Ubuntu 系统下搭建以太坊私有链全指南

以太坊作为全球领先的智能合约平台，其公有链具有去中心化、公开透明的特点，在某些场景下，如企业内部应用开发、测试特定智能合约逻辑或进行隐私敏感的实验时，搭建一个本地或局域网内的以太坊私有链（Private Chain）就显得尤为必要，本文将详细介绍如何在 Ubuntu 系统下，从零开始搭建一个以太坊私有链,并实现基本的节点交互。

准备工作

1. Ubuntu 系统：推荐使用 Ubuntu 20.04 或 22.04 LTS 版本,确保系统已更新至最新状态。

   sudo apt update && sudo apt upgrade -y

2. Go 语言环境：以太坊客户端（如 Geth）是用 Go 语言开发的，因此需要安装 Go，本文以 Geth（Ethereum Go Client）为例。

   # 下载 Go 二进制包（以 1.19.5 为例，请根据需要替换最新版本）
   wget https://go.dev/dl/go1.19.5.linux-amd64.tar.gz
   # 解压到 /usr/local
   sudo tar -C /usr/local -xzf go1.19.5.linux-amd64.tar.gz
   # 添加 Go 到环境变量
   echo 'export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin' >> ~/.bashrc
   echo 'export GOPATH=$HOME/go' >> ~/.bashrc
   echo 'export GOBIN=$GOPATH/bin' >> ~/.bashrc
   # 使配置生效
   source ~/.bashrc
   # 验证 Go 安装
   go version

3. 安装 Geth：

   # 安装必要的依赖
   sudo apt-get install -y build-essential
   # 克隆 Geth 仓库（可选，如果需要特定版本或最新开发版）
   # go get -d github.com/ethereum/go-ethereum
   # 编译 Geth（如果从源码安装）
   # cd go-ethereum
   # make geth
   # 或者直接下载预编译的二进制文件（推荐，简单快捷）
   # 访问 https://geth.ethereum.org/downloads/ 下载适合 Ubuntu 的版本
   # 假设下载的是 geth-linux-amd64-1.10.23-966db4dc.tar.gz）：
   wget https://gethstore.blob.core.windows.net/builds/geth-linux-amd64-1.10.23-966db4dc.tar.gz
   tar -xzf geth-linux-amd64-1.10.23-966db4dc.tar.gz
   sudo cp geth-linux-amd64-1.10.23-966db4dc/geth /usr/local/bin/
   # 验证 Geth 安装
   geth version

初始化创世区块

私有链的第一个步骤是创建创世区块（Genesis Block）,它定义了私有链的初始规则和参数。

1. 创建创世配置文件： 在你的用户目录下创建一个目录用于存放私链相关文件，ethereum-private，然后创建一个 genesis.json 文件。

   mkdir ~/ethereum-private
   cd ~/ethereum-private
   nano genesis.json

   在 genesis.json 中填入以下内容（可根据实际需求修改）：

   {
     "config": {
       "chainId": 15,       // 私有链的 ID，用于区分不同的以太坊网络，确保唯一性
       "homesteadBlock": 0,
       "eip150Block": 0,
       "eip155Block": 0,
       "eip158Block": 0,
       "byzantiumBlock": 0,
       "constantinopleBlock": 0,
       "petersburgBlock": 0,
       "istanbulBlock": 0,
       "berlinBlock": 0,
       "londonBlock": 0,
       "mergeNetsplitBlock": 0,
       "shanghaiTime": 0,
       "terminalTotalDifficulty": 0,
       "terminalTotalDifficultyPassed": true,
       "ethash": {}         // 如果是 PoW 共识，保留此行；PoS 则不需要
     },
     "alloc": {},           // 预分配的账户，这里留空，后续手动创建
     "coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000", // 矿工地址，私有链可以随意填写
     "difficulty": "0x4000", // 初始难度，私有链可以设置较低值，方便挖矿
     "extraData": "",       // 额外数据，可以留空或填写自定义信息
     "gasLimit": "0x47b760", // 区块 Gas 限制
     &qu
   ot;nonce": "0x0000000000000042", // 随机数
     "mixhash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000", // 与 nonce 配合使用
     "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000", // 父区块哈希，创世区块为 0
     "timestamp": "0x00"   // 时间戳
   }

2. 初始化创世区块： 使用 Geth 的 init 命令，指定刚才创建的 genesis.json 文件。

   geth --datadir ~/ethereum-private/data init genesis.json

   执行成功后，~/ethereum-private/data 目录下会生成 geth 和 keystore 等文件夹，keystore 用于存放账户密钥。

启动私有链节点

1. 启动节点：

   geth --datadir ~/ethereum-private/data --networkid 15 --nodiscover --rpc --rpcaddr "0.0.0.0" --rpcport 8545 --rpcapi "eth,net,web3,personal" --console

   参数解释：

   • --datadir: 指定数据存储目录。
   • --networkid: 设置网络 ID，与 genesis.json 中的 chainId 保持一致,用于区分不同的网络。
   • --nodiscover: 禁止自动发现其他节点，因为是私链,不需要连接外部网络。
   • --rpc: 启动 RPC 服务，方便外部应用（如 Mist、Remix 或 Web3.js）连接。
   • --rpcaddr "0.0.0.0": RPC 监听地址，0.0.0 表示监听所有网络接口。
   • --rpcport 8545: RPC 端口号，默认是 8545,可以修改。
   • --rpcapi: 指定 RPC 支持的 API，这里开放了常用的 eth, net, web3, personal API。
   • --console: 启动后直接进入 Geth 的 JavaScript 交互式控制台。

2. 节点状态： 启动成功后，你会看到 Geth 的同步信息，因为是创世区块，所以会显示 "Syncing 0.00%"，然后迅速完成同步，在控制台中,你可以输入一些基本命令来查看节点状态：

   // 查看当前区块号
   eth.blockNumber
   // 查看节点信息
   admin.nodeInfo
   // 查看网络连接数
   net.peerCount

创建账户与挖矿

1. 创建账户： 在 Geth 控制台中，使用 personal.newAccount() 命令创建新账户,并设置密码：

   personal.newPassword("your_password") // 先设置一个默认密码（可选）
   personal.newAccount("your_password") // 创建账户，并输入密码

   记住返回的账户地址，0x1234567890123456789012345678901234567890。

2. 解锁账户： 在挖矿或发送交易前,需要先解锁账户：

   personal.unlockAccount(eth.accounts[0], "your_password") // eth.accounts[0] 是第一个账户，即创世时可能默认生成的账户
   // 或者使用你创建的账户地址
   // personal.unlockAccount("0xYourAccountAddress", "your_password")

3. 开始挖矿：

   miner.start(1) // 开始挖矿，参数是线程数，私链建议 1 个线程即可