区块链与以太坊实战（5）：访问以太坊节点的N中方式
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本文主要介绍用web3.js访问以太坊节点的几种方式，主要包括HTTP和Web两种访问方式。
1. 什么是Web3.js
Web3.js是一套用JavaScript实现的API，用于与以太坊节点进行通信，并通过以太坊节点操作以太坊网络。Web3.js内部使用JSON-RPC协议与以太坊节点（geth和其他类型的节点）进行通信。
JSON-RPC是一个无状态且轻量级的远程过程调用（RPC）协议。 该协议主要定义了一些数据结构及其相关的处理规则。允许运行在基于Socket、HTTP等诸多不同消息传输环境的同一进程中使用JSON作为数据格式。
Web3.js将所有的JSON-RPC API封装成JavaScript API。Web3.js可以与所有种类的、支持JSON-RPC协议的以太坊节点通信。
2. 安装Web3.js
安装Web3.js之前需要先安装Node.js，读者可以到下面的页面下载Node.js的最新版，下载后直接安装即可，非常简单。Node.js支持Windows、Mac OS X和Linux。
https://nodejs.org使用下面的命令安装Web3.js的最新版本。
npm install web3如果想安装Web3.js的特定版本，可以使用下面的命令。
npm install web3@0.20.6上面的命令安装Web3.js的0.20.6版本。
如果读者觉得npm安装比较慢，可以先执行下面的代码安装cnpm，然后使用cnpm安装web3以及其他模块会非常快。cnpm是taobao做的npm国内镜像。
npm install -g cnpm --registry=https://registry.npm.taobao.org成功安装cnpm后，可以使用下面的命令安装Web3.js 0.20.6。
cnpm install web3@0.20.6下面验证一下Web3.js是否安装成功。
安装完Web3.js后，在终端执行node命令，会进入Node.js的交互环境（REPL），然后输入下下的代码。
require('web3')执行上面的代码后，如果输出如图1所示的内容，表明Web3.js已经安装成功。
图1 测试Web3.js是否安装成功
在Node REPL中输入如下的代码，可以查看Web3.js的版本。
> var Web3 = require('web3')
undefined
> var web3 = new Web3()
undefined
> web3.version.api
'0.20.6'
前面代码的执行效果如图2所示。
图2 查看Web3.js的版本号
从图2的输出结果可以看出，Web3.js最新的版本号是0.20.6。
3连接testrpc节点
Web3.js的核心工作就是连接以太坊节点，在连接正式的节点之前，先用测试节点testrpc试一下Web3.js API是否能成功工作。
使用Web3.js API之前，需要先导入web3模块，代码如下：
var Web3 = require("web3");Web3是一个类，接下来需要创建Web3类的实例，Web3类的构造方法可以没有参数，也可以指定HttpProvider或IpcProvider对象，这两个对象用于连接以太坊节点，如果不为Web类的构造方法指定参数，那么Web3对象不会连接任何以太坊节点，因此必须依赖以太坊节点的API将无法使用。创建完Web3对象后，并且连接以太坊节点后，就可以通过Web3对象调用Web3.js中的所有API了。
下面的例子创建了两个Web3对象，一个连接了testrpc节点，一个未连接testrpc节点。然后使用web3.eth.accounts属性获取并输出testrpc节点自动生成的10个用于测试的账户的地址，最后使用web3.version.api属性获取并输出当前Web3.js的版本号。
// 导入web3模块
var Web3 = require("web3");
// 创建第1个Web3对象，并通过HttpProvider对象连接testrpc节点
var web3 = new Web3(new Web3.providers.HttpProvider('http://localhost:8545'));
// 获取并输出testrpc中所有的测试账号
console.log(web3.eth.accounts);
// 获取并输出当前Web3.js的版本号
console.log(web3.version.api);
// 创建第2个Web3对象，该Web3对象没有连接testrpc节点（没有为Web类的构造方法传递参数值）
var myWeb3 = new Web3();
// 正常输出Web3.js的版本号
console.log(myWeb3.version.api);
// 将抛出异常
// console.log(myWeb3.eth.accounts);在运行本例之前，应在终端中执行testrpc命令启动testrpc节点。然后开启另外一个终端，并执行node connect.js命令运行本例，输出结果如图3所示。
图3 连接testrpc节点
本例在创建第1个Web3对象时使用了HttpProvider类，该类用于指定以太坊节点的IP和端口号（默认是8545）。由于本例是在同一台PC上运行testrpc和connect.js，所以IP使用localhost即可。
accounts和api都是Web3.js中的属性，Web3.js中还有很多属性和方法，细节将在本章后面的部分详细介绍。
由于第2个Web3对象（myWeb3）没有通过HttpProvider对象指定testrpc节点的IP和端口号，所以该Web3对象并没有真正连接testrpc节点，所以有部分Web3.js API是无法调用的。例如，调用第2个Web3对象的myWeb3.eth.accounts属性就会抛出异常。而调用myWeb3.version.api属性没有任何问题，因为获取Web3.js的版本号与以太坊节点无关，所以不需要连接以太坊节点。
4. 连接geth节点
geth是以太坊官方提供的节点，可以使用geth创建私有区块链。本节会利用geth创建一个私有区块链，并通过Web3.js API连接geth节点，然后操作该私有区块链。
为了创建私有区块链，首先需要一个区块配置文件，代码如下：
block.json
{
"config":
{
"chainId":15,
"homesteadBlock":0
},
"difficulty":"20",
"gasLimit":"2100000",
}接下来需要使用geth命令初始化区块链。
geth init block.json --datadir private这行命令的作用是在当前目录创建一个名为private的子目录，在该目录下还有两个子目录：keystore和geth。其中keystore目录用于存储当前节点创建的账户文件，geth目录用于存储当前节点需要的其他数据。
最后需要通过下面的命令启动以太坊节点。
geth --rpc --rpcaddr 0.0.0.0 --rpcport 8545 --datadir private其中--rpc命令行参数表示允许远程连接geth节点，--rpcaddr命令行参数用于指定可以连接geth节点的IP，这里是0.0.0.0，也就是允许任何IP连接geth节点。--rpcport命令行参数用于指定geth节点的端口号，本例是默认端口号（8545），--datadir命令行参数指定了当前geth节点存储数据的根目录，本例是前面初始化私有链时创建的private目录。
下面编写用于连接geth节点的代码
这个例子通过Web3.js API连接geth节点，并输出geth节点中的账户。
connect_geth.js
var Web3 = require("web3");
var web3 = new Web3(new Web3.providers.HttpProvider('http://localhost:8545'));
console.log(web3.eth.accounts);前面两段代码完全一样，只是前者连接的是用于测试的testrpc节点，后者连接的是geth节点。由于geth节点默认并没有生成任何账户，所以执行第2端代码不会输出任何的账户。
现在使用下面的命令创建两个新账户（每执行一次命令建立一个账户）。
geth account new --datadir private要注意，在创建新账户时，必须使用--datadir指定geth节点用于存储数据的根目录，否则geth命令会将账户文件保存到默认的目录中。在创建账户的过程中需要输入和确认密码，创建账户的过程如图4所示。
图4 创建两个新账户
每成功创建一个账户，就会返回该账户的地址。
现在执行第2段代码，会输出刚才创建的两个账户的地址，如图5所示。在private/keystore目录中也会多了两个账户文件。
图5 输出两个新创建的账户地址
也可以在其他的PC上使用IP访问本机的geth节点，假设本机的IP是192.168.31.8，那么可以使用http://192.168.31.8:8545来连接本机的geth节点。
这个例子在另一台机器（Windows）上通过IP连接本机的geth节点，并输出该节点中所有账户的地址。
connect_geth_remote.js
var Web3 = require("web3");
var web3 = new Web3(new Web3.providers.HttpProvider('http://192.168.31.8:8545'));
console.log(web3.eth.accounts);在执行本例之前，需要将192.168.31.8修改成自己的geth节点所在机器的IP地址。程序的运行结果如图6所示。
图6 远程连接geth节点
5. HttpProvider与IpcProvider
Web3.js不仅可以通过HTTP与以太坊节点连接，还可以通过ICP（Inter-Process Communication，进程间通信）方式与以太坊节点连接。HTTP连接方式通过HttpProvider对象指定连接信息，这一点在前面已经讲过，IPC方式需要通过IpcProvider对象指定连接信息。
IpcProvider类的构造方法需要一个ipc文件，在启动geth节点后，从日志输出信息中可以找到这个ipc文件，本例是geth.ipc，如图7所示。
图7 geth.ipc文件的路径
从图7所示的日志信息看出，geth.ipc文件的路径是/chapter4/private/geth.ipc。所以需要使用下面的代码创建IpcProvider对象。
var net = require('net');
new Web3.providers.IpcProvider("/chapter4/private/geth.ipc",net)下面的例子同时使用HTTP和IPC的方式与geth节点连接，并调用getAccounts函数用异步的方式获取geth节点的账户。
connect_http_ipc.js
var Web3 = require("web3");
var net = require('net');
// 通过HTTP方式连接geth节点
var web3 = new Web3(new Web3.providers.HttpProvider('http://192.168.31.8:8545'));
// 通过getAccounts函数用异步的方式获取并输出geth节点账户的地址
web3.eth.getAccounts(
function(error, response)
{
console.log(response)
}
)
// 通过IPC方式连接geth节点
web3 = new Web3(new Web3.providers.IpcProvider('/chapter4/private/geth.ipc',net));
// 通过getAccounts函数用异步的方式获取并输出geth节点账户的地址
web3.eth.getAccounts(
function(error, response)
{
console.log(response)
}
)首先启动geth节点。然后使用下面的命令运行本例。
node connect_http_ipc.js运行本例后，会在终端输出geth节点的账户地址，如图8所示。
图8 用两种方式输出的geth节点账户地址