以太坊API接口编写实验报告

实验目的

1. 掌握以太坊API接口的基本原理及JSON-RPC协议规范；
2. 学会使用Web3.js库与以太坊节点进行交互；
3. 实现通过API接口完成账户查询、交易发送、智能合约部署与调用等核心功能；
4. 理解以太坊网络中“状态读取”与“状态修改”的操作差异及gas机制。

实验环境

• 硬件环境：Windows 11 操作系统，CPU i5-10400，内存16GB
• 软件环境：
  • Node.js 18.17.0（JavaScript运行环境）
  • MetaMask（浏览器钱包，用于测试账户管理）
  • Ganache 7.4.0（本地以太坊节点，提供10个测试账户，初始余额100 ETH）
  • VS Code 1.88.0（开发工具）
• 依赖库：
  • web3.js 4.10.0（以太坊交互库）
  • solc 0.8.23（Solidity编译器）

实验原理

以太坊API接口基础

以太坊节点通过JSON-RPC协议暴露接口，允许客户端通过HTTP或WebSocket请求与节点交互，常用接口包括：

• eth_getBalance：查询账户余额；
• eth_sendTransaction：发送交易（修改状态）；
• eth_call：调用合约方法（只读，不修改状态）；
• eth_getTransactionReceipt：查询交易收据。

智能合约交互流程

智能合约需编译为ABI（Application Binary Interface）和字节码后部署到以太坊网络，交互流程为：

• 部署：发送包含字节码的交易，返回合约地址；
• 调用：通过合约地址和ABI，使用eth_call（读）或eth_sendTransaction（写）与合约交互。

实验步骤

环境搭建

• 安装Node.js，通过命令行初始化项目：

  mkdir eth-api-test && cd eth-api-test
  npm init -y
  npm install web3@4.10.0

• 启动Ganache本地节点，记录默认账户地址（如0x5B38Da6a701c568545dCfcB03FcB875f56beddC4）及私钥。

连接以太坊节点

使用Web3.js连接Ganache节点：

const Web3 = require('web3');
const web3 = new Web3('http://127.0.0.1:7545'); // Ganache默认HTTP端口
// 测试连接
web3.eth.getBlockNumber().then(console.log);

运行结果：输出当前区块号（如0x1），确认连接成功。

账户余额查询

查询Ganache默认账户的ETH余额：

const account = '0x5B38Da6a701c568545dCfcB03FcB875f56beddC4';
web3.eth.getBalance(account).then(balance => {
  console.log(`账户 ${account} 余额: ${web3.utils.fromWei(balance, 'ether')} ETH`);
});

运行结果：账户 0x5B38Da6a701c568545dCfcB03FcB875f56beddC4 余额: 100 ETH。

发送交易（ETH转账）

从账户A向账户B转账0.1 ETH，需指定from、to、value及gas参数：

const accountA = '0x5B38Da6a701c568545dCfcB03FcB875f56beddC4';
const accountB = '0xAb8483F64d9C6d1EcF9b849Ae677dD3315835cb2';
const privateKey = '0x4f3edf983ac636a65a842ce7c78d9aae4b84e660e6e5aa139ae514898a8e422a'; // 账户A私钥（仅测试用）
// 构建交易
const tx = {
  from: accountA,
  to: accountB,
  value: web3.utils.toWei('0.1', 'ether'),
  gas: 21000, // ETH转账固定gas
  gasPrice: web3.utils.toWei('20', 'gwei')
};
// 签名并发送
web3.eth.accounts.signTransaction(tx, privateKey).then(signedTx => {
  web3.eth.sendSignedTransaction(signedTx.rawTransaction)
    .on('receipt', receipt => {
      console.log('交易收据:', receipt);
    })
    .on('error', error => {
      console.error('交易失败:', error);
    });
});

运行结果：输出交易收据（包含transactionHash、blockNumber等），查询账户B余额应增加0.1 ETH。

智能合约部署与调用

（1）编写智能合约（Solidity）

创建SimpleStorage.sol文件：

pragma solidity ^0.8.0;
contract SimpleStorage {
    uint256 private storedData;
    function set(uint256 x) public {
        storedData = x;
    }
    function get() public view returns (uint256) {
        return storedData;
    }
}

（2）编译合约

使用solc编译合约：

npm install solc@0.8.23 --save-dev

编写compile.js脚本：

const solc = require('solc');
const fs = require('fs');
// 读取合约源码
const sourceCode = fs.readFileSync('SimpleStorage.sol', 'utf8');
// 编译
const input = {
  language: 'Solidity',
  sources: {
    'SimpleStorage.sol': {
      content: sourceCode