Block Chain | Chia-An Lee

Docker 實作 PoW

Mon, 09 Aug 2021 07:48:37 +0800

docker pull calee0219/ca_geth
更好的版本 XD docker pull blakeberg/geth-node

快速安裝

使用
這樣就可以開始挖 CACoin 啦~
docker run ca_geth -t /root/init_start.sh

叢集版本

安裝

docker 詳情請看

執行 & 進入 ubuntu docker

docker pull ubuntu
docker run --name first_node -i -t ubuntu /bin/bash # 這個 docker 是用來跑私鏈的

docker 內安裝 geth

升級 ubuntu apt-get

apt-get update
apt-get upgrade

安裝 geth

apt-get install software-properties-common
add-apt-repository -y ppa:ethereum/ethereum
apt-get update
apt-get install ethereum

以上動作

你也可以考慮直接使用，裡面的功能更完備 XD

docker pull blakeberg/geth-node

docker run -d -h geth --name geth -p 20022:22 -p 8545:8545 blakeberg/geth-node
ssh geth@localhost -p 20022

撰寫創世區塊 (Genesis)

利用 puppeth 幫助撰寫
照著互動式指令即可
1. 下 puppeth 指令
2. 對此創世區塊命名
3. 選擇 2 新增設定檔
4. 選擇 1 PoW
5. 若希望有一開始就存在的節點，將其節點地址複製到此，最後保留一個 0x 結束
6. 設定 network id (留白則會預設 random)
7. 其他想要設定的資訊
8. 選擇 2 儲存設定檔
9. Ctrl-C 結束設定

架設節點

初始化節點
- geth --datadir "./[資料存放資料夾]" --networkid [剛剛設定的 networdid] --rpc init [創世區塊.json]
- 出現 “successfully wrote genesis block and/or chain rule set:…” 字樣則成功開啟
- --maxpeers: 最多可連結點數
- --nodiscover: 不可讓一般人找到 (需要手動加入節點)
  - 在 geth 指令加入 --bootnodes 參數
  - 進到 console 裡使用 admin.addPeer()
  - 存成 static-nodes.json 檔，讓geth自動連線
- --netrestrict: 讓節點只會接受在指定IP子網域內的連線
- --rpc: 启动 rpc 通信，可以进行智能合约的部署和调试
新增帳戶(account)
- geth account new
- 也可以在 js console 裡下 personal.newAccount("passphrase")
- 預設位置是放在 ./ethereum/keystorm
- --datadir: 設定檔放置位置
啟動並進入節點 console
- geth --datadir "./[資料存放資料夾]" --networkid [剛剛設定的 networdid] console --mine
- 最後面也可以不用加 console
- --rpc: 啟動 rpc 通信，可以进行智能合約的部署和調適
- --rpcaddr: default rpc ip 是 0.0.0.0，只有內部網路才能連，加 --rpcaddr {ip} 後，rpc 的 port 才會是外部也可以連，只是可能會不安全
- --rpcport: 指定 rpc port

啟動其他節點

其實就是架設節點

節點初始化
- geth --datadir "./[資料存放資料夾]" --networkid [剛剛設定的 networdid] --bootnodes enode://[主鏈 id]@[主鏈 ip]:30303 console --mine
- 30303: 預設 port
- 主機 ip: docker 了話，可以使用 docker inspect [container name] | grep IPAddress 來查找 container 被配置的區域 ip
- --mine: 直接開始 mining
- --bootnodes: 若不加入這個參數，節點可能會需要在網路上找其他節點找很久
- 主鏈 id: 可以用 admin.nodeInfo 查找
新增帳戶(account)
- 一定要有帳戶才能收到挖礦的 $$ 啊～～～
啟動節點
- geth --datadir "./[資料存放資料夾]" --networkid [剛剛設定的 networdid] console --mine

確認節點同步

net.listening: 確認是否有在監聽其他節點
net.peerCount: 監聽其他節點數
admin.peers: 查看節點資訊

檢查錢包

這是最重要的 XD web3.fromWei(eth.getBalance(eth.coinbase), "ether")

交易

參數版 eth.sendTransaction({from: eth.coinbase, to: "0x154230ed91d1e711e56b9c0f88b5ba5fd2b0503f", value: web3.toWei(1, "ether"),gas:22000,gasPrice:web3.toWei(45,"Shannon"),data: web3.toHex('ZeroCool')})
簡單版 eth.sendTransaction({from: eth.coinbase, to: "0x154230ed91d1e711e56b9c0f88b5ba5fd2b0503f", value: web3.toWei(1, "ether")})

Ether Explorer 架設

Mon, 09 Aug 2021 07:48:37 +0800

提供類似 EtherScan 的功能
用 pulling 的方式更新，效能較差
UI 好看

安裝

前處理

需要先有 npm, bower

sudo apt-get install nodejs
sudo apt-get install npm
sudo apt-get install bower

geth 需要開 rpc

geth --rpc --rpcaddr localhost --rpcport 8545 --rpcapi "web3,eth" --rpccorsdomain "http://localhost:8000"

--rpc: 把 rpc 開出來
--rpcaddr: 指定 rpc 可以吃得 address，不寫 default 是 localhost
--rpcport: 指定 rpc port，不寫 default 是 8545
--rpcapi: 指定 rpc 提供的服務
--rpccorsdomain: CORS domain，詳見

軟題

git clone https://github.com/carsenk/explorer
cd explorer
npm install
bower install

啟動

建議先開個 tmux 或 screen

sudo apt install tmux
tmux

cd explorer # 如果沒有在專案資料夾內，需要記得進去
npm start

到這裡，基本上就能在自己的電腦上的 http://localhost:8000 上看到 explorer 了

如果還想讓別人看到了話：

geth 部分

要把 loopback 的 localhost 改掉

geth --rpc --rpcaddr 你的對外 ip(或者 0.0.0.0) --rpcport 8545 --rpcapi "web3,eth" --rpccorsdomain "你的 domain (或者 *)"

如果你都看不懂，可以考慮直接寫

geth --rpc --rpcaddr 0.0.0.0 --rpcport 8545 --rpcapi "web3,eth" --rpccorsdomain "*"

explorer 部分

修改 app/app.js

var GETH_HOSTNAME = "your-domain/ip"; // put your IP address!

其他

如果有開防火牆，記得把規則加進去

sudo ufw allow 8545/tcp
sudo ufw allow 8000/tcp

可以考慮直接把 8000 port 開出去給別人
- 如果是用 private ip，記得確認上層 NAT port forwarding 是否有把 port 開起來

也可以考慮用 nginx proxy 出去 nginx 設定 /etc/nginx/sites-enabled/etherexplorer.conf

server {
 listen 80;
 server_name your-domain;

 location / {
 proxy_pass http://localhost:8000;
 proxy_http_version 1.1;
 proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
 proxy_set_header Connection "upgrade";
 }
}

比 explorer 更多功能

Ethstats 佈署

Mon, 09 Aug 2021 07:48:37 +0800

分別需要兩個 repo

api 的:
前端的:

什麼是 netstats

ethereum 監控網路節點狀態的視覺化網頁呈現
任何人都可以在EthStats仪表板上添加他们的节点
展示重要信息，诸如现在的区块，散表难度，gas价格和gas花费等
架構: 後端在每一台 node 上，主動利用 instance-api 以 WebSocket 提供資訊給前端，前端統一在一台 server 接受推播
後端可自己自由架設

api 部份架設

需求
- 節點必須是 rpc 開啟的
  - geth --rpc
- 需要連得到指定節點的 rpc port (default 8545)
  - 可用 nc -v [ip] [port] 測試
- 需要有 pm2
```
sudo npm install -g pm2
```

下載

git clone https://github.com/cubedro/eth-net-intelligence-api
cd eth-net-intelligence-api
npm install

修改設定檔在 app.json
```
"env": {
 “RPC_HOST” : “localhost”,
 “RPC_PORT” : “8545”,
 “LISTENING_PORT” : “30303”,
 “INSTANCE_NAME” : “”,
 “CONTACT_DETAILS” : “”,
 “WS_SERVER” : “ http://localhost:3000”,
 “WS_SECRET” : “lalaland”,
 “VERBOSITY” : 2
}
```
- RPC_HOST:
- RPC_PORT: 給出資訊的節點的 port
- LISTENING_PORT: ethereum 將會監聽的 port
- INSTANCE_NAME: 對節點的命名，可隨便填，但是一定要填
- CONTACT_DETAILS: 若要分享合約資訊，則需要填寫此欄位
- WS_SERVER: 網頁伺服器會使用的 ip / hostname : port (這裡填入的是前端 ethstats WebSocket 所在的位置(可以在不同的主機上))
- WS_SECRET: 指定一個密鑰，和網頁伺服器建立連線時使用
- VERBOSITY:
啟動 pm2 start app.json
- 如果出現 /usr/bin/env: 'node': No such file or directory 下 apt-get install nodejs-legacy 指令

前端架設

需求
- 需要有 grunt
```
sudo npm install -g grunt-cli
```

下載

git clone https://github.com/cubedro/eth-netstats
cd eth-netstats
npm install
grunt all

啟動
- 要在 bash 下 (至少 fish 的變數不是這樣下的 XD)
- WS_SECRET="{密鑰}" npm start
- 密鑰要與上面的 WS_SECRET 在相同的地方

NGINX proxy 設定

只需要對前端做 proxy 就可以了~

server {
 listen 80;
 server_name ethstats.calee.com.tw;

 location / {
 proxy_pass http://localhost:3000;
 proxy_http_version 1.1;
 proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
 proxy_set_header Connection "upgrade";
 }
}

參考

Mastering in Bitcoin 讀書筆記

Mon, 09 Aug 2021 07:48:37 +0800

Ch1 / Ch2

Ch3 比特幣客戶端

以為主

也可以到直接選擇 binary file 執行

下載並切換版本

# Download
git clone https://github.com/bitcoin/bitcoin.git
cd bitcoin
# 檢查版本 & 切換
git tag
git checkout {tag}

自動產生相關檔案 ./autogen.sh
參數設定
```
./configure --help
./configure {需要的參數}
```
之後軟體會檢查所需要的相關軟體，若沒有，會中途中止，安裝完後重跑即可過程中可能會遇到一些 bug，可以先到參考需要安裝的東西
編譯與安裝
```
make
sudo make install
```

開啟

安裝完後，應該會有 bitcoind, bitcoin-cli 等指令可以用

用 which bitcoind 可以查看安裝位置
bitcoind: 開啟服務
在 ~/.bitcoin/bitcoin.conf 修改設定檔
- 用戶名 & 密碼
```
rpcuser=bitcoinrpc
rpcpassword=2XA4DuKNCbtZXsBQRRNDEwEY2nM6M4H9Tx5dFjoAVVbK
```
- 其他設定參數 bitcoind --help
bitcoind --daemon: 在後台執行
第一次運行時，會同步區塊，至少會有 122GB 以上，可能需要 2 天的時間下載區塊…

JSON-RPC API

bitcoin 提供 json-rpc api
bitcoin-cli help
bitcoin-cli getinfo: 獲得基本資訊 (網路節點，錢包，區塊數據…)
- version, protocolversion, walletversion: 版本
- balance: 錢包餘額
- …

錢包設定及加密

在生成密鑰或其他指令前，需要先對錢包加密
- bitcoin-cli encryptwallet {密碼}
解鎖錢包
- bitcoin-cli walletpassp {密碼} {時間/秒}

備份

bitcoin-cli backupwallet {檔名}: 匯出成可以匯入的檔案
bitcoin-cli importwallet {檔名} (需要是錢包解鎖的狀態)
bitcoin-cli dumpwallet {檔名}: 將錢包匯出成人看得懂的明文

地址 & 交易

bitcoin-cli getnewaddress: 產生新的 address
bitcoin-cli getreceivedbyaddress {地址} 0: 若有匯錢進來，可以檢查匯入的錢
bitcoin-cli listtransactions: 列出所有交易
bitcoin-cli listaddressbyaccount "": 列出所有地址
bitcoin-cli getbalence: 列出錢包總額
bitcoin-cli gettransaction {txid}: 列出 txid 的交易明細

區塊

bitcoin-cli getblock {區塊的 hash}: 查看這個 block 的內容

Ch4 密鑰-地址-錢包

密鑰

$1$ ~ $2^{256}$
生成方法：密碼學安全隨機源取出一串隨機字串 -> sha256 -> 檢查是否小於 $n-1$
256 bit，但可以用不同的表示法
base58check->hex: sx base58check-decode ...
hex->base58check: sx base58check-encode {hex} {prefix}

公鑰

用 ECC (橢圓曲線) 從私鑰生成
公鑰 = 私鑰 * G
G: 生成點，bitcoin 的生成點是固定的
secp256k1 標準的橢圓曲線
$y^2=(x^3+7)$ over $F_p$
$y^2\mod p = (x^3+7)\mod p$
$p = 2^{256}-2^{32}-2^9-2^8-2^7-2^6-2^4-1$
無窮點對 (0)
加法定義$P_1=P_2+P_3$
$K=k*G$
格式
- 非壓縮型
  - prefix: 04
  - K = 04xy
  - 520bit: 8 + 256 + 256
- 壓縮型
  - prefix: 02 / 03
  - 有 x，有曲線方程式，可算出 y
  - 解方程式時，y 有平方 => 有兩解 => 用 02 / 03 區別奇偶
- 壓縮格式公鑰產生的地址會與非壓縮的不一樣
  - => 現在的協定多以非壓縮為主
  - but 應該還是要能支援非壓縮
  - WIF (錢包導入格式) 應該要標示出私鑰產生的公鑰是否為壓縮格式 (基本上就是要說明這把私鑰最終產生的地址應該要是哪一個)
  - 壓縮格式私鑰:
    - 私鑰 + ‘01’
    - 用來表示這個私鑰的 address 是用壓縮格式公鑰產生的
    - 事實上會比私鑰長 XD
  - WIF
    - 使用壓縮格式導出私鑰時，永遠只用 WIF 壓縮格式 (K or L 前綴 (因為經過 Base58Check 格式作為最終輸出格式))
    - 使用非壓縮，導出時使用 WIF 格式 (5 前綴)

地址

hash160 / double hash
address = RIPEMD160(SHA256(K))
經過 base58check 編碼呈現

Base58: base64 去掉易混淆單字 ex. O, 0, I, l…
Base58Check: Base58 + error check
$checksum = sha256(sha256(prefix+data))$ (data 是公鑰哈希，而不是純公鑰)
只取前四個 bit
prefix

比特幣錢包

錢包是私鑰的容器

非確定性錢包：
- 隨機生成 n 個私鑰，每個只使用一次
- 需要整份備份
確定性種子錢包
- 單向離像方程式
- 公共種子
- 種子可以產生所有錢包裡的私鑰，因此只要備份種子就好了
- 輔助記憶詞彙
  - 易於記憶
  - 種子對應確定性錢包的隨機數
  - BIP0039
    1. 生成 128~256 位 (2^…) 的隨機數
    2. 用 sha256 hash，取前幾位，生成 check bit
    3. num + check bit
    4. 把數字分解成 11 位不同的集合 (11 bit 切一組，切成 n 組)，與預先定義好的字典做對應
    5. 生成 12 ~ 24 個 word 的助記碼
分層性錢包 (HD 錢包)
- BIP0032 標準
- 母鑰匙生成子鑰匙
- 樹狀結構
- 建立公共密鑰的序列而不需要訪問相對的私鑰
- 每筆交易發行不同的公鑰
- 從種子產生 HD
  
  ![]( =150x)
- CKD (child key derivation)
- 三個主要元素：
  - 母私鑰
  - 鏈碼 (256bit)
  - 索引號 (index, 32bit)
- 母公鑰 + 鏈碼 + 索引號 => HMAC-sha512 => 分成兩個 256 bit
- 子密鑰無法 trace back 母密鑰
- 子密鑰在沒有鏈碼下，也無法 trace 兄弟密鑰

擴展鑰匙 (extending key)

鑰匙 + 鏈碼
兩種
- 密鑰 + 鏈碼
  - 可以衍生出子密鑰
- 公鑰 + 鏈碼
  - 可以衍生出子公鑰
也是用 Base58Check 表示
- 512 or 513 bit
- 前綴 ‘xprv’ or ‘xpub’

硬化子密鑰

擴展公鑰可以衍生出所有鏈碼，只要有某一個子私鑰洩漏，就會從被洩露的子私鑰開始，得到所有私鑰 => 不夠安全
子私鑰 & 母鏈碼可以推測母私鑰！！
hardened derivation
索引號
- 32 bit
- 正常衍生: $0$ ~ $2^{31-1}$
- 強化衍生: $2^{31}$ ~ $2^{32-1}$

高級私鑰 & 地址

BIP0038: 使用另一個 key + AES 對私鑰加密

前綴: 6P
用 AES + key 轉換回前綴為 5 的 base58check 格式

P2SH & 多重簽名地址

P2SH: Pay-to-Script Hash
P2SH 地址: 前綴 3
收益者不是地址所有人，而會是交易雙方
目前常用在多重簽名地址 script
- script 需要多個簽名來證明所有權
- N 個密碼中，至少需要 M 個來簽，才能證明所有權
- 詳細放在 ch5

靚號地址

地址中有指定的 pattern
- ex. iloveyou……
用不斷的 hash 密鑰，直到找到符合 pattern 的密鑰
如果特定 pattern 夠長，可以增加地址比對時的安全性

紙錢包

將地址印在紙上，通常會配合 BIP0038 地址加密
可多次存入，但最好一次性提取，避免產生找零地址 (?)

Ch5 交易

交易生命週期

Ch6 比特幣網路

Ch7 區塊鏈

簡介

包含交易訊息由後向前有序連接
- flat file
- LevelDB (Google)
每一塊都指向前一塊
- 垂直的 stack
- 創世區塊為最底塊
- 高度代表該區塊與創世區塊之間的距離
- 頂端添加新區塊
區塊識別
- 區塊頭做 SHA256 兩次
- 利用區塊頭的父區塊 hash 值識別父區塊
- 可以從最新的區塊一路往回追溯至創世區塊，形成區塊鏈
分岔
- 每個區塊僅有一父區塊，但可能暫時擁有多個子區塊
- 多個區塊幾乎同時被礦工挖出時發生
- 解決方法後面會詳細說明
安全性
- 若要竄改一區塊內容則必須重新計算該區塊 hash 值，接著更新子區塊頭的父區塊 hash 值，一直更新到最新的區塊為止，如此的計算資源龐大不易成功
- 差不多六個區塊後可被竄改的機會非常低

區塊結構

包含交易訊息的資料結構
- 區塊頭
  - 80 bytes
  - 區塊識別
- 區塊主體
  - 大小可變
  - 紀錄交易
平均每筆交易至少 250 bytes
平均每個區塊至少 500 個交易

區塊頭

父區塊 hash 值
- 用於指向父區塊
Merkle root
- 可有效總結區塊中所有交易的資料結構
Nonce、難度目標、時間戳記與挖礦相關，會在之後說明

區塊識別

區塊頭 hash 值
- 32 bytes
- SHA256 兩次區塊頭所得的數位指紋
- 唯一明確的識別一個區塊
- 第一個比特幣區塊頭 hash 值
- 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26
區塊高度
- 創世區塊高度為零
- 每增加一個區塊高度加一
- 並不一定是唯一識別，在區塊鏈分岔時同一高度有多個區塊
兩者並不包含在區塊中，在節點接收區塊時計算並儲存，便於查詢檢索

創世區塊

2009 年創建
所有區塊的祖先
編入比特幣客戶端程式中，確保創世區塊不會改變，並從此建構區塊鏈
中可以看到創世區塊詳細內容

區塊的連接

比特幣的完整節點是從創世節點到最新節點的一個本地副本，當接收到一個新區塊時，需驗證然後接到現有區塊上

檢查傳入的區塊頭並尋找父區塊

Merkle tree

區塊中包含的所有交易以 Merkle tree 形式呈現

hash 二元平衡樹
用於快速歸納和檢驗大規模數據完整性
快速驗證區塊中的交易是否存在

建立方法

hash 方法採用 double-SHA256
由葉節點建立到根節點

將所有元素做 double-SHA256 後放入葉節點
串聯兩節點的 hash 值做 double-SHA256 生成父節點
重複步驟 2 直到剩下一個節點為止，此點即為 Merkle root

若葉節點個數為奇數則將最後一筆交易重複一次，以維持偶數個葉節點

驗證交易存在

綠色為要驗證的交易對應的節點
藍色為 Merkle 路徑

若要驗證交易是否存在可以參考 Merkle tree 建立方法，將 Merkle 路徑與該交易依序做 hash 生成藍色虛線的節點，最終比較 Merkle root 是否相同，即可得知該交易是否存在於區塊中

效率

時間複雜度 ${O(log\ n)}$

簡單支付驗證 (SPV)

利用 Merkel tree 驗證交易，SPV 不下載交易紀錄和區塊，僅保存區塊頭，利用 Merkle 路徑驗證交易存在

Merkel 區塊
- 區塊頭
- Merkel 路徑

Ch8 挖礦與共識

簡介

挖礦
- 增加比特幣
- 保護比特幣系統安全
- 提供算力獲取比特幣
礦工
- 驗證每筆交易並記錄到區塊鏈中
- 平均 10 分鐘挖出一個新的區塊
- 得到新幣獎勵和手續費
- 工作量證明
發行
- 預計發行到 2140 年，上限為 2100 萬個
- 每隔 210000 塊 (大約 4 年)，新區塊挖出獎勵減半
- 2009 / 01 獎勵 50 比特幣
- 2012 / 11 獎勵 25 比特幣
- 2016 / 07 獎勵 12.5 比特幣

比特幣經濟學和貨幣創造

抗通膨
- 總量有限
- 發行速度遞減
通縮貨幣
- 貨幣供需不平衡所導致增值
- 隨時間增長有愈來愈強的購買力
- 是否會有隱藏未知的經濟風險

去中心化共識

沒有經過明確的投票或固定達成共識的時間
異步互動更新
每個全節點依據綜合標準對每個交易進行獨立驗證
通過完成工作量證明演算法的驗算，礦工將交易紀錄獨立打包進新區塊
每個節點獨立的對新區塊進行檢驗並加入區塊鏈
每個節點對區塊鏈進行獨立選擇，在工作量證明機制下選擇累計工作量較大的區塊

交易的獨立檢驗

收到一個交易時先驗證交易，有效交易繼續傳播，無效則丟棄

詳細可參考、、

隨時間可能會有所改變，為處理惡意攻擊或要使交易更多樣化而放寬
收到交易後對全網廣播前先驗證，並以接收順序建立交易池

挖礦節點

接收驗證交易並在新區塊中整合
隨時監聽新區塊，若有人已經打包出新區塊則放棄，繼續打包下一個區塊

整合交易至區塊

在接收到新節點時，將交易池中已打包的交易移除

交易塊齡、礦工費和優先級

塊齡為 UTXO 被記錄到區塊前所經過的區塊數
按照礦工費排序，優先將高礦工費的交易打包
優先級
- Priority = Sum (Value of input * Input Age) / Transaction Size
- 如果區塊有足夠空間，則高優先級的交易將不需礦工費

鑄幣交易 (coinbase)

打包出新區塊的獎勵
沒有輸入，不消耗 UTXO
輸出到礦工地址

coinbase 獎勵與礦工費

GetBlockValue

int64_t GetBlockValue(int nHeight, int64_t nFees)
{
 int64_t nSubsidy = 50 * COIN;
 int halvings = nHeight / Params().SubsidyHalvingInterval();
 //210000 blocks

 if (halvings >= 64)
 return nFees;

 nSubsidy >>= halvings;

 return nSubsidy + nFees;
}

礦工費
- Total Fees = Sum(Inputs) Sum(Outputs)

鑄幣交易結構

普通交易
鑄幣交易

coinbase 數據

不包含 scriptSig 以 coinbase 取代，最小 2 bytes 最大 100 bytes
除了開始的幾個 bytes 外，礦工可以任意填充其他部分
創世區塊中的 coinbase

The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks

利用 coinbase 實現 extra nonce 功能，標示挖出的礦池

構造區塊頭

建構區塊

藉由修改 nonce 值重複計算區塊頭 hash 值，直到符合難度條件

工作量證明算法

hash 輸入長度任意，輸出長度固定且對於不同字串輸出幾乎不會相同，可作為數位指紋
有意選擇輸入並生成一個特定 hash 值幾乎不可能
礦工藉由修改 nonce 直到區塊頭 hash 值足夠小
可藉由統計估算礦工工作量

難度表示

難度位、bits
前 1 byte 為冪次後為係數
target = coefficient * 2^(8 * (exponent – 3))
範例：難度位的值為 0x1903a30c

target = 0x03a30c * 2^(0x08 * (0x19 0x03))
=> target = 0x03a30c * 2^(0x08 * 0x16)
=> target = 0x03a30c * 2^0xB0
=> target = 0x0000000000000003A30C00000000000000000000000000000000000000000000

難度目標與難度調整

維持 10 分鐘生成一個區塊
每個完整節點自動調整
- 每 2016 個區塊的時間與 20160 分鐘比較來調整難度
- New Difficulty = Old Difficulty * (Actual Time of Last 2016 Blocks / 20160 minutes)
- 每次調整幅度最高為 4 倍，平衡算力和難度巨大差異
難度與交易量和金額無關

成功建構區塊

算出符合條件的特定 nonce 值後立即發給相鄰節點，其他節點驗證通過後在發送出去，同時放棄打包同高度的區塊立即開始打包下一塊

檢驗新區塊

每個節點獨立驗證

區塊鏈的組裝與選擇

將區塊集合至最大工作量證明的鏈上
節點維護的區塊
- 連接到主鏈
- 分支或備用鏈
- 孤兒區塊
兩區塊在短時間內被挖出，節點可能會以相反的順序接收接收，造成孤兒區塊

區塊練的分岔

區塊不同時間抵達節點導致不同副本不一致
每個節點延長最大工作量的鏈
最終可以收斂到一致的狀態

礦工幾乎同時挖到區塊，各自廣播出去形成分支

其中一條鏈先挖到下一區塊

重新共識收斂為同一主鏈

挖礦與算力競賽

極富競爭性並且算力以指數及成長 CPU ${\rightarrow}$ GPU ${\rightarrow}$ FPGA ${\rightarrow}$ ASIC

隨機值升位方案

算力增加使得難度增加，所需的隨機值不足

早期可以透過修改時間戳解決，但移動太多會變成無效區塊
利用 coinbase 交易可以在 coinbase script 裡寫入任意值，進而改變 Merkel root 作為額外隨機值來源

礦池

礦工合作組成
- 集合算力
- 分享獎勵
- 減少不確定性
設定較低的難度
- 評估各礦工算力
- 算出來的解並不一定滿足新區塊要求
- 有時產出符合的區塊可以一起分潤

共識攻擊

51% 攻擊
- 算力過大，30% 以上就有威脅
- 至多可影響最近 10 個區塊
- 實現雙花或拒絕他人交易
防禦
- 等待 6 個以上區塊確認
- 第三方等多方認證簽名

在算力以指數及增加的現今要達成攻擊難上加難

以太坊相關資源連結

Mon, 09 Aug 2021 07:48:37 +0800

名詞介紹

Geth

啟動 geth
- geth --datadir "/root/chain" console
- 其中 datadir用於指定數據目錄。這個目錄不能夠預先創建，否則命令會失敗

帳戶 (地址)

產生私鑰 (32 Byte)
由私鑰推導出公鑰，ECDSA 算法 (64 Byte)
公鑰推導出地址 (20 Byte)
- 公鑰 (64 Byte)
- 公鑰進行 Keccak-256 hash，變成 32 Byte
- 32 Byte 前的 12 Byte 移除，剩下的 20 Byte 就是地址

帳戶地址
合約地址

(Genesis File)

GAS

BitCoin 是發行自己的數字貨幣
Eth 希望是用相同的規範(protocal)，創造自己的利用(ex 貨幣, 合約)
可是你在使用他的服務產生自己的利用時，是需要礦工的支援
Gas 就是你付費給礦工的單位(手續費)
=> 運行一個合約要付出一定的 Gas
Gas 同時也要能夠確保合約能夠停止
BitCoin 的手續費是以交易大小作計算
Eth 是以礦工運算的複雜度做計算
Gas 是隨市場波動而改變
如何計算 Gas: …
wei 1e-18
Gwei 1e-9

Token

PoS

Proof-of-Stack

工作量證明
PoW 在資源的浪費太高了
當你在鍊上擁有的 Eth 越多，時間越長，你就應該擁有較高的寫帳權力
sharping algo
- 想解決運算太慢而無法 handle 以後更高的交易量
- 資料庫的概念
- 礦工分組 => 效能提升
PoS 難點:
- 需計算擁有多少 Eth & 擁有多久
- 統計擁有 Eth 量是需要不被外界影響的 => 不能寫在 client (可以騙你我有)
- 可能需要用 sandbox

PoW, PoA, PoS

與 Bitcoin 的差別

EVM

Memory

圖靈完備語言

Hash Speed

Bitcoin 平均交易需要 10 分鐘，而 Ethereum 只要 15 秒
在 Bitcoin 中，若 A 區塊尚未擴散，B 區塊就已經產生了話，可能會只有一個區塊進入主鏈，被放棄的區塊內的交易就不會發生
為了避免這個狀況，Eth 獎勵礦工納入上一輪被丟失的區塊
被丟失的區塊稱作孤塊 (Orphaned block)，這些被納入的孤塊稱作叔塊 (Uncle block) ，這套獎勵機制名為 GHOST 演算法

Ether 錢包

線上錢包

Mist

Parity

智能合約

clock century regret direct flip match erase core arrange baby about horse

可支援繼承要可以被查詢的記得記 public

主要內容

address (地址 / 帳號)
- 使用者
- 合約
stats(狀態)
- 會進入 hash 運算裡
- 可永久保留，使用者用來記錄合約的相關資訊
- Ethereum的設計機制是不鼓勵儲存state的，用到state耗費的gas特別高
function(動作)
- 對這合約狀態產生影響的動作
gas(手續費)
- 每執行一次函式都要付出相對應該付的費用
- 合約提供越多 gas，礦工會越想優先做這個合約的 pow，導致此合約越快被寫入區塊
event
- 可以與外部 oricalization 連接

交易

都是先把錢給網路(合約)，保證你有著麼多錢

event

比較便宜 (GAS)

valuable

比 event 貴很多 (GAS)

Solidity

合約步驟

合約宣告

contract ContractName {
 address public owner;
 address public receiver;
 ...
}

參考

應用

geth 應用

testrpc

DApp 應用

Ethereum Oraclization

以太坊相關資源連結

Mon, 09 Aug 2021 07:48:37 +0800

英文

中文

影片

學習路線

了解用途與意義
看懂名詞
geth 架設
2. 如何讓資訊透過網路擴散

以太坊建置與實作

Mon, 09 Aug 2021 07:48:37 +0800

利用 Geth

創世區塊 (Genesis block)

{
 "config": {
 "chainId": 46723,
 "homesteadBlock": 1,
 "eip150Block": 2,
 "eip150Hash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
 "eip155Block": 3,
 "eip158Block": 3,
 "clique": {
 "period": 10,
 "epoch": 30000
 }
 },
 "nonce": "0x0",
 "timestamp": "0x594561a5",
 "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
 "extraData": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000255eb6d4d37bfc66b565e6159948f829b67674f50000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
 "gasLimit": "0x47b760",
 "difficulty": "0x1",
 "mixHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
 "coinbase": "0x0000000000000000000000000000000000000000",
 "alloc": {
 "0000000000000000000000000000000000000000": {
 "balance": "0x1"
 },
 "0000000000000000000000000000000000000001": {
 "balance": "0x1"
 },
 ...
 }
}

config 設定檔
- chainId 這個 private net 的 ID
- homesteadBlock
- eip150Block
- eip150Hash
- eip155Block
- eip158Block
- clique
  - period
  - epoch
nonce 是一個64位隨機數，這次 hash 為了完成 difficulties 所要加的鹽注意他和mixhash的設置需要滿足以太坊的 Yellow paper
timestamp 設置創世塊的時間戳
parentHash 上一個區塊的hash值，因為是創世塊，所以這個值是0
extraData 附加信息
gasLimit 該值設置對 GAS 的消耗總量限制，用來限制區塊能包含的交易信息總和
difficulty 困難度，主要是 hash 的規範，到底要 hash 到多少數字以下才成立
mixHash 與 nonce 配合用於挖礦，由上一個區塊的一部分生成的 hash
coinbase 礦工的帳號
alloc 用來預置帳號以及帳號的以太幣數量

如何產生 Genesis block

手寫 XD
利用 puppeth 互動 console
- 下 puppeth
- 對你的創世塊命名
- 選擇操作 2 來設定創世塊
- PoA 選擇 2 / PoW 選擇 1
- 設定多久可以挖到一塊 block (difficulties)
- 指定一個 Account address 作為創世區塊的授權打包角色
- 指定要不要事先給一些 ether
- Network Id (Chain Id)，直接用 default(random)
- 沒什麼需要特別加入 genesis 的
- 選 2 存檔
- ctrl+c 離開 => 產生 .json 檔

啟動 Genesis block

初始化
- geth --datadir "/root/chain" init genesis.json
- 將 node 連到 Genesis block
啟動私鍊
- geth --identity "phoenix" --rpc --rpccorsdomain "*" --datadir "/root/chain" --port "30303" --rpcapi "db,eth,net,web3" --networkid 98888 console
  - identity：區塊鏈的標示，隨便填寫，用於標示目前網絡的名字
  - init：指定創世塊文件的位置，並創建初始塊
  - datadir：設置當前區塊鏈網絡數據存放的位置
  - port：網絡監聽埠,默認是8080
  - rpc：啟動rpc通信，可以進行智能合約的部署和調試。它在geth中通常被默認激活。
  - rpcapi：設置允許連接的rpc的客戶端，一般為db,eth,net,web3
  - networkid：設置當前區塊鏈的網絡ID，用於區分不同的網絡，是一個數字
  - console：啟動命令行模式，可以在Geth中執行命令
  - nodiscover: 使用這個命令可以確保你的節點不會被非手動添加你的人發現。否則，你的節點可能被陌生人的區塊鏈無意添加，如果他和你有相同的初始文件和網絡ID。
  - maxpeers: 如果你不希望其他人連接到你的測試鏈，可以使用maxpeers 0。反之，如果你確切知道希望多少人連接到你的節點，你也可以通過調整數字來實現。
  - rpcapi: 這個命令可以決定允許什麼API通過RPC進入。在默認情況下，geth可以在RPC激活web3介面。請注意在RPC/IPC介面提供API，會使每個可以進入這個介面（例如dapp’s）的人都有權限訪問這個API。注意你激活的是哪個API。Geth會默認激活IPC介面上所有的API，以及RPC介面上的db,eth,net和web3 API。
  - rpccorsdomain: 這個可以指示什麼URL能連接到你的節點來執行RPC定製端任務。務必謹慎，輸入一個特定的URL而不是wildcard ( * )，後者會使所有的URL都能連接到你的RPC實例。
如果想將Ubuntu作為永久區塊鏈節點使用，當使用nohup命令時，Geth啟動參數console必須去掉，否則Geth會自動停止
geth command
- net.listening：查看網絡是否在監聽；
- admin.peers: 查看當前連接的節點。目前還是空的。
- admin.nodeInfo：查看當前節點的信息。

參考

Ethereum 如何交易

GAS

手續費
區塊技術需要礦工幫忙做交易驗證，因此需要付費給驗證工人
gasLimit
即時監控資訊：https://ethstats.net/

傳送交易

web3.eth.sendTransaction({
 from: acct1,
 to: acct2,
 value: web3.toWei(1, "ether"),
 gasLimit: 21000,
 gasPrice: 2000000000
})

from: 傳送者的 account
to: 接受者的 account
value: 交易金額
gasLimit:
gasPrice: 礦工獲得的手續費
- gasPrice 越低，就有機會越晚被拿來驗證
- 手續費太低，沒人想驗證

Web3JS

module 介紹

ethereumjs-accounts
- 簡報

Ethereum Swarm

什麼事 Swarm

Swarm 是基於區塊鏈上分散式的點對點儲存空間，將檔案以 P2P 的方式切割分散儲存在每個節點上，可提供上傳、下載的功能

安裝

安裝 golang
- sudo add-apt-repository ppa:evarlast/golang-1.8
- sudo apt update
- sudo apt install golang
- mkdir -p ~/go # GOPATH
- mkdir -p ~/go/bin
安裝 geth, swarm
- mkdir -p $GOPATH/src/github.com/ethereum
- cd $GOPATH/src/github.com/ethereum
- git clone
- cd go-ethereum
- git checkout master
- go get github.com/ethereum/go-ethereum
- make geth
- make swarm
- 之後在 ~/go/src/github.com/ethereum/go-ethereum/build/bin/swarm 就可以直接用了，可以考慮放到 PATH 或把這個資料夾放進 PATH

啟動

要有一個 ethereum account
- geth account new

閃電網路/支付通道

GHOST 演算法

加密貨幣相關資源連結

Mon, 09 Aug 2021 07:48:37 +0800

影片

<- 比較偏寫程式的

書

網站

論壇 & Blog

交易所

線上錢包

私鑰還是存在自己的機器上比較安全吧 XDD

簡報

區塊鏈簡述

Mon, 09 Aug 2021 07:48:37 +0800

緣起

想要有一個去中心化的制度

特徵

分散式架構
寫帳
- 以前的交易是以物易物
- => 金錢作為有公信力的價值衡量
- => 電子金融時代，變成紀錄交易資訊 (寫帳)
分散式需要解決的問題
- 雙花
  - 同一筆錢被同時拿來買兩樣東西
  - 第三方驗證的方式，會先確認這筆錢沒有被花過才能拿來作交易
  - 分散式架構較難做這個驗證
  - 解決方法：
    - 用 voting 的方式
- 覆寫
  - 解決方式：
    - 要改變帳本資訊時，需要找到 hash 的衝突 => 困難
    - 就算找到一個衝突，還需要把之後的 chain 的衝突 => 超困難
Crypto currency (密碼貨幣)
- 用 hash function 串接資料
- Avalanche Effect 雪崩效應
應用
- FinTech
- 智能合約

名詞

PoW

用來解決雙花，覆寫問題
雙花
- 讓寫帳需要花到一些算力 => 花一些時間
- 寫帳時間 » 資訊擴散時間
- => 雙花時，還沒可以寫帳時，就已經收到這筆錢被雙花的資訊了
- (理論上還是沒辦法完全解決)
- 如果有人可以掌控一部分的網域，是可能可以控制資訊的擴散
覆寫
- 每個人手上都會有一個差不多的大帳本 => 某人想要複寫帳本時，會發現 99% 人的帳本都跟他的不一樣

區塊鏈的架構

區塊鏈的應用

金融交易

交易驗證再做交易驗證時，需要做基本兩件事情
- 用公鑰確認交易資訊確實為交易發出者提出的
- 確認交易未被雙花
加入 panding pool
選擇有利的 chain 做連結
PoW

智能合約

由程式碼控制與理解的合約
可用在資產 or 業務流程 or …
程式碼對合約會有相同的理解
- 不會誤解
- 不會產生一中各表的狀況…
對外部資料的看法一致
部會因為合約的多次更迭而有所混淆
- 人類可能記憶遺忘
嚴格執行共同協定

自動化 & 去中心化

沒有第三方 (銀行) 控制權
- e.g. 我們根本不知道銀行的黃金夠不夠支援他的貸款 -> 泡沫化
用戶可以從外部檢驗
透明度高
- 利益雙方資訊對等
- 失去隱私
彈性
- 可客製化合約

其他資源

各 crypto currency 差別

感謝台大前輩們的贊助

跟 Bitcoin 一樣是 UTFO 架構
G-Coin 比 Bitcoin 較不去中心化
比 Bitcoin 更好寫智能合約
用可信任的單位作為 Oracle
n 個 Oracle 要有 m 個人同意： n of m

區塊鏈的瓶頸與未來

加密技術的優化 Bitcoin 的設計之初，並沒有想要特別去隱藏什麼，但是當區塊鏈的技術越用越廣的今天，是否會有應用希望能在上面做到 MAC then hash，又或者可以將 private key 放在上面卻能讓人僅將它拿來做驗證，而無法存取到
隱私性雖然說目前無法從 public key (address) trace 到賬戶擁有者，但似乎還是可以由一層層的轉帳過程中，找到最後獲利的人，是否可以增加隱私性，完全無法讓人 trace 到賬戶擁有者呢？
IO query 我們知道，系統的整體性能，主要取決於網絡或數據存儲的I/O性能，網絡I/O優化空間不大，但是本地數據存儲的I/O是可以優化的。比如，比特幣選擇的是谷歌的LevelDB，據說這個資料庫讀寫性能很好，但是很多功能需要開發者自己實現。目前，困擾業界的一個重大問題是，加密貨幣交易處理量遠不如現在中心化的支付系統（銀行等），除了I/O，需要全方位的突破

Block Chain Security

隱私不完善問題
Prevent sybil attack (女巫攻擊)
歷史案例
竄改挖礦協定

單機多節點 POA 實作

Mon, 09 Aug 2021 07:48:37 +0800

Proof of Authority(POA)
- PoW，Miner 必須靠使用算力去解決密碼學問題來取得寫帳
- PoA 思維是直接指定哪些節點有寫帳權，其他節點透過演算法如果是被授權的節點打包 Block 則判定 Block 有效

geth Clique Private chain (PoA 版本)

在同一個 machine 下建立 node

install
4 node (建立四個資料夾)
- node 是一般的 ethereum client (做 POW)
- signer 在接下來的情境中當成打包 block 的角色
- node1
- node2
- signer1
- signer2
為 node 建立 account
- 分別到四個資料夾下做
- geth --datadir ./data account new
- 設定密碼

開始建立 Private chain

創世塊
- puppeth
- 對你的創世塊命名
- 選擇操作 2 來設定創世塊
- 用 PoA，所以選擇 2
- 設定多久可以挖到一塊 block (difficulties)
- 指定一個 Account address 作為授權打包的角色。這裡使用上面產出的 Signer1 的 address (0x 結束輸入)
- 指定要不要事先給一些 ether。這裡選 node1 和 signer1 的 address(0x 結束輸入)
- Network Id，直接用 default(random)
- 沒什麼需要特別加入 genesis 的，留空
- 選 2 存檔
- ctrl+c 離開 => 產生 .json 檔
替 4 個節點初始化 Private chain
- geth –datadir node1/data init 創世塊.json
- geth –datadir node2/data init 創世塊.json
- geth –datadir signer1/data init 創世塊.json
- geth –datadir signer2/data init 創世塊.json
啟動 geth client 並設定 peers 間的連線
- 在 node1, node2 目錄使用指令啟動 geth
  - geth –datadir ./data –networkid 55661 –port 2000 console
  - 確認:
    - datadir 參數沒問題，先前的步驟已經在每個節點各自的目錄都建立了 data 目錄
    - networkid 大家一定都要用同一個值才可以互相連線
    - port 用來讓 geth 跟其他 geth 連線所 listen 的一個 port，由於四個節點都在本機，所以這裡必須都指定不同的值，以下使用 node1 2000, node2 2001, signer1 2002, signer2 2003 當範例
- 節點是授權打包 block 的節點，那你啟動時要先 unlock 你的 account，這樣才可以進行交易的打包
- 啟動 signer1 和 signer2 時都要用 unlock 參數帶入他們各自的 address 解鎖
  - geth --datadir ./data --networkid 55661 --port 2002 --unlock 5cc640ae524f70c39081d65bc699b3b61a67bd3f console

交易

注意: PoS 沒有挖礦的動作，所以放著給他跑是不會生出新的 Eth 的
解鎖帳號:
- 使這個帳號可以轉出金錢
- personal.unlockAccount("<A address>")

轉帳

從 A 到 B

eth.sendTransaction({
 from:"<A address>",
 to:"<B address>",
 value: web3.toWei(0.05, "ether")
})

比特幣簡介

Mon, 09 Aug 2021 07:48:37 +0800

技術資源

簡介

Satoshi Nakamoto (中本聰)
確認交易發動者
- PKC
POW
Ｄifficulity + hashing
1. 把前面的 Block hash 放入
2. 執行交易
3. 寫帳: 做 POW 的人把前面的 Block + 寫帳資訊做 hash
4. 若其中有人 hash 到協定，產生一個 BLock (並獲得獎勵)，做出 bloadcase 給其他人我的 hash value
5. 產生很多 Block 的同時，也可能會有多筆分枝，當 Block 後面連到 6 個 Chain 時，就代表成功了 (其它支鏈應該要被捨棄)
6. 每兩個禮拜更新一次 hashing 困難度
使用技術
- RSA
- ECC
- Digital Signature
  - 資料完整性 (Integrity)
  - 身份鑑別性 (Authentication)
  - 不可否認性 (Non-Repudiation)I’m
- ECDSA Signing 簽章 / 驗章
- SHA256
- Merkle Tree / Hash Tree
- 尋找 nounce 就是挖礦的動作
- double hash256
挖到：
- 最長鍊
- 後面最少跟五個 block
- => 6 confirmations
- 10 分鐘一個 block
- -> 最少需要 60 分鐘才能知道有沒有 pay (挖到)