在以太坊上实现联盟链的小结

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搞了三四个月联盟链,基本上算是告一段落,大概梳理下所做的东西,希望能对要做联盟链的人有所帮助。

在写这篇文章前,简单介绍下联盟链的功能。

  • 国密和国际算法切换
  • 参数toml配置
  • 有币无币
  • 支持gmssl
  • p2p的证书准入
  • 委员会成员更新
  • solc编译器
  • tendermint共识
  • 权限准入
  • 交易校验
  • rpc api
  • 状态存储
  • 系统合约

加密算法

  • 国密和S256,P256 支持国密sm2,sm3,sm4,国际的支持p256,比特币和以太坊都使用的s256.刚开始做的时候计算支持p256和国密,因为go sdk里面证书使用了p256。后在做的过程中发现国外证书很多还需要支持RSA,遂引入了gmssl,委员会中的PK公钥和证书做了分离。
    recover公钥
    

Toml文件配置

toml文件的优点在于不需要在启动的时候指定一系列参数

  • 节点信息
    • 网络ID 同步模式
    • 委员会私钥
    • IP和端口
  • txpool
    • gas门槛
    • txpool账户数
  • 节点rpc端口api
    • 存储目录
    • ipc websocket
    • 开放api
    • rpc 端口
  • p2p节点配置
    • 证书
    • 节点私钥
    • 节点连接数
    • 监听地址

创世区块

创世里面指定了 UseGas 指定有无币, KindOfCrypto 指定加密类型, PermisionWlSendTxPermisionWlCreateTx 是权限里面是白名单还说黑名单有效, Committee 指定了委员会的成员信息, CertList 指定证书列表。

return &Genesis{
		Config:       params.TestnetChainConfig,
		UseGas:       1,
		IsCoin:   1,
		KindOfCrypto: 2,
		PermisionWlSendTx:		1,
		PermisionWlCreateTx:		1,
		Timestamp:    1537891200,
		Coinbase:     common.HexToAddress("0x0000000000000000000000000000000000000000"),
		ParentHash:   common.HexToHash("0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"),
		Alloc: map[common.Address]types.GenesisAccount{
			common.HexToAddress("0x68231C69431Cd7592356aBaC59E7A9D325406653"): {Balance: amount1},
		},
		Committee: []*types.CommitteeMember{
			{Coinbase: getAddressFromPub(seedkey1), Publickey: seedkey1},
		},
		CertList: certList,
	}

有无币

当无币时 EstimateGas , SuggestPrice 评估 gaslimitgas 的方法需要返回0, tx_pool 中关于 gas 的判断和 evm 扣除 gas 的操作都要去掉。

GMSSL

这个模块主要做证书的生成,自认证,颁发证书,支持国密和RSA。

P2P证书的准入

节点启动的时候,委员会成员具有根证书,新接入的节点需要跟证书授权。

  • 节点发现中加入证书校验,校验通过发送邻居节点。
  • 在秘钥交换中也会校验证书,校验通过会建立连接。
  • 支持tls,在开发中。

委员会成员更新

委员会成员的更新需要当届成员发起提案,当三分之二成员对同一个成员发起了 提案 ,则此成员在 下一届 会成为新的委员会成员。提案是通过 交易 达成的,在链上部署了一个证书 系统合约 ,所有的委员会只需发一笔交易,即可对一个成员的 删除添加 .

solc编译器

由于abi中 函数的签名 用通过 sha3函数名+参数 得到的,所以如果你用以太坊提供的solc程序编译的合约,在链上是部署不成功的,这时需要用国密的solc编译器编译。

tendermint共识

众所周知,POW的共识TPS很低,想提高TPS,BFT算法是很好的选择,tendermint共识做的非常棒,能在5s内出块。

权限准入

这个恐怕是联盟链里面最复杂的场景了,花费了很长时间测试。主要有两个 基本功能

  • 发交易权限
  • 创建合约权限

这两大基本权限衍生出 管理员普通成员 。管理员可以授予新成员普通成员权限和管理员权限。

  • 组权限 :如果想对一批人进行管理,这里引入了 组权限 ,即创建一个群组,将一成员加到组里面,如果想移除组里所有人的权限,可删除组。组里面也有 成员管理员 权限。
  • 合约访问权限 :自己的创建的合约,可设置谁可以访问,只有添加到访问列表里的成员才可访问合约,这里面也有 成员管理员 权限。

权限是 系统合约 实现的,任何的权限控制都需要通过 交易 来完成,权限是 立即生效 的,这个和证书合约有所不同。 里面用到了 大量的map ,导致存储的时候需要实现rlp方法,对 map 进行 排序

交易校验

由于国密recover公钥没有现成的实现,在交易字段里面加入了PK,这个和SDK联调的时候还是有一些问题,首先hash算法要匹配,计算出的TxHash要一样, RLP数据 的顺序也需一致。校验签名通过之后,用 PK 计算 账户地址

RPC API

rpc 中加入了证书和权限的一些查询方法,通过修改web3ext.go完成的, inputDefaultBlockNumberFormatter 这个字段在console里面可以不需要输入,通过json rpc的时候则需要填写,例如 latest

状态存储

合约和权限都是系统合约,存储的方式与合约存储一致,在状态里面加了种类型,方便状态回退。

系统合约

系统合约类似预编译合约,功能比以太坊里面的预编译合约强大一些,可操作状态,系统合约里面 不可存时间 ,会造成状态不一致,系统合约debug比较烦, Receipt 里面 无Error 字段, Dapp 很难查询合约 执行失败 原因。

在写这篇文章前,简单介绍下联盟链的功能。

  • 国密和国际算法切换
  • 参数toml配置
  • 有币无币
  • 支持gmssl
  • p2p的证书准入
  • 委员会成员更新
  • solc编译器
  • tendermint共识
  • 权限准入
  • 交易校验
  • rpc api
  • 状态存储
  • 系统合约

加密算法

  • 国密和S256,P256 支持国密sm2,sm3,sm4,国际的支持p256,比特币和以太坊都使用的s256.刚开始做的时候计算支持p256和国密,因为go sdk里面证书使用了p256。后在做的过程中发现国外证书很多还需要支持RSA,遂引入了gmssl,委员会中的PK公钥和证书做了分离。
    recover公钥
    

Toml文件配置

toml文件的优点在于不需要在启动的时候指定一系列参数

  • 节点信息
    • 网络ID 同步模式
    • 委员会私钥
    • IP和端口
  • txpool
    • gas门槛
    • txpool账户数
  • 节点rpc端口api
    • 存储目录
    • ipc websocket
    • 开放api
    • rpc 端口
  • p2p节点配置
    • 证书
    • 节点私钥
    • 节点连接数
    • 监听地址

创世区块

创世里面指定了 UseGas 指定有无币, KindOfCrypto 指定加密类型, PermisionWlSendTxPermisionWlCreateTx 是权限里面是白名单还说黑名单有效, Committee 指定了委员会的成员信息, CertList 指定证书列表。

return &Genesis{
        Config:       params.TestnetChainConfig,
        UseGas:       1,
        IsCoin:   1,
        KindOfCrypto: 2,
        PermisionWlSendTx:      1,
        PermisionWlCreateTx:        1,
        Timestamp:    1537891200,
        Coinbase:     common.HexToAddress("0x0000000000000000000000000000000000000000"),
        ParentHash:   common.HexToHash("0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"),
        Alloc: map[common.Address]types.GenesisAccount{
            common.HexToAddress("0x68231C69431Cd7592356aBaC59E7A9D325406653"): {Balance: amount1},
        },
        Committee: []*types.CommitteeMember{
            {Coinbase: getAddressFromPub(seedkey1), Publickey: seedkey1},
        },
        CertList: certList,
    }

有无币

当无币时 EstimateGas , SuggestPrice 评估 gaslimitgas 的方法需要返回0, tx_pool 中关于 gas 的判断和 evm 扣除 gas 的操作都要去掉。

GMSSL

这个模块主要做证书的生成,自认证,颁发证书,支持国密和RSA。

P2P证书的准入

节点启动的时候,委员会成员具有根证书,新接入的节点需要跟证书授权。

  • 节点发现中加入证书校验,校验通过发送邻居节点。
  • 在秘钥交换中也会校验证书,校验通过会建立连接。
  • 支持tls,在开发中。

委员会成员更新

委员会成员的更新需要当届成员发起提案,当三分之二成员对同一个成员发起了 提案 ,则此成员在 下一届 会成为新的委员会成员。提案是通过 交易 达成的,在链上部署了一个证书 系统合约 ,所有的委员会只需发一笔交易,即可对一个成员的 删除添加 .

solc编译器

由于abi中 函数的签名 用通过 sha3函数名+参数 得到的,所以如果你用以太坊提供的solc程序编译的合约,在链上是部署不成功的,这时需要用国密的solc编译器编译。

tendermint共识

众所周知,POW的共识TPS很低,想提高TPS,BFT算法是很好的选择,tendermint共识做的非常棒,能在5s内出块。

权限准入

这个恐怕是联盟链里面最复杂的场景了,花费了很长时间测试。主要有两个 基本功能

  • 发交易权限
  • 创建合约权限

这两大基本权限衍生出 管理员普通成员 。管理员可以授予新成员普通成员权限和管理员权限。

  • 组权限 :如果想对一批人进行管理,这里引入了 组权限 ,即创建一个群组,将一成员加到组里面,如果想移除组里所有人的权限,可删除组。组里面也有 成员管理员 权限。
  • 合约访问权限 :自己的创建的合约,可设置谁可以访问,只有添加到访问列表里的成员才可访问合约,这里面也有 成员管理员 权限。

权限是 系统合约 实现的,任何的权限控制都需要通过 交易 来完成,权限是 立即生效 的,这个和证书合约有所不同。 里面用到了 大量的map ,导致存储的时候需要实现rlp方法,对 map 进行 排序

交易校验

由于国密recover公钥没有现成的实现,在交易字段里面加入了PK,这个和SDK联调的时候还是有一些问题,首先hash算法要匹配,计算出的TxHash要一样, RLP数据 的顺序也需一致。校验签名通过之后,用 PK 计算 账户地址

RPC API

rpc 中加入了证书和权限的一些查询方法,通过修改web3ext.go完成的, inputDefaultBlockNumberFormatter 这个字段在console里面可以不需要输入,通过json rpc的时候则需要填写,例如 latest

状态存储

合约和权限都是系统合约,存储的方式与合约存储一致,在状态里面加了种类型,方便状态回退。

系统合约

系统合约类似预编译合约,功能比以太坊里面的预编译合约强大一些,可操作状态,系统合约里面 不可存时间 ,会造成状态不一致,系统合约debug比较烦, Receipt 里面 无Error 字段, Dapp 很难查询合约 执行失败 原因。

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  • 发表于 7分钟前
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