以太坊API接口编写实验报告**

以太坊API接口编写实验报告 ** 本报告详细记录了以太坊API接口编写的实验过程，实验旨在通过实际操作，掌握如何利用以太坊节点（如Geth或Infura）提供的JSON-RPC API，进行账户管理、交易发送、智能合约交互等核心功能的开发，实验内容包括环境搭建、API调用工具的选择与使用、具体功能模块的实现（如获取账户余额、发送以太币、调用智能合约读/写函数）以及实验中遇到的问题与解决方案，通过本次实验，加深了对以太坊工作原理、区块链交互模式以及API编程接口的理解，为后续去中心化应用（DApp）开发奠定了基础。

实验目的

1. 理解以太坊JSON-RPC API的基本概念和作用。
2. 掌握搭建以太坊开发环境（包括节点客户端或连接第三方服务）的方法。
3. 学习使用编程语言（如Python结合Web3.py库）调用以太坊API接口。
4. 实现账户查询、余额获取、交易发送、智能合约部署与调用等核心功能。
5. 分析实验过程中可能出现的问题并学会解决,提升实际开发能力。

实验环境与工具

1. 操作系统： Windows 11 / macOS / Linux (Ubuntu 20.04 LTS)
2. 编程语言： Python 3.8+
3. 开发库： web3.py (v6.0.0+), requests (用于辅助测试)
4. 以太坊节点：
   • 本地节点：Geth (Go-Ethereum) v1.13.0+ (可选,用于本地测试网络)
   • 第三方服务：Infura (提供主网及测试网RPC端点)
5. 测试网络： Sepolia (以太坊测试网)
6. 钱包/账户： MetaMask (用于创建测试账户、获取私钥和接收测试ETH)
7. 其他工具： VS Code (代码编辑器), Postman (可选,用于API接口测试)

实验原理

以太坊作为一个去中心化的平台，其节点之间通过JSON-RPC (Remote Procedure Call) 协议进行通信，JSON-RPC是一种轻量级的远程过程调用协议，使用JSON格式进行数据编码，开发者可以通过调用以太坊节点暴露的JSON-RPC API接口，与以太坊区块链进行交互，执行诸如查询区块信息、账户状态、发送交易、部署和调用智能合约等操作。

本实验主要使用web3.py库，它是对以太坊JSON-RPC API的Python封装，提供了简洁的Pythonic接口，使得开发者可以用Python代码轻松地与以太坊网络交互，web3.py连接到以太坊节点的RPC端点，然后将调用转换为相应的JSON-RPC请求，发送给节点,并解析返回的JSON响应。

实验步骤与内容

环境搭建

• 安装Python： 确保系统已安装Python 3.8或更高版本。
• 安装web3.py库： 在命令行中执行 pip install web3。
• 获取以太坊节点RPC URL：
  • 本地节点： 若运行本地Geth节点，需启动节点并开启HTTP-RPC服务，geth --http --http.addr "0.0.0.0" --http.port "8545" --sepolia，获取本地RPC URL如 http://localhost:8545。
  • 第三方服务（Infura）： 注册Infura账号，创建新项目，选择Sepolia测试网，获取对应的RPC URL。
• 配置MetaMask： 安装MetaMask浏览器插件，切换到Sepolia测试网，从测试网水龙头（如Sepolia Faucet）获取测试ETH，并记录一个测试账户的地址和私钥（注意：私钥需妥善保管，切勿泄露）。

连接以太坊节点

使用web3.py连接到配置好的以太坊节点RPC URL。

from web3 import Web3
infura_url = "https://sepolia.infura.io/v3/YOUR_INFURA_PROJECT_ID"
# 本地节点示例: local_url = "http://localhost:8545"
w3 = Web3(Web3.HTTPProvider(infura_url))
# 检查连接是否成功
if w3.is_connected():
    print(f"成功连接到以太坊节点！链ID: {w3.eth.chain_id}")
else:
    print("连接失败！")

账户与余额查询

• 获取账户余额： 使用eth.get_balance()方法,传入账户地址。

# 替换为你要查询的MetaMask测试账户地址
account_address = "0xYourMetaMaskAccountAddress"
# 确保地址是checksum格式
checksum_address = w3.to_checksum_address(account_address)
# 获取余额（单位：Wei）
balance_wei = w3.eth.get_balance(checksum_address)
# 将Wei转换为ETH
balance_eth = w3.from_wei(balance_wei, 'ether')
print(f"账户 {checksum_address} 的余额: {balance_eth} ETH")

发送以太币交易

发送交易需要发送者的私钥进行签名。注意：私钥操作风险极高，仅用于测试！

• 准备发送者账户和接收者地址。
• 构建交易： 包括接收者地址、转账金额（Wei）、gas价格、gas限制等。
• 签名交易： 使用发送者的私钥对交易进行签名。
• 发送交易： 将签名后的交易发送到以太坊网络。

from web3 import Account
# 替换为发送者的私钥（测试用，切勿用于主网！）
sender_private_key = "YOUR_SENDER_PRIVATE_KEY"
sender_address = Account.from_key(sender_private_key).address
checksum_sender_address = w3.to_checksum_address(sender_address)
# 替换为接收者地址
receiver_address = "0xReceiverAddress"
checksum_receiver_address = w3.to_checksum_address(receiver_address)
# 获取当前nonce
nonce = w3.eth.get_transaction_count(checksum_sender_address)
# 构建交易
tx = {
    'nonce': nonce,
    'to': checksum_receiver_address,
    'value': w3.to_wei(0.001, 'ether'),  # 转账0.001 ETH
    'gas': 21000,  # 转账ETH的gas limit通常为21000
    'gasPrice': w3.eth.gas_price,  # 获取当前建议gas price
    'chainId': w3.eth.chain_id  # 链ID，防止重放攻击
}
# 签名交易
signed_tx = w3.eth.account.sign_transaction(tx, sender_private_key)
# 发送交易
tx_hash = w3.eth.send_raw_transaction(signed_tx.rawTransaction)
# 等待交易被打包
print(f"交易已发送，交易哈希: {tx_hash.hex()}")
receipt = w3.eth.wait_for_transaction_receipt(tx_hash)
print(f"交易回执: {receipt}")

智能合约交互

本实验以一个简单的存储合约为例。

• 智能合约ABI (Application Binary Interface) 和字节码 (Bytecode)： 假设我们有一个简单的Storage.sol合约：

  // SPDX-License-Identifier: MIT
  pragma solidity ^0.8.20;
  contract Storage {
      uint256 private storedData;
      event ValueChanged(uint256 newValue);
      function set(uint256 x) public {
          storedData = x;
          emit ValueChanged(x);
      }
      function get() public view returns (uint256) {
          return storedData;
      }
  }

  编译后获得ABI和字节码（可使用Remix IDE编译）。

• 部署合约：

  # 合约ABI (示例，实际使用编译后的ABI)
  abi = '[{"inputs":[{"internalType":"uint256","name":"x","type":"uint256"}],"name":"set","outputs":[],"stateMutability":"nonpayable",
  "type":"function"},{"inputs":[],"name":"get","outputs":[{"internalType":"uint256","name":"","type":"uint256"}],"stateMutability":"view","type":"function"}]'
  # 合约字节码 (示例，实际使用编译后的字节码)
  bytecode = "0x608060405234801561001057600080fd5b5061013f806100206000396000f3fe608060405234801561001057600080fd5b50600436106100415760003560e01c806360fe47b1146100465780636d4ce63c14610064575b600080fd5b61004e610