ブロックチェーンのプライベートネットワークを構築しよう

今年度からtdiは、今世間で大注目の「ブロックチェーン」への取り組みをスタートしました!

この記事連載では、その取り組みのため、書籍やWebの情報を参考に、私がブロックチェーンについて実際にやってみたことをまとめていきます。そして、最終的にはブロックチェーンの特徴を活かしたアプリケーションをつくりたいな、と思っています。

さて、ブロックチェーンを始めるには、まず環境づくり！ということで、今回のテーマは「ブロックチェーンのプライベートネットワーク環境を構築する手順」です。

そもそもブロックチェーンとは？
Gethでプライベートネットワークをつくる
まとめ
参考書籍

そもそもブロックチェーンとは？

本題に入る前に、ブロックチェーンとはなんぞや？について、簡単に復習しておきたいと思います。

ブロックチェーンは、ビットコインを支える基盤技術であり、「取引の記録（トランザクション）」をまとめた「ブロック」を「チェーン(鎖)」のように順次追加していく仕組みです。ブロックチェーンネットワークに参加する全ての人が、全ての取引記録を記載した台帳を所有する「分散型台帳」技術である、というのが大きな特徴です。

ブロックチェーンのスゴイところをざっくりまとめると、以下3点になります。

改ざんが難しい
特定のブロックを改ざんしたとしても、結局全てのブロックを芋づる式に作り直す必要があり、実質改ざんは不可能
頑強な破壊耐性
全てのネットワーク参加者（ノード）が取引記録を保管しているため、あるノードが攻撃・破壊されたとしても、その他のノードが生き残っている限り、ブロックチェーンが消滅することはない
信頼コストが低い
中央機関（例：銀行）が無いため、「信頼する」必要がない。その代わり、正当性をチェックする仕組み（コンセンサスアルゴリズム）が備わっている。

Gethでプライベートネットワークをつくる

さて、それでは本題に入りたいと思います。

今回は、ブロックチェーン基盤として「Ethereum」を採用し、プライベートネットワークをつくります。Ethereumには複数のクライアントが用意されていますが、今回はGoで書かれている「Geth」（Go-Ethereum）というクライアントを使用します。（Gethはゲスと読みます。ゲス…！）

サーバの準備

準備したサーバのスペックは以下です。

Ubuntu 16.04.3 LTS
2 vCPU
メモリ4G

調べていると、どうやらOSはUbuntuが一般的なようです。

サーバはAWS（インスタンスタイプ：t2.medium）を使用することにしました。AWSであれば、サーバの準備も一瞬で出来ますし、いずれ分散環境を構築することになったときにも簡単にサーバを増やすことができます。また、個人的にこれまでUbuntuをインストールしたことがなかったのですが、AWSにはUbuntuのAMIが用意されているので、ハードルがそれほど高くないのもポイントです。

Gethの構築

コマンドは、基本的に全編root権限で実行します。まずは、Gitリポジトリからcloneし、ソースコードを取得します。

まずは、Gitリポジトリからcloneし、ソースコードを取得します。

# git clone https://github.com/ethereum/go-ethereum

1	# git clone https://github.com/ethereum/go-ethereum

次に、コンパイラとGo言語をapt-getでインストールします。

# apt-get install -y build-essential libgmp3-dev
# sudo apt-get install -y build-essential golang-1.7

1 2	# apt-get install -y build-essential libgmp3-dev # sudo apt-get install -y build-essential golang-1.7

このとき気をつけたいのがGo言語のバージョンです。

コマンドを「golang」（バージョン指定なし）としてインストールすると、デフォルトでv1.6がインストールされます。v1.6だと、この先のビルド実行時に「Goのバージョンは1.7以上じゃないとダメ！」と言われてしまいます。そうなると辛いです。

インストールができたら、/root/.profile を開き、ファイルの最後尾に以下の1行を追加してGoのパスを通します。

export PATH=$PATH:/usr/lib/go-1.7/bin

1	export PATH=$PATH:/usr/lib/go-1.7/bin

Goのバージョンを確認し、きちんとパスが通っていればOKです。

# go version
go version go1.7.6 linux/amd64

1 2	# go version go version go1.7.6 linux/amd64

パスの確認ができたら、cloneしたソースをビルドします。また、apt-getコマンドでアップデートもしておきます。ちなみに、はじめにも書きましたが、root権限になっておかないと、makeコマンド実行時にシェルからGoへのパスが通らず苦戦します。（しました）

# make geth
 
# apt-get update
# apt-get upgrade

# make geth

# apt-get update

# apt-get upgrade

これでインストールは完了です！

Gethをプライベートネットワークで立ち上げる

プライベートネットワーク用の各種データを格納するためのディレクトリを作成します。ディレクトリ名は任意です。

# cd /root
# mkdir eth_private_net

1 2	# cd /root # mkdir eth_private_net

作成したディレクトリ配下にGenesisファイル（myGenesis.json）を作成します。Genesisファイルとは、0番目のブロック情報を定義したもので、プライベートネットワークを構築する際には必須です。

{
  "config": {
    "chainId" : 15,
    "homesteadBlock" : 0,
    "eip155Block" : 0,
    "eip158Block" : 0
  },
  "nonce": "0x0000000000000042",
  "timestamp": "0x00",
  "parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "extraData": "0x00",
  "gasLimit": "0x8000000",
  "difficulty": "0x4000",
  "mixhash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",
  "coinbase": "0x3333333333333333333333333333333333333333",
  "alloc": {}
}

{

"config": {

"chainId" : 15,

"homesteadBlock" : 0,

"eip155Block" : 0,

"eip158Block" : 0

"nonce": "0x0000000000000042",

"timestamp": "0x00",

"parentHash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",

"extraData": "0x00",

"gasLimit": "0x8000000",

"difficulty": "0x4000",

"mixhash": "0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000",

"coinbase": "0x3333333333333333333333333333333333333333",

"alloc": {}

}

ちなみにこのGenesisファイル、書籍やネットで調べながら作ったのですが、書き方（設定値）が色々ありまして大変苦労しました…

プロパティの中でも一番気をつけたいのが「config」ブロックで、「homesteadBlock」を設定しないと後々（コントラクトを作成するところで）悪夢を見ます。（見ました）

次に、Genesisファイルをもとにブロックチェーンを初期化します。

# geth --datadir /root/eth_private_net init /root/eth_private_net/myGenesis.json

1	# geth --datadir /root/eth_private_net init /root/eth_private_net/myGenesis.json

初期化ができたら、Gethを起動してみましょう！

# geth --networkid "10" --nodiscover --datadir "/root/eth_private_net" console 2>> /root/eth_private_net/geth.log
Welcome to the Geth JavaScript console!
  
instance: Geth/v1.6.7-stable-ab5646c5/linux-amd64/go1.8.1
 modules: admin:1.0 debug:1.0 eth:1.0 miner:1.0 net:1.0 personal:1.0 rpc:1.0 txpool:1.0 web3:1.0
  
>

# geth --networkid "10" --nodiscover --datadir "/root/eth_private_net" console 2>> /root/eth_private_net/geth.log

Welcome to the Geth JavaScript console!

instance: Geth/v1.6.7-stable-ab5646c5/linux-amd64/go1.8.1

modules: admin:1.0 debug:1.0 eth:1.0 miner:1.0 net:1.0 personal:1.0 rpc:1.0 txpool:1.0 web3:1.0

コンソール画面になりました！

ちなみに、Gethを停止するときはプロセスをkillします。

# ps -ef | grep geth
root      1898  1441 99 08:04 pts/0    00:05:30 geth --networkid 10 --nodiscover --datadir /root/eth_private_net --mine --minerthreads 1 --rpc
root      1922  1441  0 08:09 pts/0    00:00:00 grep --color=auto geth
# kill 1898

# ps -ef | grep geth