在以太坊上如何实现联盟链

搞了两三个月联盟链，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。
  • 统一的接口，外部调用同一签名验签方法
  • 国密里面有个问题，无法recover公钥，校验签名比较慢。

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，PermisionWlSendTx，PermisionWlCreateTx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gaslimit和gas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和添加.

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和普通成员。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。组里面也有成员和管理员权限。
• 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，这里面也有成员和管理员权限。

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。