一、以太坊是什么丨以太坊开发入门指南

以太坊是什么丨以太坊开发入门指南

很多同学已经跃跃欲试投入到区块链开发队伍当中来，可是又感觉无从下手，本文将基于以太坊平台，以通俗的方式介绍以太坊开发中涉及的各晦涩的概念，轻松带大家入门。

以太坊是什么

以太坊（Ethereum）是一个建立在区块链技术之上，去中心化应用平台。它允许任何人在平台中建立和使用通过区块链技术运行的去中心化应用。

对这句话不理解的同学，姑且可以理解为以太坊是区块链里的Android，它是一个开发平台，让我们就可以像基于Android Framework一样基于区块链技术写应用。

在没有以太坊之前，写区块链应用是这样的：拷贝一份比特币代码，然后去改底层代码如加密算法，共识机制，网络协议等等（很多山寨币就是这样，改改就出来一个新币）。

以太坊平台对底层区块链技术进行了封装，让区块链应用开发者可以直接基于以太坊平台进行开发，开发者只要专注于应用本身的开发，从而大大降低了难度。

目前围绕以太坊已经形成了一个较为完善的开发生态圈：有社区的支持，有很多开发框架、工具可以选择。

智能合约

什么是智能合约

以太坊上的程序称之为智能合约，它是代码和数据(状态)的集合。

智能合约可以理解为在区块链上可以自动执行的（由事件驱动的）、以代码形式编写的合同（特殊的交易）。

在比特币脚本中，我们讲到过比特币的交易是可以编程的，但是比特币脚本有很多的限制，能够编写的程序也有限，而以太坊则更加完备（在计算机科学术语中，称它为是“图灵完备的”），让我们就像使用任何高级语言一样来编写几乎可以做任何事情的程序（智能合约）。

智能合约非常适合对信任、安全和持久性要求较高的应用场景，比如：数字货币、数字资产、投票、保险、金融应用、预测市场、产权所有权管理、物联网、点对点交易等等。

目前除数字货币之外，真正落地的应用还不多（就像移动平台刚开始出来一样），相信1到3年内，各种杀手级会慢慢出现。

编程语言：Solidity

智能合约的默认的编程语言是Solidity，文件扩展名以.sol结尾。

Solidity是和JavaScript相似的语言，用它来开发合约并编译成以太坊虚拟机字节代码。

还有长像Python的智能合约开发语言：Serpent，不过建议大家还是使用Solidity。

Browser-Solidity是一个浏览器的Solidity IDE,大家可以点进去看看，以后我们更多文章介绍Solidity这个语言。

运行环境：EVM

EVM（Ethereum Virtual Machine）以太坊虚拟机是以太坊中智能合约的运行环境。

Solidity之于EVM，就像之于跟JVM的关系一样，这样大家就容易理解了。

以太坊虚拟机是一个隔离的环境，在EVM内部运行的代码不能跟外部有联系。

而EVM运行在以太坊节点上，当我们把合约部署到以太坊网络上之后，合约就可以在以太坊网络中运行了。

合约的编译

以太坊虚拟机上运行的是合约的字节码形式，需要我们在部署之前先对合约进行编译，可以选择Browser-Solidity Web IDE或solc编译器。

合约的部署

在以太坊上开发应用时，常常要使用到以太坊客户端（钱包）。平时我们在开发中，一般不接触到客户端或钱包的概念，它是什么呢？

以太坊客户端（钱包）

以太坊客户端，其实我们可以把它理解为一个开发者工具，它提供账户管理、挖矿、转账、智能合约的部署和执行等等功能。

EVM是由以太坊客户端提供的。

Geth是典型的开发以太坊时使用的客户端，基于Go语言开发。 Geth提供了一个交互式命令控制台，通过命令控制台中包含了以太坊的各种功能（API）。Geth的使用我们之后会有文章介绍，这里大家先有个概念。

Geth控制台和Chrome浏览器开发者工具里的面的控制台是类似，不过是跑在终端里。

相对于Geth，Mist则是图形化操作界面的以太坊客户端。

如何部署

智能合约的部署是指把合约字节码发布到区块链上，并使用一个特定的地址来标示这个合约，这个地址称为合约账户。

以太坊中有两类账户：

·外部账户

该类账户被私钥控制（由人控制），没有关联任何代码。

·合约账户

该类账户被它们的合约代码控制且有代码与之关联。

和比特币使用UTXO的设计不一样，以太坊使用更为简单的账户概念。

两类账户对于EVM来说是一样的。

外部账户与合约账户的区别和关系是这样的：一个外部账户可以通过创建和用自己的私钥来对交易进行签名，来发送消息给另一个外部账户或合约账户。

在两个外部账户之间传送消息是价值转移的过程。但从外部账户到合约账户的消息会激活合约账户的代码，允许它执行各种动作（比如转移代币，写入内部存储，挖出一个新代币，执行一些运算，创建一个新的合约等等）。

只有当外部账户发出指令时，合同账户才会执行相应的操作。

合约部署就是将编译好的合约字节码通过外部账号发送交易的形式部署到以太坊区块链上（由实际矿工出块之后，才真正部署成功）。

运行

合约部署之后，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。

Gas

和云计算相似，占用区块链的资源（不管是简单的转账交易，还是合约的部署和执行）同样需要付出相应的费用（天下没有免费的午餐对不对!）。

以太坊上用Gas机制来计费，Gas也可以认为是一个工作量单位，智能合约越复杂（计算步骤的数量和类型，占用的内存等），用来完成运行就需要越多Gas。

任何特定的合约所需的运行合约的Gas数量是固定的，由合约的复杂度决定。

而Gas价格由运行合约的人在提交运行合约请求的时候规定，以确定他愿意为这次交易愿意付出的费用：Gas价格（用以太币计价）* Gas数量。

Gas的目的是限制执行交易所需的工作量，同时为执行支付费用。当EVM执行交易时，Gas将按照特定规则被逐渐消耗，无论执行到什么位置，一旦Gas被耗尽，将会触发异常。当前调用帧所做的所有状态修改都将被回滚，如果执行结束还有Gas剩余，这些Gas将被返还给发送账户。

如果没有这个限制，就会有人写出无法停止（如：死循环）的合约来阻塞网络。

因此实际上（把前面的内容串起来），我们需要一个有以太币余额的外部账户，来发起一个交易（普通交易或部署、运行一个合约），运行时，矿工收取相应的工作量费用。

以太坊网络

有些着急的同学要问了，没有以太币，要怎么进行智能合约的开发？可以选择以下方式：

选择以太坊官网测试网络Testnet

测试网络中，我们可以很容易获得免费的以太币，缺点是需要发很长时间初始化节点。

使用私有链

创建自己的以太币私有测试网络，通常也称为私有链，我们可以用它来作为一个测试环境来开发、调试和测试智能合约。

通过上面提到的Geth很容易就可以创建一个属于自己的测试网络，以太币想挖多少挖多少，也免去了同步正式网络的整个区块链数据。

使用开发者网络(模式)

相比私有链，开发者网络(模式)下，会自动分配一个有大量余额的开发者账户给我们使用。

使用模拟环境

另一个创建测试网络的方法是使用testrpc，testrpc是在本地使用内存模拟的一个以太坊环境，对于开发调试来说，更方便快捷。而且testrpc可以在启动时帮我们创建10个存有资金的测试账户。

进行合约开发时，可以在testrpc中测试通过后，再部署到Geth节点中去。

更新：testrpc现在已经并入到Truffle开发框架中，现在名字是Ganache CLI。

Dapp：去中心化的应用程序

以太坊社区把基于智能合约的应用称为去中心化的应用程序(DecentralizedApp)。如果我们把区块链理解为一个不可篡改的数据库，智能合约理解为和数据库打交道的程序，那就很容易理解Dapp了，一个Dapp不单单有智能合约，比如还需要有一个友好的用户界面和其他的东西。

Truffle

Truffle是Dapp开发框架，他可以帮我们处理掉大量无关紧要的小事情，让我们可以迅速开始写代码-编译-部署-测试-打包DApp这个流程。

总结

我们现在来总结一下，以太坊是平台，它让我们方便的使用区块链技术开发去中心化的应用，在这个应用中，使用Solidity来编写和区块链交互的智能合约，合约编写好后之后，我们需要用以太坊客户端用一个有余额的账户去部署及运行合约（使用Truffle框架可以更好的帮助我们做这些事情了）。为了开发方便，我们可以用Geth或testrpc来搭建一个测试网络。

注：本文中为了方便大家理解，对一些概念做了类比，有些严格来不是准确，不过我也认为对于初学者，也没有必要把每一个概念掌握的很细致和准确，学习是一个逐步深入的过程，很多时候我们会发现，过一段后，我们会对同一个东西有不一样的理解。

二、【以太坊易错概念】nonce, 公私钥和地址,BASE64/BASE58,

以太坊里的nonce有两种意思，一个是proof of work nonce，一个是account nonce。

在智能合约里，nonce的值代表的是该合约创建的合约数量。只有当一个合约创建另一个合约的时候才会增加nonce的值。但是当一个合约调用另一个合约中的method时 nonce的值是不变的。

在以太坊中nonce的值可以这样来获取（其实也就是属于一个账户的交易数量）：

但是这个方法只能获取交易once的值。目前是没有内置方法来访问contract中的nonce值的

通过椭圆曲线算法生成钥匙对（公钥和私钥），以太坊采用的是secp256k1曲线,

公钥采用uncompressed模式，生成的私钥为长度32字节的16进制字串，公钥为长度64的公钥字串。公钥04开头。

把公钥去掉04，剩下的进行keccak-256的哈希，得到长度64字节的16进制字串，丢掉前面24个，拿后40个，再加上"0x"，即为以太坊地址。

整个过程可以归纳为：

2）有些网关或系统只能使用ASCII字符。Base64就是用来将非ASCII字符的数据转换成ASCII字符的一种方法，而且base64特别适合在http，mime协议下快速传输数据。Base64使用【字母azAZ数字09和+/】这64个字符编码。原理是将3个字节转换成4个字节(3 X 8)= 24=(4 X 6)

当剩下的字符数量不足3个字节时，则应使用0进行填充，相应的，输出字符则使用'='占位，因此编码后输出的文本末尾可能会出现1至2个'='。

1）Base58是用于Bitcoin中使用的一种独特的编码方式，主要用于产生Bitcoin的钱包地址。相比Base64，Base58不使用数字"0"，字母大写"O"，字母大写"I"，和字母小写"l"，以及"+"和"/"符号。

Base58Check是一种常用在比特币中的Base58编码格式，增加了错误校验码来检查数据在转录中出现的错误。校验码长4个字节，添加到需要编码的数据之后。校验码是从需要编码的数据的哈希值中得到的，所以可以用来检测并避免转录和输入中产生的错误。使用 Base58check编码格式时，编码软件会计算原始数据的校验码并和结果数据中自带的校验码进行对比。二者不匹配则表明有错误产生，那么这个 Base58Check格式的数据就是无效的。例如，一个错误比特币地址就不会被钱包认为是有效的地址，否则这种错误会造成资金的丢失。

为了使用Base58Check编码格式对数据（数字）进行编码，首先我们要对数据添加一个称作“版本字节”的前缀，这个前缀用来明确需要编码的数据的类型。例如，比特币地址的前缀是0（十六进制是0x00），而对私钥编码时前缀是128（十六进制是0x80）。表4-1会列出一些常见版本的前缀。

接下来，我们计算“双哈希”校验码，意味着要对之前的结果（前缀和数据）运行两次SHA256哈希算法：

checksum= SHA256(SHA256(prefix+data))

在产生的长32个字节的哈希值（两次哈希运算）中，我们只取前4个字节。这4个字节就作为校验码。校验码会添加到数据之后。

结果由三部分组成：前缀、数据和校验码。这个结果采用之前描述的Base58字母表编码。下图描述了Base58Check编码的过程。

相同:

1）哈希算法、Merkle树、公钥密码算法

2）全新的 SHA-3加密标准—— Keccak

3）在线加密算法

4）比特币地址生成算法详解

5）Base58Check编码实现示例

6）比特币交易中的签名与验证

三、以太坊钱包私钥密码忘记怎么样办

如果您忘记了以太坊钱包的私钥密码，可以采取以下措施来解决问题：

1.尝试找回密码：

如果您之前设置了密码提示或其他安全问题，可以利用这些信息尝试找回密码。如果您的钱包是由第三方服务提供商管理的，联系他们的客户支持可能是恢复访问权限的有效途径。

2.使用备份私钥：

如果您有 wallet.dat文件或私钥的备份，可以使用它来恢复您的钱包。请确保备份时一并记录了相关的密码或助记词。使用备份恢复钱包时，需要正确输入密码。

3.创建新钱包：

如果以上步骤都无法解决问题，您可能需要创建一个新的钱包。这将涉及生成新的私钥和公钥。请注意，在创建新钱包之前，确保备份好旧钱包中的资产，并将它们转移到新钱包中。

在采取上述任何措施之前，请务必确保已经备份好所有重要信息，并且在操作过程中保持谨慎，以避免不必要的风险和损失。