Prometheus

sudo nano /etc/prometheus/prometheus.yml

添加以下内容：

global:
  scrape_interval: 15s

scrape_configs:
  - job_name: 'geth'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:6060']
  
  - job_name: 'lighthouse_beacon'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:5054']
  
  - job_name: 'lighthouse_validator'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:5064']

8.3 启动监控服务

sudo systemctl restart prometheus
sudo systemctl enable prometheus
sudo systemctl restart grafana-server
sudo systemctl enable grafana-server

访问Grafana: http://your_server_ip:3000 (默认用户名/密码: admin/admin)

9. 节点维护

9.1 查看日志

# 查看Geth日志
sudo journalctl -fu geth

# 查看Lighthouse信标节点日志
sudo journalctl -fu lighthouse-beacon

# 查看Lighthouse验证者日志
sudo journalctl -fu lighthouse-validator

9.2 更新客户端

定期更新客户端以获取最新功能和安全补丁：

更新Geth

sudo apt update
sudo apt upgrade geth
sudo systemctl restart geth

更新Lighthouse

cd lighthouse
git fetch
git checkout stable
git pull
make
sudo systemctl restart lighthouse-beacon
sudo systemctl restart lighthouse-validator

9.3 备份重要数据

定期备份验证者密钥和助记词，存储在安全的离线位置。

10. 常见问题与解决方案

10.1 同步问题

• 问题: 节点同步缓慢或停滞
• 解决方案:
  • 检查网络连接
  • 确保SSD性能良好
  • 考虑使用快照同步: geth --syncmode snap

10.2 验证者未激活

• 问题: 质押后验证者未显示激活
• 解决方案: 验证者激活需要排队等待，可能需要几天到几周时间

10.3 系统资源不足

• 问题: 系统内存或CPU使用率过高
• 解决方案:
  • 增加系统资源
  • 调整客户端参数减少资源使用
  • 考虑使用资源占用更低的客户端

11. 资源链接

• 以太坊官方文档
• 以太坊质押启动板
• Geth文档
• Lighthouse文档
• 以太坊节点健康检查
• Beaconcha.in浏览器

12. 安全注意事项

• 使用强密码和SSH密钥
• 配置防火墙，只开放必要端口
• 定期更新系统和客户端
• 备份验证者密钥和助记词
• 考虑使用硬件安全模块(HSM)存储验证者密钥
• 监控节点性能和安全

免责声明: 运行验证者节点需要持续在线，任何离线时间都可能导致惩罚。确保您的系统安全、稳定且有备份电源。质押32 ETH是一项长期承诺，请在开始前充分了解风险和责任。