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第19讲 | 上手搭建一条自己的智能合约

第19讲 | 上手搭建一条自己的智能合约-极客时间

第19讲 | 上手搭建一条自己的智能合约

2018-05-07 陈浩 来自北京
《深入浅出区块链》
课程介绍

讲述：黄洲君

时长08:58大小4.10M

上一篇我们聊到了区块链智能合约，我主要介绍了智能合约的概念，但是并没有给你提供智能合约的实际运行案例，那么今天，我们就自己动手写一个智能合约，并且介绍一下智能合约标准模板，供你参考学习， 并搭建起自己的智能合约。
本篇将以以太坊作为基础知识进行讲解，本篇面向没有任何智能合约基础的人群，所以配备了较多的插图和操作命令，如果你正在收听音频，可以点击文稿查看，希望读完这篇文章可以帮助你快速入门智能合约。

搭建一条智能合约

在实际操作智能合约之前，我们首先回顾一下以太坊，以太坊又称以太坊钱包。以太坊钱包提供了包括账户管理，以太坊转账、Dapp 部署与使用在内的一些常规功能。
以太坊社区提供了多种语言实现的客户端和开发库，多数客户端支持 JSON-RPC2.0 标准，目前支持的客户版本有 Go-ethereum（Go 语言）、Parity（Rust 语言）、Cpp-ethereum（C++ 语言）、Ethereum-lib（Javascript)、EthererumJ(Java 语言)、Pyethapp（Python 语言)，基本涵盖了主流编程语言。
图片来自以太坊官方文档
官方推荐使用的版本是 Go-ethererum，这是 Go 语言实现的版本，又称 Geth 客户端。
需要提醒你的是，这里客户端的实现语言并不是要求用户熟悉相应的编程语言，这里的用户是指 Dapp 开发者，比如在操作 Geth 客户端的时候，用户其实并不需要了解 Go 语言。

1. 下载与安装 Geth

本文使用 Geth 来进行测试，首先我们要获取 Geth 客户端，如果用户使用的是 Ubuntu 环境的话，可以直接从 PPA 安装。
# apt-get install software-properties-common
# add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum
# apt-get update
# apt-get install ethereum
安装成功后，我们可以查看 Geth 的版本。
表示我们已经安装成功，当然你可以也可以编译安装，由于篇幅有限，你可以另寻资料进行尝试。

2. 搭建以太坊私链

如果在以太坊的主网上运行和开发测试智能合约，这是不明智的，因为会消耗真实的以太币，不过我们可以使用 Geth 搭建一条属于自己的以太坊区块链，也就是以太坊私链。
怎么搭建呢？其实很简单，只需要修改配置文件和一些运行参数即可。
{
"config": {
"chainId": 98,
"homesteadBlock": 0,
"eip155Block": 0,
"eip158Block": 0
},
"difficulty": "200000000",
"gasLimit": "2100000",
"alloc": {
"7df9a875a174b3bc565e6424a0050ebc1b2d1d82": { "balance": "300000" },
"f41c74c9ae680c1aa78f42e5647a62f353b7bdde": { "balance": "400000" }
}
}
然后执行：
$ geth --datadir /root/geth-test/ init genesis.json
这样，我们就初始化了属于自己的创世区块信息。
接下来我们创建一个账户，由于是用户私链挖矿，只有你一个人挖矿，所以使用 CPU 挖矿完全没有问题。
我们通过如下命令进入 Geth 命令行交互页面：
$ geth --datadir /root/geth-test/ --networkid 98 console
如上图所示的那样，运行通过。
personal.newAccount()
我们创建了一个新账户，这个账户就是 EOA 账户，并通过 eth.getBalance 获取了当前地址的余额，显示为 0。
输入 Exit 退出后，我们开始以挖矿模式启动，这里我们最好记录一下我们的地址：
【0xf8f7ff845596f0bab1e973859bfcaec6cd2a82ab】
我们使用如下命令启动挖矿，注意在 Etherbase 的地方填上述地址：
$ geth --datadir /root/geth-test/ --networkid 98 --mine --minerthreads=1 --etherbase=0xf8f7ff845596f0bab1e973859bfcaec6cd2a82ab
以太坊的 PoW 挖矿算法是内存困难型的，首先需要生成 DAG，这个视你设备的性能而定，需要耗费一定时间，请耐心等待，如下图所示，我们可以看到 DAG 生成非常耗费时间。
在我的远程开发机上一共耗费了 6 分半，又经过了 4 分钟，我挖到了第一个块，如下图所示。
这期间机器的负载如下。
可以看到 CPU 和内存占用很高，我这里使用测试的机器是 2Core 4GB Ubuntu16.04。
现在我们再去检查一下 Etherbase 所指向地址的余额。
可以看到已经有 5 个以太币了，以太币的最小单位 wei，所以 5 后面 18 个零表示 5 个以太币。

3. 编写并部署属于自己的智能合约

智能合约的开发与钱包是独立的，用户可以使用 IDE 进行调试等操作，目前 Dapp 的 IDE 并不多，常见有 Truffle、Embark、Remix 几种；
这篇文章中，我并不使用 IDE，这里仅仅会给出一些示例代码，即经典的 Hello Word，你如果想尝试编写自己的智能合约，可以使用在线 IDE。
https://ethereum.github.io/browser-solidity/。
首先我们要获取 Solidity 编译器，通过 apt-get install solc 来安装。
安装成功后，我们新建一个 Solidity 源码文件，命名为 helloword.sol，并且写入代码如下。
pragma solidity ^0.4.11;
contract helloWorld {
function renderHelloWorld () returns (string) {
return 'helloWorld';
}
}
执行 solc --bin helloword.sol 获得 EVM 二进制码。
编译器警告我们暂时不必理会，接下来我们还需要生成 ABI 部署参数，使用命令 solc --abi helloword.sol。
开始部署，我们进入 console，
定义 code 和 abi 两个变量如下，注意 code 的值最前面有 0x，二进制数据是用十六进制表示的。
>code="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"
>abi=[{"constant":false,"inputs":[],"name":"renderHelloWorld","outputs":[{"name":"","type":"string"}],"payable":false,"stateMutability":"nonpayable","type":"function"}]
你可以在控制台分别执行，由于结果比较长，这里就不放出来了。
// 这一步解锁账户，用于方便部署合约
>personal.unlockAccount("0xf8f7ff845596f0bab1e973859bfcaec6cd2a82ab")
// 使用上述定义的abi变量生成合约信息
>myHelloWorld=eth.contract(abi)
// 注入code信息，激活合约
>contract=myHelloWorld.new({from:"0xf8f7ff845596f0bab1e973859bfcaec6cd2a82ab",data:code,gas:1000000})
最终执行结果如下。
我们可以通过 txpool 来查看未确认的交易。
接下来只要等待出块即可，你的合约就会成为正常运行的合约了，否则合约还不可以调用。
由于我本地挖矿出块异常缓慢，所以我尝试了 Remix IDE，运行后我们可以得到如下结果。
至此一个简单的 HelloWord 智能合约就生成啦，不过它的运行成本非常高昂，所以我们极力建议使用在一些方便的虚拟环境中。

智能合约标准模板

当任何人都可以写代码自定义业务逻辑的时候，也就意味着需要一套标准让人们降低开发门槛，标准化的接口让产品之间可以协作。那么我们接下来就来讨论一下以太坊上的三种智能合约标准模板。
这三种模板都与 Token 有关。那么首先我们就来区分一下数字货币与 Token 的概念，数字货币一般指一个区块链项目的平台代币，比如以太坊上的以太币，元界上的 ETP 都是基础代币。
而 Token 往往代表了一种资产，这些资产在已经存在的其他区块链之上运行，资产还可以像商品一样交易，例如消费积分、游戏虚拟资产。Token 离具体的区块链应用也会更近，因为区块链应用的项目方通常也是 Token 的发行方。
目前最广泛使用的三种 Token 标准都是基于以太坊的，它们分别是 ERC20、ERC223、ERC721。这里的 ERC 表示 Ethereum Request for Comments，翻译过来就是以太坊意见征求稿。

1.ERC20

2015 年 11 月，V 神在 Github 上提交了 ERC20 代币的技术标准，随后 2016 年到 2017 年，大量的区块链项目都使用 ERC20 作为工具进行 ICO。这使得 ERC20 成为了区块链整个行业内的 Token 标准，可见这种标准的影响之大。
实际上 ERC20 代币是一类运行在以太坊区块链上的智能合约，只不过这些合约代码遵循一定的规范，这个规范就是 ERC20 标准，它规定了跨 Dapp 转移 Token、Token 交易以及一些使用接口。
ERC20 一共定义了 6 个函数和两个触发事件，他们都是使用 Solidity 语言编写的。
6 个函数描述了如何转移以及 Token 的相关数据如何被访问，市面上 99% 的 ERC20 Token 都可以找到这 6 个函数。2 个事件提供了 Approve 和 Transfer 的格式化输出。
下面我们重点看一看 ERC20 的接口。
// ---------------------------------------------
// ERC Token Standard #20 Interface
// https://github.com/ethereum/EIPs/blob/master/EIPS/eip-20-token-standard.md
// -------------------------------------------
contract ERC20Interface {
function totalSupply() public constant returns (uint);
function balanceOf(address tokenOwner) public constant returns (uint balance);
function allowance(address tokenOwner, address spender) public constant returns (uint remaining);
function transfer(address to, uint tokens) public returns (bool success);
function approve(address spender, uint tokens) public returns (bool success);
function transferFrom(address from, address to, uint tokens) public returns (bool success);
event Transfer(address indexed from, address indexed to, uint tokens);
event Approval(address indexed tokenOwner, address indexed spender, uint tokens);
}
Allowance：允许多次创建两个不同的地址之间的单向交易，Token 的拥有者可以从此智能合约中提取 Token；
Approve：这个函数需要引用 Allowance，顾名思义，它定义了 Token 的拥有者同意创建属于自己的交易，这个函数要求两个参数作为输入，分别是花费者的地址，以及发送金额；
BalanceOf：定义了查询目标地址账户余额的接口；
Transfer 和 TransferFrom：定义了 Token 如何转移以及执行转移过程；
TotalSupply：定义了这个 Token 最大发行量。
上面我们简要介绍了 ERC20 标准合约的接口，下面我们来看看升级版的 ERC20。

2.ERC223

在某些情况下，ERC20 也有些缺陷。例如某人使用 ERC20 发送 100 个 Token 到另外一个账户，如果目标账户是一个合约账户，目标账户的合约代码如果不兼容 ERC20 标准怎么办呢？
这一点非常有可能，由于合约代码无法识别交易，所以这笔交易就会被拒绝。
我们知道以太坊使用的并不是 UTXO，这意味着合约之间不满足 ACID，那么很遗憾，发送方的这 100 个 Token 就永久地丢失了。
为了解决这个问题，非官方的社区开发者提交了 ERC223模板，可以解决这个问题，使用者需要把既存的 ERC20 合约升级到 ERC223 合约。

3.ERC721

2018 年初，有一个区块链游戏火了，叫做以太坊养猫游戏，这个游戏也是一个智能合约。它基于 ERC721 标准，实际上它也是一种 Token 标准。
ERC721 与 ERC20 最大的区别是：ERC721 定义了每一份 Token 都是唯一的，它们有唯一的标识。例如芒果和米饭是两种不同属性的资产，从物理世界来看，他们是不能直接混在一起使用的，我们不能把芒果加到大米中。
这样一来，ERC721 中 Token 的含义也转变成了一种物权所有权凭证，不再是 ERC20 中的同质资产。

总结

今天我们介绍了以太坊钱包，手把手教你搭建了一条以太坊私链，并告诉你如何编译和部署智能合约，最后我还介绍了三种流行的智能合约模板，希望能帮助你上手并能深入地理解智能合约。
今天的问题是，除了以太坊之外，还有哪些主打智能合约的区块链项目呢？你可以给我留言，我们一起讨论。感谢你的收听，我们下次再见。
参考链接：
http://www.ethdocs.org/en/latest/ethereum-clients/go-ethereum/index.html
https://github.com/ethereum/wiki/wiki/JSON-RPC
http://remix.ethereum.org
https://github.com/ethereum/go-ethereum/wiki/Private-network
https://theethereum.wiki/w/index.php/ERC20_Token_Standard
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精选留言(17)

  • 未来十年
    2021-10-12
    这个配置文件的使用的时候是有问题的，主要是年代有点久远了。参数与配置都有变化，我把我运行成功的参数提供给大家，部分内容优化于其他同学。 1. 下载与安装 Geth # apt-get install software-properties-common # add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum # apt-get update # apt-get install ethereum 2. 搭建以太坊私链 参数: { "config": { "chainId": 666, "homesteadBlock": 0, "eip150Block": 0, "eip150Hash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000", "eip155Block": 0, "eip158Block": 0, "byzantiumBlock": 0, "constantinopleBlock": 0, "petersburgBlock": 0, "istanbulBlock": 0, "ethash": {} }, "nonce": "0x0", "timestamp": "0x5ddf8f3e", "extraData": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000", "gasLimit": "0x47b760", "difficulty": "0x00002", "mixHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000", "coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000", "alloc": { }, "number": "0x0", "gasUsed": "0x0", "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000" } $ geth --datadir /root/geth-test/ init genesis.json Geth 命令行交互页面： $ geth --datadir /root/geth-test/ --networkid 98 console 运行: personal.newAccount() Etherbase 的地方填上述地址： geth --datadir geth-test --networkid 98 console --mine --miner.threads=1 --miner.etherbase=0xa8bad128cee139a7279b41e23fd0064eccf71efb
    展开
    16
  • Geek_JasonFun
    2019-12-24
    按步骤进行了一遍操作，觉得还是要有实际动手才会更解，尤其对我们这种软件工程师出身的人来说，不过还是遇到了一些问题，这些步骤估计也是由于时间原因，有些配置需要更新了
    3
  • Crystal
    2021-05-13
    在执行该操作后 $ geth --datadir /root/geth-test/ --networkid 98 console 存在目标页面，但有不同，请问老师，这个该怎么处理呢？ 还存在下面的信息： INFO [05-13|20:38:52.360] Looking for peers peercount=0 tried=41 static=0
    1
  • sun留白
    2020-02-20
    安装执行.json文件的时候，报错这个 Smartcard socket not found, disabling err="stat /run/pcscd/pcscd.comm: no such file or directory"。老师能解释一下吗？
    1
  • 杨家荣
    2020-01-22
    极客时间第二期 21天打卡行动 17/21 <<深入浅出区块链19>>上手搭建一条自己的智能合约 今日所学: 1. 下载与安装 Geth # apt-get install software-properties-common # add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum # apt-get update # apt-get install ethereum 2. 搭建以太坊私链 参数: { "config": { "chainId": 98, "homesteadBlock": 0, "eip155Block": 0, "eip158Block": 0 }, "difficulty": "200000000", "gasLimit": "2100000", "alloc": { "7df9a875a174b3bc565e6424a0050ebc1b2d1d82": { "balance": "300000" }, "f41c74c9ae680c1aa78f42e5647a62f353b7bdde": { "balance": "400000" } } } $ geth --datadir /root/geth-test/ init genesis.json Geth 命令行交互页面： $ geth --datadir /root/geth-test/ --networkid 98 console 运行: personal.newAccount() Etherbase 的地方填上述地址： $ geth --datadir /root/geth-test/ --networkid 98 --mine --minerthreads=1 --etherbase=0xf8f7ff845596f0bab1e973859bfcaec6cd2a82ab 3. 编写并部署属于自己的智能合约 4,目前最广泛使用的三种 Token 标准都是基于以太坊的，它们分别是 ERC20、ERC223、ERC721。 5,以太坊养猫游戏
    展开
    1
  • L。＿＿
    2022-09-28 来自北京
    部署私链后，你获取了5个Ether, 这个5个Ether 是挖矿获得，我想知道 挖的是谁的？不是私链吗？
  • saltedfish
    2022-08-26 来自上海
    "在我的远程开发机上一共耗费了 6 分半，又经过了 4 分钟"......你直接说10分半不行吗。。。
  • 阿俊
    2022-03-31
    老是出现ERROR[03-31|00:17:48.209] Snapshot extension registration failed peer=1d4fc8e3 err="peer connected on snap without compatible eth support" 是为什么呢
  • 成运来
    2022-02-27
    按这操作一直提示如下信息 INFO [02-27|13:42:31.650] Looking for peers peercount=0 tried=26 static=0 运行几个小时停止后, 账户还是没有余额咧
  • 辣么大
    2019-12-12
    棒！！！！！
  • iusugar
    2019-11-24
    老师您好，下载安装GETH 总是提示连接超时，网络不可达... 网上的办法试了还是这样
  • 漂泊的小飘
    2019-07-30
    请问pending之后等待出块是啥意思？再开一个窗口去挖矿吗？
  • Jason
    2018-07-24
    以太坊一般都搭建在Ubuntu上哪？其他Linux可以不？另外想写一个智能合约，用C++可以嘛，部署上有没有什么需要注意的地方？谢谢！

    作者回复: 当然可以，你需要从以太坊官网下载对应的版本。 需要用solidty哦，不可以用C++。EOS上你可以用C++

  • 神盾局局长
    2018-05-25
    truffle不是solidity的一个框架吗？

    作者回复: 啊，不好意思，我更正一下，感谢纠正。

  • 一单成名
    2018-05-24
    老师，能在windows下做这个智能合约的开发么？

    作者回复: 你好，当然可以的，参考metamask

  • 沃野阡陌
    2018-05-17
    私链上挖的以太币是真的Ether吗？还是demo的没有价值的币？

    作者回复: 是后者

  • Hesher
    2018-05-09
    hyperledger也是主打智能合约的，但不需要挖矿，更适合作为联盟链使用