Solidity智能合約開發(fā)技術(shù)與實戰(zhàn)-以太坊測試網(wǎng)絡(luò)

以太坊Solidity智能合約開發(fā)教程

以太坊測試網(wǎng)絡(luò)學前提示在以太坊網(wǎng)絡(luò)中部署和運行DApp都需要支付Gas，與在Remix或私有鏈中運行智能合約不同，上線后，開發(fā)者就需要真槍實彈地支付以太幣了。一旦程序有bug，可能就意味著實際的損失。而在私有鏈中測試DApp會遇到一些與實際環(huán)境不一致的情況。以太坊和一些第三方廠商都提供了一些非常接近真實環(huán)境的以太坊測試網(wǎng)絡(luò)，可以將DApp部署在測試網(wǎng)絡(luò)中測試完成以太坊交易的情況。知識要點9.1主網(wǎng)絡(luò)和測試網(wǎng)絡(luò)9.2通過Infura節(jié)點集群連接以太坊網(wǎng)絡(luò)9.3在測試網(wǎng)絡(luò)中完成以太坊交易9.1主網(wǎng)絡(luò)和測試網(wǎng)絡(luò)1．Ropsten2．Kovan3．Rinkeby4．Goerli1．RopstenRopsten是以太坊官方提供的測試網(wǎng)絡(luò)，采用PoW共識機制。Ropsten網(wǎng)絡(luò)挖礦的難度很低，但是挖出的以太幣沒有任何價值，僅供開發(fā)和測試使用。也可以免費申請Ropsten網(wǎng)絡(luò)的以太幣。Ropsten可以說是很接近主網(wǎng)的測試網(wǎng)絡(luò)。2．KovanKovan是Parity公司發(fā)起的一個測試網(wǎng)絡(luò)。它采用PoA（ProofofAuthority，權(quán)威證明）共識算法。PoA約定：僅由若干個權(quán)威節(jié)點來生成區(qū)塊，其他節(jié)點無權(quán)生成。這樣也就省去了挖礦的時間。盡管有些壟斷的感覺，但是測試網(wǎng)絡(luò)中的以太幣沒有任何價值，權(quán)威節(jié)點純屬義務(wù)勞動。誰又會反對呢。因為是Parity公司發(fā)起的測試網(wǎng)絡(luò)，所以只有Parity錢包客戶端可以使用這個網(wǎng)絡(luò)。3．RinkebyRinkeby也是以太坊官方推出的測試網(wǎng)絡(luò)，采用PoA共識算法。4．Goerli基于Ethereum2.0的支持多種客戶端的測試網(wǎng)絡(luò)。由第三方團隊Chainsafe推出，是以太坊基金會資助的項目。也采用PoA共識算法。

9.1.2獲取測試幣獲取各種測試幣的方法基本都可以分為如下2種：（1）在以太坊錢包中獲取。（2）在測試網(wǎng)絡(luò)的官網(wǎng)或其他第三方網(wǎng)站獲取。通過以太坊錢包MetaMask申請Ropsten測試幣獲取測試幣的頁面單擊“獲取Ether”按鈕，會打開獲取測試幣的頁面。賬號3接收到測試幣9.2通過Infura節(jié)點集群連接以太坊網(wǎng)絡(luò)Infura是一個托管的以太坊節(jié)點集群，可以免費將智能合約部署在Infura節(jié)點集群上，而無需自己搭建用于測試的以太坊節(jié)點?？梢赃x擇通過Infura接入以太坊主網(wǎng)或測試網(wǎng)絡(luò)。無論是測試還是部署上線，通過Infura節(jié)點集群連接以太坊網(wǎng)絡(luò)都是很方便的選擇。9.2.1注冊Infura賬戶Infura官網(wǎng)首頁注冊Infura賬號后收到的激活郵件單擊“注冊”按鈕，根據(jù)提示輸入郵箱和密碼，即可注冊Infura賬戶。提交后注冊郵箱中會收到一封激活郵件。9.2.2通過Infura連接到以太坊網(wǎng)絡(luò)1．連接到以太坊網(wǎng)絡(luò)的URL訪問如下的URL，可以查看infura的技術(shù)文檔：https://infura.io/docs在左側(cè)導航欄中選擇ChooseaNetwork，可以查看Infura支持的以太坊網(wǎng)絡(luò)信息。infura支持的以太坊網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)連接方式連接網(wǎng)絡(luò)的URL主網(wǎng)（Mainnet）基于HTTPS的JSON-RPChttps://mainnet.infura.io/v3/YOUR-PROJECT-ID基于WebSocket的JSON-RPCwss://mainnet.infura.io/ws/v3/YOUR-PROJECT-IDRopsten基于HTTPS的JSON-RPChttps://ropsten.infura.io/v3/YOUR-PROJECT-ID基于WebSocket的JSON-RPCwss://ropsten.infura.io/ws/v3/YOUR-PROJECT-IDKovan基于HTTPS的JSON-RPChttps://kovan.infura.io/v3/YOUR-PROJECT-ID基于WebSocket的JSON-RPCwss://kovan.infura.io/ws/v3/YOUR-PROJECT-IDRinkeby基于HTTPS的JSON-RPChttps://rinkeby.infura.io/v3/YOUR-PROJECT-ID基于WebSocket的JSON-RPCwss://rinkeby.infura.io/ws/v3/YOUR-PROJECT-IDGoerli基于HTTPS的JSON-RPChttps://goerli.infura.io/v3/YOUR-PROJECT-ID基于WebSocket的JSON-RPCwss://goerli.infura.io/ws/v3/YOUR-PROJECT-IDIPFSIPFS網(wǎng)關(guān)https://ipfs.infura.io/ipfs/IPFSAPIhttps://ipfs.infura.io:5001/api/2．創(chuàng)建Infura項目單擊左側(cè)菜單中的ETHEREUM圖標，打開連接以太坊網(wǎng)絡(luò)的頁面。創(chuàng)建新項目對話框單擊CREATEAPROJECT按鈕彈出創(chuàng)建新項目對話框。在項目詳情頁中，可以查看或設(shè)置如下屬性·設(shè)置項目名?！げ榭错椖縄D和項目密鑰?！みx擇連接的網(wǎng)絡(luò)，查看連接URL?！ぴO(shè)置是否所有請求都需要使用項目密鑰（Requireprojectsecretforallrequests復選框）；·設(shè)置JWT公鑰，以及是否所有請求都需要提供JWT公鑰（RequireJWTforallrequests復選框），本書不展開介紹通過JWT進行身份驗證的方法。·項目每秒可以發(fā)送的請求數(shù)，0表示不限制?！ろ椖棵刻炜梢园l(fā)送的請求數(shù)，0表示不限制?！ぴO(shè)置允許的User-Agent（ALLOWLISTUSERAGENTS）。例如，給移動app設(shè)置一個自定義的User-Agent，然后在Infura項目中設(shè)置指定的User-Agent才可以發(fā)送請求?！ぴO(shè)置允許訪問的合約地址（ALLOWLISTCONTRACTADDRESSES）?！ぴ试S的HTTP訪問源（ALLOWLISTORIGINS）。

允許訪問的API方法（ALLOWLISTAPIREQUESTMETHOD）。項目詳情頁設(shè)置連接網(wǎng)絡(luò)的端點（ENDPOINTS）3．連接到以太坊網(wǎng)絡(luò)在Web3.js中通過Infura連接以太坊網(wǎng)絡(luò)的方法如下：varWeb3=require("web3");varweb3=newWeb3(Web3.givenProvider||連接網(wǎng)絡(luò)的端點URL)例如，在前面創(chuàng)建的myproj項目中，連接Ropsten網(wǎng)絡(luò)的端點URL如下https://ropsten.infura.io/v3/fbc7d11878344e39b5be9296da1a3521通過infura連接Ropsten測試網(wǎng)絡(luò)的方法如下：varWeb3=reqire("web3");varweb3=newWeb3(Web3.givenProvider||'https://ropsten.infura.io/v3/fbc7d11878344e39b5be9296da1a3521')9.2.3項目ID和項目密鑰1．通過項目ID標識身份2．項目密鑰1．通過項目ID標識身份在所有通過infura發(fā)起的以太坊API請求中都必須提供一個有效的項目ID。本節(jié)下面的內(nèi)容也是基于項目ID實現(xiàn)身份驗證，從而保證項目的安全。2．項目密鑰設(shè)置infura項目密鑰設(shè)置所有的infura請求都提供項目密鑰通過如下格式的URL，獲取配置數(shù)據(jù)curl--user:<項目密鑰>https://<network>.infura.io/v3/<項目ID><具體命令和參數(shù)>根據(jù)實際情況替換網(wǎng)絡(luò)標識、項目ID和項目密鑰，例如：curl--user:c61bf19af71b43f98f8a062f26f1a0d5\https://ropsten.infura.io/v3/fbc7d11878344e39b5be9296da1a3521【例9-1】（1）在/usr/local/目錄下創(chuàng)建子目錄infura，并在該目錄下執(zhí)行npminit命令初始化Node項目。根據(jù)提示信息輸入項目信息，使項目的配置文件package.js代碼如下：{"name":"infura","version":"1.0.0","description":"使用infura項目ID和項目密鑰連接Ropsten測試網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建Web3對象的方法","main":"index.js","scripts":{"dev":"nodeindex.js","test":"echo\"Error:notestspecified\"&&exit1"},"author":"","license":"ISC"}（2）在infura目錄下創(chuàng)建index.jsvarWeb3=require("web3");varweb3=newWeb3(Web3.givenProvider||'https://:c61bf19af71b43f98f8a062xxxxxxxxx@ropsten.infura.io/v3/fbc7d11878344e39b5be92xxxxxxxxxx')console.log(web3);安裝Web3.js（3）在infura目錄下執(zhí)行如下命令，安裝Web3.js。

npminstallweb3@^0.20.0--save安裝成功后，會在package.js中生成如下代碼"dependencies":{"web3":"^0.20.7"}例9-1的運行結(jié)果9.2.4白名單在很多情況下需要從瀏覽器或其他第三方客戶端應用發(fā)送請求。但是瀏覽器或第三方客戶端應用并不能保證項目密鑰的安全。使用白名單（allowlist）可以防止第三方應用從其他網(wǎng)站使用你的項目ID。如果項目沒有啟用白名單，則會接受所有來源的請求。白名單包含的項目如下

ALLOWLISTCONTRACTADDRESSES：設(shè)置用此項目ID只能訪問指定地址的合約。

ALLOWLISTUSERAGENTS：設(shè)置允許連接的UserAgent。UserAgent是一個特殊的字符串，服務(wù)器可以通過UserAgent識別客戶端使用的操作系統(tǒng)及版本、CPU類型、瀏覽器及版本、瀏覽器渲染引擎、瀏覽器語言、瀏覽器插件等。

ALLOWLISTORIGINS：ORIGINS是POST請求頭中包含的一個可選字段，用于標識請求的最初來源。ALLOWLISTORIGINS設(shè)置可以發(fā)送請求的域名，例如。

ALLOWLISTAPIREQUESTMETHOD：設(shè)置請求允許調(diào)用的API方法，例如eth_getBlockNumber。可以從下拉框中選擇允許的方法。一個設(shè)置白名單的例子假定公司example開發(fā)了一個名為shop的dapp，則可以在ALLOWLISTUSERAGENTS中添加com.example.shopapp（假定是shop網(wǎng)站的域名），在ALLOWLISTORIGINS中添加（需要在DApp中發(fā)送請求時設(shè)置）。這樣就可以允許從網(wǎng)站和app中使用項目ID訪問infura網(wǎng)絡(luò)。9.2.5部署智能合約到Ropsten網(wǎng)絡(luò)可以利用Truffle的hdwallet-provider組件將智能合約部署到Ropsten網(wǎng)絡(luò)。hdwallet-provider組件是一個啟用了硬件錢包的Web3提供器（provider）。安裝hdwallet-provider組件npminstalltruffle-hdwallet-provider修改Truffle項目的配置文件truffle-config.js，代碼如下//定義HDWalletProvider對象varHDWalletProvider=require("truffle-hdwallet-provider");//提供助記詞（mnemonic）來生成你的賬戶varmnemonic="xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";//添加Ropsten測試網(wǎng)絡(luò)定義module.exports={networks:{ropsten:{provider:function(){//定義以太坊節(jié)點https://ropsten.infura.io/your-api-keyreturnnewHDWalletProvider(mnemonic,"https://ropsten.infura.io/v3/fbc7d11878344e39b5be9296da1a3521",0,1);},network_id:"*",gas:3012388,gasPrice:30000000000}}};在測試網(wǎng)絡(luò)Ropsten中部署合約MetaCointrufflemigrate--networkropsten如果一切正常，則執(zhí)行結(jié)果如下Compilingyourcontracts...===========================……contractaddress:0x96e10b02CC76544787dEC0134b8Ed2372EDCfb62>blocknumber:9831458>blocktimestamp:1615692728>------------------------------------->Totalcost:0.01152333ETH……….

Summary=======>Totaldeployments:3>Finalcost:0.01648758ETH

9.3在測試網(wǎng)絡(luò)中完成以太坊交易9.3.1以太坊交易過程9.3.2通過ethereumjs-tx實現(xiàn)與以太坊的交易9.3.3完整的交易實例9.3.1以太坊交易過程1．構(gòu)建交易對象在發(fā)起交易之前，首先要構(gòu)建交易對象。交易對象的結(jié)構(gòu)可以參照6.3.6節(jié)中例6-11理解。2．簽署交易為了證明交易是指定賬戶發(fā)起的，在發(fā)送交易前，需要使用指定賬戶的私鑰對交易對象進行簽名。如果瀏覽器中安裝了MetaMask錢包，則MetaMask會將賬戶私鑰存儲在本地瀏覽器中，只有賬戶的主人才能訪問私鑰。在瀏覽器中發(fā)起交易時，MetaMask會自動使用私鑰對交易對象進行簽名。可以使用9.3.2節(jié)介紹的ethereumjs-tx庫對交易對象進行簽名。3．節(jié)點驗證前端程序在對交易數(shù)據(jù)完成簽名后，會將簽名后的交易數(shù)據(jù)發(fā)送至以太坊節(jié)點。由節(jié)點對簽名數(shù)據(jù)進行驗證。檢查簽名及數(shù)據(jù)的有效性。4．廣播交易

spring:profiles:active:dev

---spring:profiles:proapplication:name:config-clientcloud:config:uri:02:9005label:masterprofile:pro

5．礦工節(jié)點接受交易礦工是交易過程中的關(guān)鍵角色，因為是礦工最終將交易數(shù)據(jù)打包在區(qū)塊中的。在眾多交易中，礦工會根據(jù)交易提供的gasPrice來選擇優(yōu)先記賬的交易，價格越高的交易越會被優(yōu)先處理。因此在發(fā)起交易時設(shè)置適當高出標準的gasPrice是很重要的，這將使交易被優(yōu)先處理。6．礦工挖礦成功并全網(wǎng)廣播礦工接受交易后會將其打包在挖出的區(qū)塊中。一個區(qū)塊中可以容納的交易是有限的，每個區(qū)塊都有一個gasLimit。區(qū)塊中包含交易的Gas總和不能超過gasLimit。打包好的區(qū)塊會被添加到區(qū)塊鏈上，礦工會將其全網(wǎng)廣播。7．節(jié)點同步新區(qū)塊全網(wǎng)節(jié)點在接收到新區(qū)塊后，會對礦工的挖礦結(jié)果進行驗算。通過后，將新區(qū)塊添加到自己的區(qū)塊鏈中。節(jié)點接受了新的區(qū)塊，就意味著接受區(qū)塊中的所有交易。9.3.2通過ethereumjs-tx實現(xiàn)與以太坊的交易ethereumjs-tx是Web3.js中用于實現(xiàn)以太坊交易的JavaScript庫。1．對交易對象進行簽名2．構(gòu)建原始交易對象3．執(zhí)行交易1．對交易對象進行簽名安裝ethereumjs-tx庫。cnpminstallethereumjs-tx在項目中安裝ethereumjs-tx（1）創(chuàng)建項目目錄例如在/usr/local/目錄下創(chuàng)建transfer子目錄，作為項目目錄。（2）初始化項目在/usr/local/transfer目錄下執(zhí)行npminit命令初始化項目，安裝提示輸入項目的基本信息，初始化項目。生成的package.json文件內(nèi)容如下{"name":"transfer","version":"1.0.0","description":"","main":"index.js","scripts":{"test":"echo\"Error:notestspecified\"&&exit1"},"author":"","license":"ISC","dependencies":{"ethereumjs-tx":"^2.1.2"}}（3）在項目中安裝ethereumjs-tx在項目目錄下執(zhí)行下面的命令可以在項目中安裝ethereumjs-tx。cnpminstallethereumjs-tx--save安裝完成后，查看的package.json文件內(nèi)容，可以看到ethereumjs-tx的版本信息"dependencies":{"ethereumjs-tx":"^2.1.2"}2．構(gòu)建原始交易對象首先需要構(gòu)建原始交易對象。原始交易對象包含如下字段·Nonce：記錄發(fā)起交易的賬戶已執(zhí)行交易總數(shù)?！asPrice：Gas的價格，單位為wei。GasPrice越高，會越優(yōu)先被礦工打包?！asLimit：Gas的上限，可以防止因為程序的bug（比如陷入死循環(huán)一直發(fā)起交易）而耗盡賬戶里的所有余額用于支付Gas。設(shè)置gasLimit后，交易執(zhí)行完畢后，超出部分會返還至交易賬戶。·to：接受交易金額的賬戶地址?！alue：交易的金額。·data：如果交易是發(fā)送以太幣，則data為空；如果是部署合約，則data為合約的字節(jié)碼。一個原始交易對象的示例varrawTx={nonce:'0x00',gasPrice:'0x09184e72a000',gasLimit:'0x2710',to:'0x0000000000000000000000000000000000000000',value:'0x00',data:'0x7f7465737432000000000000000000000000000000000000000000000000000000600057'}從賬戶account1向賬戶account2轉(zhuǎn)賬0.1ETH的原始交易對象代碼web3.eth.getTransactionCount(account1,(err,txCount)=>{consttxObject={nonce:web3.utils.toHex(txCount),to:account2,value:web3.utils.toHex(web3.utils.toWei('0.1','ether')),gasLimit:web3.utils.toHex(21000),gasPrice:web3.utils.toHex(web3.utils.toWei('10','gwei'))}})3．執(zhí)行交易（1）使用私鑰對交易對象進行簽名。（2）廣播交易。（1）使用私鑰對交易對象進行簽名?！⒃冀灰讓ο筠D(zhuǎn)換為Tx對象，方法如下：consttx=newTx(txObject);·準備好發(fā)起交易的賬戶，找到賬戶的私鑰。并使用私鑰對交易對象進行簽名，方法如下：tx.sign(<私鑰>)（2）廣播交易·將交易對象序列化后將其轉(zhuǎn)換為16進制字符串，為廣播交易做好準備。代碼如下：constserializedTx=tx.serialize()constraw='0x'+serializedTx.toString('hex')·調(diào)用web3.eth.sendSignedTransaction()函數(shù)將16進制簽名字符串發(fā)送到以太坊網(wǎng)絡(luò)中，代碼如下：web3.eth.sendSignedTransaction(raw,(err,txHash)=>{console.log('txHash:',txHash)})9.3.3完整的交易實例【例9-2】參照下面的步驟演示通過ethereumjs-tx實現(xiàn)與以太坊交易的方法。1．確定交易的網(wǎng)絡(luò)，選擇交易的賬號2．準備賬戶對應的私鑰3．安裝web3組件4．在App.js中編寫程序，實現(xiàn)交易1．確定交易的網(wǎng)絡(luò)，選擇交易的賬號這里選擇測試網(wǎng)絡(luò)Ropsten發(fā)起交易。參照8.3.4節(jié)介紹的方法使用MetaMask錢包連接到測試網(wǎng)絡(luò)Ropsten，選擇2個賬戶，如果需要就創(chuàng)建一個新賬戶。這里假定賬戶1的地址為0x32985d709D7FC4d5F40148592f967578Cb9ec1D5，賬戶2的地址為0xc07C9bF8f2E83E9E15aEf2a6727E2dC64b447Aea。在本例中會用到這兩個賬戶進行交易。在MetaMask錢包查看并記錄賬戶1和賬戶2的余額。如果余額為0，可以參照9.1.2獲取測試幣。2．準備賬戶對應的私鑰輸入MetaCoin密碼查看賬戶的私鑰將私鑰設(shè)置為環(huán)境變量exportPRIVATE_KEY_1='b75e2bcaec74857cf9bb6636d66a04784dxxxxxxxxxxxxxxx'$exportPRIVATE_KEY_2='ac0adfdbaeb0770a479e79aac78779d82fxxxxxxxxxxxxxxx'在程序中可以通過如下代碼引用賬戶私鑰constprivateKey1=process.env.PRIVATE_KEY_1constprivateKey2=process.env.PRIVATE_KEY_2要想使用私鑰對交易進行簽名，則需要通過如下代碼將其轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)據(jù)字符串constprivateKey1=Buffer.from(process.env.PRIVATE_KEY_1)constprivateKey1=Buffer.from(process.env.PRIVATE_KEY_2)3．安裝web3組件在/usr/local/transfer目錄下執(zhí)行如下命令安裝web3組件：cnpminstallweb3--save在package.json中dependencies節(jié)的代碼"dependencies":{"ethereumjs-tx":"^2.1.2","web3":"^1.3.5"}4．在App.js中編寫程序，實現(xiàn)交易varTx=require('ethereumjs-tx').TransactionconstWeb3=require('web3')//注意替換為自己的infura項目ID和項目密鑰constweb3=newWeb3('https://:c61bf19af71b43f98f8a062f26f1a0d5@ropsten.infura.io/v3/fbc7d11878344e39b5be9296da1a3521')//設(shè)置賬戶地址constaccount1='0x32985d709D7FC4d5F40148592f967578Cb9ec1D5';constaccount2='0xc07C9bF8f2E83E9E15aEf2a6727E2dC64b447Aea';//從環(huán)境變量中獲取賬戶對應的私鑰constpk1=process.env.PRIVATE_KEY_1;constpk2=process.env.PRIVATE_KEY_2;console.log(pk1);console.log(pk2);//將私鑰轉(zhuǎn)換為二進制字符串constprivateKey1=Buffer.from(pk1,'hex')constprivateKey2=Buffer.from(pk2,'hex')var_from=account1;web3.eth.getTransactionCount(_from,(err,txcount)=>{vartxObject={nonce:web3.utils.toHex(txcount),gasPrice:web3.utils.toHex(web3.utils.toWei('10','gwei')),gasLimit:web3.utils.toHex(21000),to:account2,//'0xc07C9bF8f2E83E9E15aEf2a6727E2dC64b447Aea',value:web3.utils.toHex(web3.utils.toWei('