区块链/分布式账本技术的工程实践，主要包括Linux基础操作、区块链环境配置和调试以及智能合约开发与部署等。这需要在实验环境的计算机中安装大量支撑软件并进行相关配置，同时需要构建多个节点提供效果展示和练习。实验中涉及的主要软件见表一。

表一，课程必备软件

目前，学校的计算机基础教育主要使用单台PC机来教学。而在分布式账本的教学实验中，1个学生需要分配多台计算机来模拟分布在不同主机上的功能节点，机房现有的计算资源很难满足大规模的教学。实际教学时，由于分布式系统的复杂性，不同实验需要安装调试不同的支撑环境，部分实验周期无法在同一天内完成。因为实验环境需要在多个教学周中保持，现有计算机教学机房的还原卡模式无法满足连续教学的需求。在课外，学生难以在个人计算机上配置教学中的实验环境，没法进行课后复习，也没法进行探索实验。

教学中的实验，主要用于说明系统原理和体现实际运行时的特点，部署系统并不需要占用很多资源，可以使用容器或者全虚拟化环境进行集约化管理。另外，作为全校性的公选课，学生主要来自非计算机专业，甚至包括文科类的学生。这些学生的计算机实际操作能力比较弱，实际执行时操作步骤可能丢失或者杂乱无章，导致系统异常；学生和教师团队在环境配置和调试工作中浪费大量时间。

本仿真平台的目的是提供全套区块链学习套件。系统提供同步的课件播放功能，展现直观的分布式系统体验，提供高效便捷部署的实验环境。

仿真平台现阶段提供基于云存储的课件存储播放能力，同步配合课程进行展示，下一阶段，将完善课件实验联动功能，提供学生分步骤操作的校验、结果图形化展示和操作错误提示功能。

实验环境基于计算机虚拟化的原理，由服务器集群提供满足教学要求的教学环境。对于既定的教学课程，教师可以提前准备好实验所需的镜像，并将镜像分发给课程中的每个学生。学生不需要操心实验环境的搭建，只需要关心实验本身的操作。实验环境中CPU、内存、存储等计算存储资源以资源池方式提供，根据课程需求，管理平台从集群中分配相应的CPU和内存资源，构建网络隔离的虚拟计算机，避免学生使用过程中IP地址冲突等问题，使用完成后，资源被释放回资源池。如果学生在实验中破环了环境，只需要回收资源并再分配，即可快速重置实验。如果实验环境需要保留多周，在课程结束之后，管理员只需要保存学生操作进度，释放占用的虚拟机资源，下次课程开始时恢复现场即可。因此，平台可以快速提供课程实验环境，并且避免了长时间资源占用，资源仅需满足同一时间进行实验人数的计算资源需求和保存课程进度的存储资源需求。

知识点：共8个

（1）Linux的基本知识和命令的使用（基础）

（2）区块链相关的密码和编码

（3）共识机制

（4）Go语言编写

（5）Fabric环境的部署

（6）Chaincode编写智能合约

（7）以太坊的部署和使用

使用Solidity编写智能合约

课程提供实验手册，同学根据手册的指令来执行，并观察当前系统的输出与手册的输出是否一致，从而学习系统的特点。在熟悉系统后，学生需要独立分析和解决小问题，进一步巩固和提高同学对概念的理解。实验就在理论知识讲解之后，同学们需要随堂完成。

以其中的知识点“Hyperledger Fabric系统架构环境的部署”为例：

1)使用目的

学生根据所提供的实验手册，可以进入一个基于Ubuntu20.04.1的虚拟仿真环境，该环境已经预先安装了Hyperledger fabric（超级账本）系统架构环境的部署所需的基础软件环境，如Git、curl、Docker、Go等一系列基础软件，并且提供了https://github.com/hyperledger/fabric下的fabric-samples。

2)实施过程：

1.学生根据平台的实验手册打开仿真环境后，可以部署fabric

fabric的安装目录为~/fabric

打开WEB终端，切换目录至~/fabric/fabric-samples/test-network

2.删除先前运行的所有容器或工程：

./network.sh down

3.启动网络：

./network.sh up

4.创建一个默认名称为“ mychannel”的通道：

./network.sh createChannel

出现提示：

========= Channel successfully joined ===========

表示通道创建成功

5.使用network.sh创建通道后，可以使用以下命令在通道上启动链码：

./network.sh deployCC

deployCC子命令将在peer0.org1.example.com和peer0.org2.example.com上安装fabcar链码。然后在使用通道标志（或mychannel如果未指定通道）的通道上部署指定的通道的链码。如果是第一次部署链码，脚本将安装链码的依赖项。默认情况下，脚本安装Go版本的fabcar链码。您可以在fabric-samples目录的chaincode文件夹中找到Fabcar链码。此文件夹包含用来突显Fabric特性教程示例的样例链码。

6.将fabcar链码定义提交给通道后，脚本通过调用init函数初始化链码，然后调用链码将一个初始汽车清单放到账本中。然后脚本查询链码以验证是否已添加数据。如果链码已正确安装，部署和调用，应该日志中打印中看到以下汽车列表：至此链码已安装成功，之后可以进行其他实验。

7.测试完成后关闭网络：

./network.sh down

3)实施效果：

Hyperledger fabric（超级账本）部署需要一个复杂的系统环境，如需要安装Git、curl、Docker、Go等一系列基础软件，这是一个晦涩复杂的过程，使用该实训平台，使得学生从上述复杂冗长的环境中解脱出来，直接进入Hyperledger fabric部署操作；同时平台提供实验手册，同学根据手册的指令来执行，并观察当前系统的输出与手册的输出是否一致，从而提高学习效率，在熟悉系统后，学生还可以独立分析和解决小问题，进一步巩固和提高同学对概念的理解。

另外实验环境可以快速重置，便于学生的根据需要多次重复练习实践，避免实际系统的环境恢复困难。

（1）实验方法描述：

设置go语言的开发环境，并编写和执行简单的go程序。

（2）学生交互性操作步骤说明：

1. GO安装配置

从go的官方链接https://golang.google.cn/dl/下载最新版1.15.3根据提示安装。安装完毕后，path应该已经设置，可以打开终端输入go测试安装是否成功。

2.安装Vscode和配置go环境

A.下载VS Code

从https://code.visualstudio.com/下载对应操作系统的发行版，然后安装VS Code。

B.安装go运行环境

现在我们要为我们的VS Code编辑器安装Go扩展插件，让它支持Go语言开发

找到红色方框中Go（即：Rich Go language support for Visual Studio Code）点击安装即可。

C.安装Go的依赖包

1)打开“开始”并搜索“env”

2)选择“编辑系统环境变量”

3）点击“环境变量”按钮

4）在“你的用户名的用户变量”章节下（上半部分）

5） 点击“新建”按钮

6）“变量名”输入GO111MODULE

7）“变量值”输入on然后确定

5） 点击“新建”按钮

6）“变量名”输入GOPROXY

7）“变量值”输入https://goproxy.cn然后确定

重新启动VS Code，然后执行在其命令面板中键入>go:install，下面会自动搜索相关命令，选择Go:Install/Update Tools这个命令

选中并会回车执行该命令（或者使用鼠标点击该命令）

然后点击“确定”按钮，进行各个工具的安装。

3.编写go语言程序

可新建hello.go文件进行测试，文件内容：

package main

import "fmt"

func main() {

fmt.Printf("hello, world\n")

}

保存后，在vscode打开终端

当前所在目录为hello.go所在目录。输入命令：go run hello.go执行

考核方式：实验考试成绩占整个课程考试成绩的40%，其中智能合约编程和区块链环境设计架构考试（30%）+日常作业（虚拟仿真教学平台考核模块）（10%）。

考核内容：掌握智能合约开发能力，可以在实际环境部署运行；掌握区块链环境设计架构能力，可以根据场景需求调整架构，构建可运行的区块链环境。