搞了三四個月聯盟鏈，基本上算是告一段落，大概梳理下所做的東西，希望能對要做聯盟鏈的人有所幫助。

在寫這篇文章前，簡單介紹下聯盟鏈的功能。

  • 國密和國際算法切換
  • 參數toml配置
  • 有幣無幣
  • 支持gmssl
  • p2p的證書准入
  • 委員會成員更新
  • solc編譯器
  • tendermint共識
  • 權限准入
  • 交易校驗
  • rpc api
  • 狀態存儲
  • 系統合約

加密算法

  • 國密和S256,P256 支持國密sm2,sm3,sm4,國際的支持p256，比特幣和以太坊都使用的s256.剛開始做的時候計算支持p256和國密，因爲go sdk裏面證書使用了p256。後在做的過程中發現國外證書很多還需要支持RSA，遂引入了gmssl，委員會中的PK公鑰和證書做了分離。 
    recover公鑰

Toml文件配置

toml文件的優點在於不需要在啓動的時候指定一系列參數

  • 節點信息
    • 網絡ID 同步模式
    • 委員會私鑰
    • IP和端口
  • txpool
    • gas門檻
    • txpool賬戶數
  • 節點rpc端口api
    • 存儲目錄
    • ipc websocket
    • 開放api
    • rpc 端口
  • p2p節點配置
    • 證書
    • 節點私鑰
    • 節點連接數
    • 監聽地址

創世區塊

創世裏面指定了 UseGas 指定有無幣， KindOfCrypto 指定加密類型， PermisionWlSendTx ， PermisionWlCreateTx 是權限裏面是白名單還說黑名單有效, Committee 指定了委員會的成員信息, CertList 指定證書列表。 

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,
	}

有無幣

當無幣時 EstimateGas , SuggestPrice 評估 gaslimit 和 gas 的方法需要返回0， tx_pool 中關於 gas 的判斷和 evm 扣除 gas 的操作都要去掉。

GMSSL

這個模塊主要做證書的生成，自認證，頒發證書，支持國密和RSA。

P2P證書的准入

節點啓動的時候，委員會成員具有根證書，新接入的節點需要跟證書授權。

  • 節點發現中加入證書校驗，校驗通過發送鄰居節點。
  • 在祕鑰交換中也會校驗證書，校驗通過會建立連接。
  • 支持tls，在開發中。

委員會成員更新

委員會成員的更新需要當屆成員發起提案，當三分之二成員對同一個成員發起了 提案 ，則此成員在 下一屆 會成爲新的委員會成員。提案是通過 交易 達成的，在鏈上部署了一個證書 系統合約 ，所有的委員會只需發一筆交易，即可對一個成員的 刪除 和 添加 .

solc編譯器

由於abi中 函數的簽名 用通過 sha3函數名+參數 得到的，所以如果你用以太坊提供的solc程序編譯的合約，在鏈上是部署不成功的，這時需要用國密的solc編譯器編譯。

tendermint共識

衆所周知，POW的共識TPS很低，想提高TPS，BFT算法是很好的選擇，tendermint共識做的非常棒，能在5s內出塊。

權限准入

這個恐怕是聯盟鏈裏面最複雜的場景了，花費了很長時間測試。主要有兩個 基本功能

  • 發交易權限
  • 創建合約權限

這兩大基本權限衍生出 管理員 和 普通成員 。管理員可以授予新成員普通成員權限和管理員權限。

  • 組權限 ：如果想對一批人進行管理，這裏引入了 組權限 ，即創建一個羣組，將一成員加到組裏面，如果想移除組裏所有人的權限，可刪除組。組裏面也有 成員 和 管理員 權限。
  • 合約訪問權限 ：自己的創建的合約，可設置誰可以訪問，只有添加到訪問列表裏的成員纔可訪問合約，這裏面也有 成員 和 管理員 權限。

權限是 系統合約 實現的,任何的權限控制都需要通過 交易 來完成，權限是 立即生效 的，這個和證書合約有所不同。 裏面用到了 大量的map ，導致存儲的時候需要實現rlp方法，對 map 進行 排序 。

交易校驗

由於國密recover公鑰沒有現成的實現，在交易字段裏面加入了PK，這個和SDK聯調的時候還是有一些問題，首先hash算法要匹配，計算出的TxHash要一樣， RLP數據 的順序也需一致。校驗簽名通過之後，用 PK 計算 賬戶地址 。

RPC API

rpc 中加入了證書和權限的一些查詢方法，通過修改web3ext.go完成的， inputDefaultBlockNumberFormatter 這個字段在console裏面可以不需要輸入，通過json rpc的時候則需要填寫，例如 latest 。

狀態存儲

合約和權限都是系統合約，存儲的方式與合約存儲一致，在狀態裏面加了種類型，方便狀態回退。

系統合約

系統合約類似預編譯合約，功能比以太坊裏面的預編譯合約強大一些，可操作狀態，系統合約裏面 不可存時間 ，會造成狀態不一致,系統合約debug比較煩， Receipt 裏面 無Error 字段， Dapp 很難查詢合約 執行失敗 原因。

在寫這篇文章前，簡單介紹下聯盟鏈的功能。

  • 國密和國際算法切換
  • 參數toml配置
  • 有幣無幣
  • 支持gmssl
  • p2p的證書准入
  • 委員會成員更新
  • solc編譯器
  • tendermint共識
  • 權限准入
  • 交易校驗
  • rpc api
  • 狀態存儲
  • 系統合約

加密算法

  • 國密和S256,P256 支持國密sm2,sm3,sm4,國際的支持p256，比特幣和以太坊都使用的s256.剛開始做的時候計算支持p256和國密，因爲go sdk裏面證書使用了p256。後在做的過程中發現國外證書很多還需要支持RSA，遂引入了gmssl，委員會中的PK公鑰和證書做了分離。 
    recover公鑰

Toml文件配置

toml文件的優點在於不需要在啓動的時候指定一系列參數

  • 節點信息
    • 網絡ID 同步模式
    • 委員會私鑰
    • IP和端口
  • txpool
    • gas門檻
    • txpool賬戶數
  • 節點rpc端口api
    • 存儲目錄
    • ipc websocket
    • 開放api
    • rpc 端口
  • p2p節點配置
    • 證書
    • 節點私鑰
    • 節點連接數
    • 監聽地址

創世區塊

創世裏面指定了 UseGas 指定有無幣， KindOfCrypto 指定加密類型， PermisionWlSendTx ， PermisionWlCreateTx 是權限裏面是白名單還說黑名單有效, Committee 指定了委員會的成員信息, CertList 指定證書列表。 

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,
    }

有無幣

當無幣時 EstimateGas , SuggestPrice 評估 gaslimit 和 gas 的方法需要返回0， tx_pool 中關於 gas 的判斷和 evm 扣除 gas 的操作都要去掉。

GMSSL

這個模塊主要做證書的生成，自認證，頒發證書，支持國密和RSA。

P2P證書的准入

節點啓動的時候，委員會成員具有根證書，新接入的節點需要跟證書授權。

  • 節點發現中加入證書校驗，校驗通過發送鄰居節點。
  • 在祕鑰交換中也會校驗證書，校驗通過會建立連接。
  • 支持tls，在開發中。

委員會成員更新

委員會成員的更新需要當屆成員發起提案，當三分之二成員對同一個成員發起了 提案 ，則此成員在 下一屆 會成爲新的委員會成員。提案是通過 交易 達成的，在鏈上部署了一個證書 系統合約 ，所有的委員會只需發一筆交易，即可對一個成員的 刪除 和 添加 .

solc編譯器

由於abi中 函數的簽名 用通過 sha3函數名+參數 得到的，所以如果你用以太坊提供的solc程序編譯的合約，在鏈上是部署不成功的，這時需要用國密的solc編譯器編譯。

tendermint共識

衆所周知，POW的共識TPS很低，想提高TPS，BFT算法是很好的選擇，tendermint共識做的非常棒，能在5s內出塊。

權限准入

這個恐怕是聯盟鏈裏面最複雜的場景了，花費了很長時間測試。主要有兩個 基本功能

  • 發交易權限
  • 創建合約權限

這兩大基本權限衍生出 管理員 和 普通成員 。管理員可以授予新成員普通成員權限和管理員權限。

  • 組權限 ：如果想對一批人進行管理，這裏引入了 組權限 ，即創建一個羣組，將一成員加到組裏面，如果想移除組裏所有人的權限，可刪除組。組裏面也有 成員 和 管理員 權限。
  • 合約訪問權限 ：自己的創建的合約，可設置誰可以訪問，只有添加到訪問列表裏的成員纔可訪問合約，這裏面也有 成員 和 管理員 權限。

權限是 系統合約 實現的,任何的權限控制都需要通過 交易 來完成，權限是 立即生效 的，這個和證書合約有所不同。 裏面用到了 大量的map ，導致存儲的時候需要實現rlp方法，對 map 進行 排序 。

交易校驗

由於國密recover公鑰沒有現成的實現，在交易字段裏面加入了PK，這個和SDK聯調的時候還是有一些問題，首先hash算法要匹配，計算出的TxHash要一樣， RLP數據 的順序也需一致。校驗簽名通過之後，用 PK 計算 賬戶地址 。

RPC API

rpc 中加入了證書和權限的一些查詢方法，通過修改web3ext.go完成的， inputDefaultBlockNumberFormatter 這個字段在console裏面可以不需要輸入，通過json rpc的時候則需要填寫，例如 latest 。

狀態存儲

合約和權限都是系統合約，存儲的方式與合約存儲一致，在狀態裏面加了種類型，方便狀態回退。

系統合約

系統合約類似預編譯合約，功能比以太坊裏面的預編譯合約強大一些，可操作狀態，系統合約裏面 不可存時間 ，會造成狀態不一致,系統合約debug比較煩， Receipt 裏面 無Error 字段， Dapp 很難查詢合約 執行失敗 原因。

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  • 分類：Geth
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