艾达币（Cardano）开发环境配置指南

简介

艾达币（ADA），作为Cardano区块链的原生代币，近年来因其独特的权益证明机制（Ouroboros）和对形式化验证的重视而备受瞩目。Cardano旨在构建一个更安全、更可持续和更具扩展性的区块链平台。如果你对Cardano生态系统的开发抱有浓厚的兴趣，无论是计划构建创新的去中心化应用（dApps）、积极贡献到Cardano区块链的核心协议开发、深入研究其先进的技术架构，亦或是仅仅希望探索并学习其运作原理，那么配置一个完善且高效的开发环境将是至关重要的第一步。一个经过精心配置的开发环境能够极大地提高开发效率，并降低潜在的错误风险。本指南将以循序渐进的方式，引导你逐步完成艾达币开发环境的搭建过程，并提供一些经过实践检验的实用工具的推荐，助力你在Cardano的开发道路上取得成功。我们将涵盖从安装必要的软件到配置钱包和节点的各个关键环节，确保你拥有一个功能完备且易于使用的开发平台。

准备工作

在开始配置加密货币开发环境之前，你需要确保你的系统满足以下详细的基本要求，这些要求涵盖了操作系统的选择、网络环境、系统权限以及必要的编程知识，从而为后续的开发过程奠定坚实的基础。

• 操作系统: 推荐使用类 Unix 系统，例如 Linux (Ubuntu, Fedora, Debian) 或 macOS。这些系统对开发工具和环境的支持更为友好，拥有丰富的开源资源。Ubuntu 因其易用性和广泛的社区支持而成为许多开发者的首选。Fedora 则以其最新的软件包和技术而闻名。Debian 则以其稳定性和安全性而著称。Windows 系统也可以，但原生支持相对较弱，可能需要借助虚拟机（例如 VirtualBox, VMware）或 WSL (Windows Subsystem for Linux) 来模拟 Linux 环境，以获得更好的开发体验。使用 WSL 2 能够提供接近原生 Linux 的性能。
• 网络连接: 稳定的高速互联网连接至关重要，它将用于下载必要的软件包、依赖项、区块链数据以及与远程服务器进行通信。低延迟的网络连接能够加快开发和测试的速度。建议使用有线网络连接，以避免无线网络的波动性。请确保你的网络环境允许访问常见的软件仓库和区块链节点。
• 管理员权限: 在操作系统中拥有管理员权限是安装、配置和管理开发工具的先决条件。你需要使用管理员权限来安装软件、修改系统配置以及管理用户权限。在 Linux 和 macOS 系统中，可以使用 `sudo` 命令来执行需要管理员权限的操作。在 Windows 系统中，则需要以管理员身份运行命令行或 PowerShell。
• 基础编程知识: 熟悉命令行操作是高效开发的基础，你需要掌握基本的命令，例如文件导航（`cd`, `ls`, `pwd`），文件操作（`mkdir`, `rm`, `cp`, `mv`），以及文本编辑（`nano`, `vim`, `emacs`）。同时，具备一定的编程基础也至关重要，例如熟悉一种或多种编程语言（Haskell, JavaScript, Python, Go, Solidity 等）。Haskell 是一种函数式编程语言，常用于开发安全可靠的区块链应用。JavaScript 则广泛应用于前端开发和智能合约开发。Python 是一种通用编程语言，易于学习且拥有丰富的库。Go 则以其高性能和并发性而著称。Solidity 是一种专门用于编写以太坊智能合约的语言。

安装 Haskell 工具链

Cardano 的核心组成部分，例如 Cardano-node 和 Cardano-wallet 等，均采用 Haskell 编程语言编写。因此，为了成功开发与 Cardano 区块链交互的应用程序、智能合约或工具，您必须首先在您的开发环境中正确安装并配置 Haskell 工具链。这套工具链的核心组件包括 GHC (Glasgow Haskell Compiler)，一个高性能的 Haskell 编译器，以及 Cabal (Common Architecture for Building Applications and Libraries)，一个用于构建、打包和安装 Haskell 软件包的标准构建工具。

安装 Haskell 工具链的过程因操作系统而异，但通常涉及以下几个关键步骤：

使用 GHCup (推荐):

GHCup 是一款强大的 Haskell 工具链安装程序和管理器，旨在简化并自动化 GHC (Glasgow Haskell Compiler)、Cabal、Stack 等关键工具的安装与维护过程。 它为 Haskell 开发环境的搭建提供了一个便捷、一致的解决方案。

• 打开终端，复制并执行以下脚本，该脚本会从官方源下载并运行 GHCup 安装程序：

  curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://get-ghcup.haskell.org | sh

  重要说明： 在执行任何来自互联网的脚本之前，务必仔细审查其内容。尽管 GHCup 是一个受信任的工具，但出于安全考虑，建议您访问 GHCup 官方网站 确认脚本的来源和完整性。

• 安装程序运行后，GHCup 会引导您完成一系列配置步骤。请仔细阅读屏幕上的提示信息，根据您的需求进行选择。通常，GHCup 会询问您是否要自动配置环境变量，强烈建议选择 "yes"，以便 GHC 和 Cabal 可以全局访问。GHCup 还可能允许您选择要安装的 GHC 版本。如果不太确定，选择推荐的稳定版本即可。

  在安装过程中，请确保您的系统已安装必要的依赖项，如 `build-essential` (Debian/Ubuntu) 或 `gcc` (其他 Linux 发行版)，否则可能导致编译错误。

• 安装完成后，为了使 GHCup 所做的环境变量更改生效，您需要关闭当前终端窗口并重新打开一个新的终端窗口。这是因为环境变量通常在新的会话启动时才会被加载。

• 为了验证 GHC (Haskell 编译器) 和 Cabal (Haskell 构建工具) 是否已成功安装并正确配置，请在终端中分别执行以下命令：

  ghc --version
  cabal --version

  如果一切顺利，这两个命令将分别输出 GHC 和 Cabal 的版本号。 例如：

  GHCup - Haskell toolchain installer v0.1.19.0
  ghc --version
  The Glorious Glasgow Haskell Compilation System, version 9.2.4
  
  cabal --version
  cabal-install version 3.8.1.0
  compiled using version 3.8.1.0 of the Cabal library

  如果显示的不是版本号，而是 "command not found" 或类似的错误信息，则表明环境变量配置可能存在问题。请检查 GHCup 的安装目录是否已添加到您的 PATH 环境变量中，并确保已重新启动终端。

如果成功显示版本号，则表明您已成功安装并配置了 Haskell 开发环境，可以开始编写和运行 Haskell 程序了。

手动安装 (不推荐，但适用于特殊情况):

尽管 GHCup 是推荐的安装方式，因为它简化了 GHC 和 Cabal 的管理，但在某些特定场景下，手动安装可能是必要的或更合适的选择。例如，在需要使用特定版本 GHC，或者需要更精细的控制安装过程时，手动安装会提供更大的灵活性。

如果你决定不使用 GHCup，而是选择手动安装 GHC 和 Cabal，你需要自行下载并配置它们。具体步骤会根据你的操作系统（例如 Windows、macOS 或 Linux）而有所不同。务必仔细查阅 Haskell 官方网站提供的详细安装指南，该指南会针对不同的操作系统给出明确的步骤和说明。例如，在 Linux 系统上，你可能需要通过包管理器（如 apt、yum 或 dnf）安装必要的依赖项，然后下载 GHC 的二进制文件并将其添加到系统路径中。在 Windows 系统上，你可能需要下载 GHC 的安装包，并按照安装向导进行操作。务必仔细阅读安装过程中的提示信息，确保所有组件都正确安装和配置。

手动安装过程中需要特别注意以下几点：

• GHC 版本选择： 根据你的项目需求选择合适的 GHC 版本。较新的版本通常包含最新的功能和性能优化，但也可能存在兼容性问题。
• Cabal 版本匹配： 确保安装的 Cabal 版本与 GHC 版本兼容。不兼容的版本可能导致构建和编译错误。
• 环境变量配置： 正确配置环境变量，以便系统能够找到 GHC 和 Cabal 的可执行文件。这通常涉及到将 GHC 和 Cabal 的安装目录添加到 PATH 环境变量中。
• 依赖项安装： 手动安装可能需要安装一些额外的依赖项，例如 C 编译器和其他库。确保这些依赖项都已正确安装。

安装 Nix 包管理器 (强烈推荐)

Nix 是一款功能强大的包管理器，它能有效管理项目依赖关系，并保障构建过程的可重复性，对于确保软件开发环境的一致性至关重要。在 Cardano 项目中，Nix 被广泛应用于依赖管理，因此强烈推荐您安装 Nix 包管理器，以便更轻松地参与 Cardano 开发。

Nix 的主要优势包括：

• 可重复构建： Nix 采用声明式配置，确保在不同机器上构建相同版本的软件，避免了 "在我的机器上可以运行" 的问题。
• 依赖隔离： Nix 为每个项目创建一个隔离的依赖环境，避免不同项目之间的依赖冲突。
• 回滚能力： Nix 允许您轻松回滚到以前的软件包版本，这对于调试和修复问题非常有用。
• 跨平台支持： Nix 支持多种操作系统，包括 Linux、macOS 和 Windows (通过 WSL)。

为了充分利用 Cardano 项目的优势，我们强烈建议使用 Nix 来管理依赖关系，它能够简化开发流程，并确保构建过程的一致性和可靠性。

安装 Nix:

• 打开终端，执行以下命令。此命令将下载并执行 Nix 的安装脚本，该脚本会自动配置系统以运行 Nix 包管理器。

  bash
sh <(curl -L https://nixos.org/nix/install) --daemon

  解释： curl -L https://nixos.org/nix/install 从 NixOS 官方网站下载安装脚本。 sh <(...) 将下载的脚本通过管道传递给 shell 执行。 --daemon 选项使 Nix 以守护进程模式运行，从而实现更高效的构建和管理。

• 按照提示完成安装。Nix 的安装过程可能需要一些时间，具体取决于你的网络速度和系统配置。安装程序将提示你输入密码（如果需要），并询问是否允许修改 shell 配置文件。安装过程中 Nix 会修改你的 shell 配置文件 (例如 .bashrc 或 .zshrc )，添加 Nix 相关的环境变量，例如 NIX_PATH 和 PATH ，以便系统可以找到 Nix 命令和相关工具。 请注意，在安装过程中选择"允许"以允许其修改配置文件。

• 安装完成后，关闭并重新打开终端，使环境变量生效。这是必要的，因为 shell 只有在启动时才会读取配置文件。重新打开终端会强制 shell 重新加载配置文件，从而使 Nix 相关的环境变量生效。也可以使用 source ~/.bashrc 或 source ~/.zshrc 命令手动重新加载配置文件，而无需关闭和重新打开终端。

• 验证 Nix 是否安装成功：

  bash
nix --version

如果成功显示版本号，则说明安装成功。例如，你可能会看到类似于 nix (Nix) 2.18.1 的输出。如果没有显示版本号，或者显示错误信息，请检查安装过程是否正确，并确保 Nix 相关的环境变量已正确设置。你还可以尝试重新启动计算机，然后再次尝试运行 nix --version 命令。

配置 Nix (可选，但推荐):

为了显著提升 Nix 构建速度，强烈推荐配置 Nix 使用 binary cache。Binary cache 允许 Nix 从预构建的二进制文件中获取依赖项，而非每次都进行本地编译，从而大幅缩短构建时间，并减轻系统负载。

• 编辑 Nix 配置文件 /etc/nix/nix.conf 。此文件控制 Nix 的全局配置。通常需要管理员权限才能进行修改，因为该文件影响系统上所有 Nix 用户的行为。

• 添加以下内容：

  substituters 列表指定了 Nix 查找预构建二进制文件的位置。 trusted-public-keys 列表包含了与 substituters 关联的公钥，用于验证下载的二进制文件的完整性和真实性，防止恶意篡改。多个 substituter 可以通过空格分隔。

  substituters = https://cache.nixos.org https://hydra.iohk.io
  trusted-public-keys = cache.nixos.org-1:[email protected] hydra.iohk.io:f/Ea+s6rqW+C+pi5Crsg8RaJixoeQ9N5HWbciG4SkA=
  

  cache.nixos.org 是 NixOS 官方提供的 binary cache，包含大量的预构建包。 hydra.iohk.io 是 IOHK (Input Output Hong Kong) 提供的 binary cache，主要用于 Cardano 生态系统相关的包。可以根据自身需求添加或修改 substituters 列表。

• 保存并关闭 /etc/nix/nix.conf 文件。确保以管理员身份保存，以避免权限问题。

• 重启 Nix 服务：

  重启 Nix daemon ( nix-daemon ) 使新的配置生效。这将重新加载 /etc/nix/nix.conf 文件，并应用 substituters 和 trusted-public-keys 的更改。

  sudo systemctl restart nix-daemon
  

  在某些系统上，可能需要使用不同的命令来重启 Nix 服务。例如，在 System V init 系统上，可以使用 sudo service nix-daemon restart 命令。

克隆 Cardano 相关代码库

现在你可以克隆 Cardano 生态系统中至关重要的代码库，包括但不限于 cardano-node (Cardano 节点软件) 和 cardano-wallet (Cardano 钱包)。 cardano-node 是运行 Cardano 区块链网络的关键组件，负责验证交易、维护区块链状态以及与其他节点通信。而 cardano-wallet 则允许用户安全地管理和交易他们的 ADA 代币，支持多种功能，如创建钱包、发送和接收 ADA、查看交易历史等。

通过克隆这些代码库，你能够深入了解 Cardano 的底层架构、参与开源开发，甚至贡献代码来改进和增强 Cardano 生态系统。这对于开发者、研究人员以及对区块链技术有浓厚兴趣的人来说非常有价值。

克隆 cardano-node 仓库:

要开始构建 Cardano 节点，您需要先从 GitHub 上的官方 input-output-hk 仓库克隆 cardano-node 项目。这将下载所有必要的源代码、脚本和配置文件到您的本地机器。

打开您的终端，并使用以下命令：

bash
git clone https://github.com/input-output-hk/cardano-node.git
cd cardano-node

第一条命令 git clone https://github.com/input-output-hk/cardano-node.git 会将整个仓库克隆到名为 cardano-node 的新目录中。请确保您已安装 Git，否则需要先安装它。您可以访问 Git 的官方网站 (https://git-scm.com/) 获取安装说明。

第二条命令 cd cardano-node 将您的当前目录更改为刚刚克隆的 cardano-node 目录。后续的操作将在这个目录下进行。

克隆 cardano-wallet 仓库：

使用 Git 克隆 cardano-wallet 仓库，这是编译和运行 Cardano 钱包服务的基础步骤。这个仓库包含了构建钱包所需的所有源代码、文档和配置文件。

git clone https://github.com/input-output-hk/cardano-wallet.git

这条命令会从 GitHub 上的 input-output-hk 组织克隆 cardano-wallet 仓库到你的本地机器。确保你已经安装了 Git，才能成功执行此命令。克隆完成后，你会在当前目录下看到一个名为 cardano-wallet 的新文件夹。

cd cardano-wallet

使用 cd cardano-wallet 命令进入克隆下来的 cardano-wallet 目录。这是后续构建和运行钱包服务的起始位置，所有相关的操作都将在这个目录下进行。确认当前工作目录已正确切换，以便执行后续的构建命令。

构建 Cardano 项目

使用 Nix 构建 Cardano 项目，能够确保环境一致性、可重复性和依赖管理。Nix 是一个强大的包管理器，尤其适合构建复杂的项目，如 Cardano 及其生态系统中的各种组件。

构建 cardano-node :

• 进入 cardano-node 项目的根目录。 此步骤是确保后续构建命令能在正确的上下文中执行的关键。

• 执行以下 Nix 构建命令：

  
  bash
  nix-build -A cardano-node
      

  此命令会指示 Nix 包管理器构建 cardano-node 。 -A cardano-node 参数指定要构建的属性集。

• 构建过程耗时不等，受多种因素影响。 处理器速度、可用内存以及网络连接速度直接影响构建时间。 首次构建通常需要较长时间，因为需要下载并构建依赖项。后续构建会更快，因为 Nix 会缓存中间结果。

• 成功构建后，一个名为 result 的符号链接将被创建，它指向包含构建好的 cardano-node 可执行文件的目录。 可以在该目录中找到最终的可执行文件以及其他相关资源。

构建 cardano-wallet :

• 进入 cardano-wallet 目录。 这是 Cardano 钱包项目的本地存储库，包含了构建钱包应用程序所需的所有源代码和配置文件。

• 执行以下命令以启动构建过程。 该命令使用 Nix 构建系统，确保构建过程的可重复性和一致性。

  nix-build -A cardano-wallet

  nix-build 是 Nix 包管理器的命令， -A cardano-wallet 指定了要构建的目标，这里是 cardano-wallet 应用程序。Nix 会自动处理依赖关系，从本地缓存或远程源下载所需的组件。

• 构建过程可能需要一段时间，具体时间取决于你的硬件配置、网络速度以及所需依赖项的大小。在构建过程中，Nix 会编译源代码、链接库文件，并创建最终的可执行文件。请确保你的系统具有足够的资源（CPU、内存和磁盘空间）来完成构建。

• 构建完成后， result 目录中会包含构建好的 cardano-wallet 可执行文件。 result 是一个符号链接，指向 Nix 构建输出的实际存储位置。你可以通过执行 ./result/cardano-wallet 来运行该可执行文件。

其他实用工具

以下是一些可能对 Cardano 开发有用的其他工具，它们可以提升开发效率和简化部署流程：

• VS Code (Visual Studio Code): 一款高度可定制的流行代码编辑器，拥有丰富的扩展生态系统，支持包括 Haskell 在内的多种编程语言。通过安装相应的插件，可以显著提升开发体验，例如语法高亮、代码片段和智能代码补全。
• Haskell Language Server (HLS): 专门为 VS Code 设计的语言服务器，为 Haskell 开发者提供强大的语言支持。HLS 提供的功能包括实时的代码补全、类型检查、错误诊断、跳转到定义、查找引用以及重构工具等，能够有效提高 Haskell 代码的质量和开发效率。
• Docker: 一个强大的容器化平台，允许开发者将应用程序及其依赖项打包到一个可移植的容器中。使用 Docker 可以方便地创建、部署和管理 Cardano 节点，确保环境一致性，并简化部署流程。通过 Docker Compose，可以轻松管理多个容器化的 Cardano 组件。
• Cardano Serialization Library (CSL): 一个用于处理 Cardano 交易和数据结构的序列化库。 CSL 支持多种编程语言，包括 JavaScript、Rust 和 Python，使开发者能够轻松地构建和解析 Cardano 交易，并与 Cardano 区块链进行交互。 它简化了与 Cardano 序列化格式交互的复杂性，并提供了类型安全的操作。
• Blockfrost: 作为一个 Cardano API 服务，Blockfrost 提供了对 Cardano 区块链数据便捷且高效的访问方式。开发者可以使用 Blockfrost API 查询区块信息、交易历史、账户余额以及其他链上数据，而无需运行自己的 Cardano 节点。Blockfrost 简化了 dApp 的开发过程，并降低了基础设施成本。

在配置好完善的开发环境后，开发者就可以更深入地探索 Cardano 的世界，开始构建创新的去中心化应用程序 (dApp)，或者通过贡献代码、文档或社区参与，积极地为 Cardano 生态系统的发展做出贡献。