[区块链]以太坊开发入门--相关知识点说明

架构

应用层

钱包-METAMASK

水龙头：
一、Ropsten测试网络
https://faucet.egorfine.com/
每个地址每天只能获取一次
二、Kovan测试网

https://ethdrop.dev/

三、Rinkeby测试网
https://www.rinkebyfaucet.com/
参考：https://blog.csdn.net/YM_1111/article/details/123324293

以太坊客户端（节点）

已经有 Ganache 工具，为什么还需要借助 Metamask？这是因为 Ganache 是用于开发调试的工具，并没有集成 Ropsten 测试网和 Mainnet 主网的链接功能。而 Metamask 中已经做了集成
当我们开始开发DApp，托管智能合约需要你建立一个你想托管它们的区块链节点，但这个过程不仅对刚刚开始Web3之旅的人来说很复杂；它也可能很耗时，需要大量的处理能力来完成。
这就是Infura和Alchemy这样的平台所要解决的问题。从本质上讲，它们是节点提供者；也就是说，它们提供对区块链服务的远程访问，所以你不必运行自己的节点。（https://zhuanlan.zhihu.com/p/514654991）

1、Ganache（本地）

Ganache 继承了原来的 Test-RPC的使命，作为测试环境里的模拟区块链而存在。（其实 Ganache 也就是旧的 Test-RPC 项目换了一个名字而已）【在开发过程中，我们推荐使用以太坊区块链的私有链 Ganache （只有几百 M），免去同步以太坊全部区块数据的麻烦】

 HTTP://127.0.0.1:7545   1337  CPAY

（参考：https://blog.csdn.net/weixin_43958804/article/details/109601153）

2、Geth（本地）

典型的以太坊客户端【Geth（Go Ethereum ） 会一直同步以太坊区块链上的所有数据。目前 fast 同步模式下，数据量已经有近 70G；full 同步模式下，已经达到了几百 G】，在开发过程中，我们推荐使用以太坊区块链的私有链 Ganache （只有几百 M），免去同步以太坊全部区块数据的麻烦

（参考：https://ethereum.org/zh/developers/tutorials/run-light-node-geth/）

3、Parity

Parity是完整节点以太坊客户端和DApp浏览器的实现

(参考：https://github.com/paritytech/parity/wiki/Setup)

4、Alchemy（线上）

5、Infura（线上）

通过 Ganache 部署成功并进行了初步校验后，我们需要将合约部署到 Ropsten 测试网，及 Mainnet 主网。这里我们推荐使用 Infura。

Infura 提供了托管的以太坊节点，不再需要我们消耗大量的磁盘空间和时间来搭建本地节点。同时，它为我们的 DApp 应用提供了以太坊节点支持，我们通过 API 和开发人员工具就可以安全、可靠和可扩展的访问以太坊节点。

HDWalletProvider

将合约部署到区块链（不论主网还是测试网）上，都会产生一笔 Transaction。而这笔 Transaction 需要通过外部账户支付 Gas，同时进行交易签名。这里我们需要借助 HDWalletProvider 工具。HDWalletProvider 是一个独立的 npm 软件包，可以处理交易签名以及与以太坊网络的连接。

Network ID以太坊网络
Mainnet //主网
Morden test network //Morden 测试网(已废弃）
Ropsten test network //Ropsten 测试网
Rinkeby test network //Rinkeby 测试网
Kovan test network //Kovan 测试网

heroku

登录：https://signup.heroku.com/

Heroku是一个支持多种编程语言的云平台即服务。目前支持Ruby、Java、Node.js、Scala、Clojure、Python、PHP和Perl等语言，基础操作系统是Debian。

Pinata

登录：https://app.pinata.cloud/pinmanager

Dapp开发框架

Truffle

Truffle 是目前最流行的 DApp 开发框架，它可以帮我们处理掉很多繁琐的事情，让我们更专注于智能合约的开发，迅速开始编码 -> 编译 -> 部署 -> 测试 -> 打包 DApp 的流程。
官方：https://trufflesuite.com/docs/truffle/quickstart/
中文翻译：https://learnblockchain.cn/docs/truffle/
Truffle的基础使用: https://blog.csdn.net/david2000999/article/details/120472092

Truffle常用命令：

#在当前目录下初始化一个全新的APP
truffle init
#构建一个开发中的app版本，创建.build目录。
truffle build
#编译 --compile-all: 强制编译所有合约  
#    --network 名称：指定使用的网络，保存编译的结果到指定的网络上
truffle compile
#运行一个控制台，里面包含已初始化，且随时可用的合约对象。
truffle console
#移植（部署）
truffle migrate
        --reset: 从头运行所有的移植。
        --network 名称：指定要使用的网络，并将编译后的资料保存到那个网络。
        --to number：将版本从当前版本移植到序号指定的版本。
        --compile-all: 强制编译所有的合约
        --verbose-rpc：打印Truffle与RPC交互的详细日志。
#在Truffle的环境下执行一个Javascript文件 truffle exec /path/to/my/script.js   
truffle exec        
#在http://localhost:8080提供编译的app对应的服务，且在需要的时候自动构建，自动部署
truffle serve
    -p port: 指定http服务的端口。默认是8080。
    --network 名称：名称：指定要使用的网络，并将编译后的资料保存到那个网络
#监控文件系统的文件变化，重编译，重部署你的合约
truffle watch

Hardhat

经常与之对比的是 Hardhat vs Truffle（https://trufflesuite.com/）。相比其它作为web3基础设施的开发工具，Hardhat 更加轻量，采用插件化的思想，非常适合作为新手dapp开发入门的工具。

web3

为了便利Web端和区块链进行交互，我们需要一个JS API来实现这个功能，他就是web3.js，它提供了各种接口来实现和区块链以及智能合约的交互。

react.js、vue.js 或 angular.js 是很好的 javascript 前端框架，因为它们可以使用 ethers.js 或 web3.js 轻松与区块链网络集成。

账户

一个以太坊帐户是一个具有以太币 (ETH) 余额的实体，可以在以太坊上发送交易。 帐户可以由用户控制，也可以作为智能合约部署。
以太坊有两种帐户类型：

• 外部持有 – 私钥的所有者控制
• 合约 – 一种由代码控制，部署在网络上的智能合约。 了解智能合约。

这两种帐户类型都能：

• 接收、持有和发送 ETH 和 token
• 与已部署的智能合约进行交互
  主要区别

外部持有（EOA）

• 创建帐户是免费的
• 可以发起交易
• 外部所有的帐户之间只能进行 ETH 和代币交易

合约（CA）

• 创建合约存在成本，因为需要使用网络存储空间
• 只能在收到交易时发送交易
• 从外部帐户向合约帐户发起的交易能触发可执行多种操作的代码，例如转移代币甚至创建新合约
  

GAS

Gas 即矿工费。以太坊上每笔交易的执行（被矿工打包）都会被收取一定数量的 Gas

1eth=10^18wei ;  1wei=10^9gwei
GasLimit：愿意支付矿工费的上限。 GasPrice：矿工费单价。
gas = GasLimit * GasPrice

以太坊虚拟机（EVM）

EVM 即以太坊虚拟机，全称是 Ethereum Virtual Machine。它是以太坊智能合约的运行环境

EVM 是由以太坊节点提供。每个以太坊节点中都包含 EVM。
Solidity 之于 EVM，就像 Java 跟 JVM 的关系一样。
以太坊虚拟机是一个隔离的环境，在 EVM 内部运行的代码跟外部没有联系

智能合约

【智能合约 —— dapp 的后端，因为缺少更好的术语。 有关详细概述，请访问我们的智能合约部分。一旦部署无法更改】智能合约只是一个运行在以太坊链上的一个程序。 它是位于以太坊区块链上一个特定地址的一系列代码（函数）和数据（状态）。智能合约也是一个以太坊帐户，我们称之为合约帐户（以数字形成定义的能够自动执行条款的合约）智能合约之于区块连，相当于SQL之于数据库

合约编译

以太坊虚拟机上运行的是合约的字节码，类似于汇编语言。这就需要我们在部署之前先对合约进行编译，转换成字节码。

合约部署

合约部署后，当需要调用这个智能合约的方法时，只需要向这个合约账户发送消息（交易）即可，通过消息触发后智能合约的代码就会在 EVM 中执行了。

合约运行

合约部署后，当需要调用这个智能合约的方法时，只需要向这个合约账户发送消息（交易）即可，通过消息触发后智能合约的代码就会在 EVM 中执行了。

开发语言

Solidity （推荐）

参考：
https://solidity-by-example.org/
https://solidity-cn.readthedocs.io/zh/develop/

OpenZeppelin

OpenZeppelin 是Solidity语言的一个可重复使用且安全的智能合约的开放框架。他的意义有两个：

• 把合约开发一些通用的组件开发出来，可以方便地复用
• 合约组件经过严格的测试，至今未出现漏洞

数据存储

IPFS（星际文件系统）

是一个分布式文件系统协议。协议定义了文件在分布式系统中如何存储、索引、传输。目标是通过一个文件系统将网络中的所有的设备连接在起来
https://dist.ipfs.io/#go-ipfs
https://www.cnblogs.com/coderzjz/p/14924489.html
https://segmentfault.com/a/1190000040697342

Swarm

——以太坊官方推出的分布式存储项目 https://swarm-guide.readthedocs.io/en/latest/#

DApp

去中心化应用 (dapp) 是在去中心化网络上构建的应用程序，结合了智能合约（可以包含其他人的智能合约）和前端用户界面。dapp 可以用任何语言编写（就像是一个 app）。它有前端代码（可以托管在去中心化存储上）和用户界面，能调用其后端。

以太坊的github上，有一个dapp-bin的目录（https://github.com/ethereum/dapp-bin），有一些文档和示例。使用前，你需要看看文件最近的状态，因为他们将很可能已经被淘汰。

架构

DApp的组件：

• 1、区块链（智能合约）；
• 2、前端（Web用户界面(UI)）【Web前端技术（HTML，CSS，JavaScript）】；
• 3、数据存储【由于gas成本高，智能合约目前不适合存储大量数据。因此，大多数DApps将利用去中心化存储（如IPFS或Swarm）来存储和分发大型静态资产，如图像，视频和客户端应用程序（HTML，CSS，JavaScript）。内容的哈希值通常使用键值映射存储为智能合约中的字节。然后，通过你的前端应用程序调用智能合约检索资产，以获取每个资产的URL。】

虽然也可以创建移动DApp，但由于缺少可用作具有密钥管理功能的轻客户端的移动客户端，目前没有创建移动DApp前端的最佳实践。

开发流程

开发工具

IDEA

Atom 或是 IntelliJ IDEA 系列的 WebStorm [安装支持 Solidity 语法的插件。]

在线Remix

https://remix.ethereum.org

使用教程：https://ethereum.org/zh/developers/tutorials/deploying-your-first-smart-contract/
离线版本：https://github.com/ethereum/remix-desktop/releases）

入门demo

https://download.csdn.net/download/wenwang3000/86734459 （写文章的时候，上传的代码还在审核中）

以太坊开发DApp实战

1. Web前端：web前端使用HTML/CSS/JavaScript开发，其中大量使用了web3js来访问区块链。用户将会通过这个前端应用来访问以太坊、IPFS和NodeJS服务器。
2. 以太坊区块链：这是去中心化应用的核心，所有的代码（电商合约、资金托管合约）和交易都存储在链上，这包括所有的商品信息、买家的出价信息、商品竞价结果、资金流向投票结果等。
3. MongoDB：尽管核心数据存储在区块链上，但是为了方便买家对商品的检索和查询，例如只显示某一类的商品，或者显示即将过期的商品等等，我们会用MongoDB数据库来同步地存储和检索商品信息。
4. NodeJS服务器：这是后端服务器，我们会利用它给前端提供REST风格的API来查询商品， 同时，也利用它来响应对前端静态页面的请求。
5. IPFS: 当卖家上架一个商品时，前端会商品图片文件和介绍文本上传到IPFS，并将所上传文件的哈希值存到链上。
   

(1)前端使用一个HTML表单来采集用户输入的商品细节，例如起拍价、商品图片、描述信息等。
(2)(3) 前端将商品图片和介绍文本上传到IPFS，并返回所上传内容对应的链接（哈希）。
(4)(5) 然后，web前端会调用电商合约将商品信息和IPFS链接存储到链上。当合约成功地将商品存入区块链后，就会触发一个事件，该事件中包含了商品所有的信息。
(6)(7)(8) NodeJS服务器监听区块链事件，当事件被电商合约触发时，服务器读取事件内容并将商品信息插入到MongoDB数据库中。