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6. AntChain Bridge跨链：如何基于Embedded BCDNS实现跨链

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zouxyan edited this page Aug 14, 2024 · 3 revisions

1. 介绍🔎

本文档旨在介绍如何搭建一个本地环境，其中涵盖了AntChain Bridge Relayer、Embedded BCDNS、PluginServer以及以太坊私有链的启动流程。Embedded BCDNS是AntChain Bridge框架下定义并实现的一种区块链域名服务（BCDNS），它不仅全面实现了BCDNS的核心功能，还为跨链身份认证、凭证签发与查询提供了强大支持。此外，它还支持区块链域名证书的认证，以及跨链路由服务的注册和查询功能。在这个基础上，文档将进一步阐述如何注册跨链身份和域名证书。

whole

上图大体介绍了整体操作的脉络。

  • 操作者需要部署中继（Relayer）、Embedded BCDNS服务将会运行在Relayer、插件服务以及一条私有链（Ganache）。
  • 使用CLI工具生成BCDNS的密钥、自签根证书。
  • 使用CLI工具生成Relayer公私钥，向BCDNS申请中继证书，会配置到Relayer中。
  • 操作过程中，涉及很多证书，主要是中继证书，用于验证Relayer本身的权限和身份，然后是域名证书，区块链注册进中继之前，需要向BCDNS申请域名证书，目前可以通过中继申请，其余则是自签名的X.509证书，用于TLS连接。
  • 私有链采用Ganache模拟一条以太坊，账户可以在Ganache找到，这里默认操作者熟悉相关操作。
  • 整个操作，用到很多工具，比如Ganache、MetaMask、Docker等，这里默认操作者熟悉相关操作。

2. 环境准备🔎

2.1 中间件

目前系统使用了MySQL和Redis，这里建议使用docker快速安装依赖。

首先通过脚本安装docker，或者在官网下载。

wget -qO- https://get.docker.com/ | bash

然后下载MySQL镜像并启动容器，注意这里指定了时区为+08:00，请修改为您的时区。

docker run -itd --name mysql-test -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD='YOUR_PWD' mysql:8 --mysql-native-password=ON --default_time_zone +08:00

然后下载Redis镜像并启动容器：

docker run -itd --name redis-test -p 6379:6379 redis --requirepass 'YOUR_PWD' --maxmemory 500MB

2.2 启动内置了BCDNS功能的Relayer服务

  • 启动Relayer

首先，可以按照Relayer的README的快速开始完成【编译】、【配置】、【跨链身份】，执行generate-relayer-account 之后先不用申请Relayer跨链证书，先完成下面的配置工作。

在Relayer的安装目录，找到config/application.yml，将下面配置relayer.network.node.crosschain_cert_path注释掉，也就是先不配置Relayer跨链证书，不要忘记将generate-relayer-account 的私钥文件路径填入配置relayer.network.node.private_key_path。

relayer:
  network:
    node:
      sig_algo: Ed25519
#      crosschain_cert_path: classpath:cc_certs/relayer.crt
      private_key_path: file: cc_certs/private_key.pem

之后按照【启动Embedded BCDNS】小节配置内置BCDNS功能，别忘记为BCDNS功能在relayer数据库中创建表，SQL脚本在此。

随后按照【运行】的步骤启动Relayer。

  • 准备Relayer证书CSR

下面从内置的BCDNS完成Relayer跨链证书的申请，首先准备证书的证书签名请求（Certificate Signing Request, CSR）。

用法可以参考Relayer CLI文档，具体使用如下：

使用generate-relayer-csr生成CSR，指定--pubkeyFile到relayer account使用的公钥，即跨链身份小节中generate-relayer-account生成的公钥，拷贝生成的Base64字符串，在下一步中使用。

relayer:> generate-relayer-csr --pubkeyFile /path/to/public_key.pem
your CSR is 
AACXAAAAAA...KRMzgQAAAAAAA==
  • 签署Relayer证书

在当前版本中，Relayer无法申请自己的证书，需要通过向Embedded BCDNS获取。

这里需要使用grpcurl或者postman来发送grpc请求，这里给出grpcurl的示例。

将上一步中构建的CSR填入certSigningRequest请求中：

Note

-import-path 指定了存放embedded-bcdns-service.proto的文件夹路径，这里可以在这里下载proto文件，然后保存到本地。

-d @ 指定了Embedded BCDNS的服务地址，默认是localhost:8090。

grpcurl -plaintext \
    -import-path /path/to/acb-sdk/bcdns-services/embedded-bcdns/embedded-bcdns-core/src/main/proto/ \
    -proto embedded-bcdns-service.proto \
    -d @ localhost:8090 \
    com.alipay.antchain.bridge.bcdns.embedded.grpc.EmbeddedBcdnsService/applyRelayerCertificate <<EOM
    {
                "certSigningRequest": "AACXAAAAAA...KRMzgQAAAAAAA=="
    }
EOM

运行之后，将返回类似下面的json数据，applyReceipt是用来查询证书签署结果的收据ID。

{
  "applyRelayerCertificateResp": {
    "applyReceipt": "16b363c1b73b0a2e73a394b69cd592542144dff96e16e0b2a9f07c0f6842cb91"
  }
}

运行下面命令，使用你的收据值替换applyReceipt参数，向Embedded BCDNS发送请求，查询证书。

grpcurl -plaintext \
    -import-path /Users/zouxyan/IdeaProjects/odats-plugins/bcdns-services/embedded-bcdns/embedded-bcdns-core/src/main/proto/ \
    -proto embedded-bcdns-service.proto \
    -d @ localhost:8090 \
    com.alipay.antchain.bridge.bcdns.embedded.grpc.EmbeddedBcdnsService/queryRelayerCertificateApplicationResult <<EOM
    {
                "applyReceipt": "16b363c1b73b0a2e73a394b69cd592542144dff96e16e0b2a9f07c0f6842cb91"
    }
EOM

成功发送的话，可以拿到类似下面的返回，这里的Base64字段certificate是指Relayer README中提到的跨链证书。

{
  "applicationResult": {
    "isFinalResult": true,
    "certificate": "AADzAQAAAAABAAAAMQEAQAAA...tAzoHKIeYVth+W6bjXjAQ=="
  }
}

可以使用CLI工具将Base64格式的证书转换成PEM格式，以用于Relayer。

relayer:> convert-cross-chain-cert-to-pem --base64Input AADzAQAAAAABAAAAMQEAQAAA...tAzoHKIeYVth+W6bjXjAQ==
-----BEGIN RELAYER CERTIFICATE-----
AAAIAgAAAAABAAAAMQEAKAAAAGRpZDpiaWQ6ZWY5OVJ6OFRpN3g0aTZ6eUNyUHlG
aXk5dXRzV0JKVVcCAAEAAAADAwA7AAAAAAA1AAAAAAABAAAAAQEAKAAAAGRpZDpi
...
4QlxLUp70uRK43ECAAcAAABFZDI1NTE5AwBAAAAAbA8zkKXCI4Iwp6KBERXOqKln
JT/qn36in7+iU6SsNEz0rsJpmEvVRT6adNVY7zS/ni35JwWf/zi60DKnQ7xaCA==
-----END RELAYER CERTIFICATE-----

参考Relayer README，在获得PEM格式的中继证书和密钥之后，将其配置到文件中，这里假设将证书和密钥分别放在cc_certs/relayer.crt和cc_certs/private_key.pem：

relayer:
  network:
    node:
      sig_algo: Ed25519
      crosschain_cert_path: file:cc_certs/relayer.crt
      private_key_path: file:cc_certs/private_key.pem

最后重启Relayer服务即可。

bin/stop.sh && bin/start.sh

2.3 PluginServer

  • 启动插件服务

    请按照插件服务的README配置和启动插件服务（v0.2.3），这中间需要用到中继的TLS证书，这往往在中继安装目录的tls_certs/relayer.crt。

  • 安装以太坊插件

    请参考文档编译并安装v0.1.1的以太坊插件，或者从release下载，重启插件服务可以重新加载插件，或者使用CLI工具。

  • 注册PluginServer到Relayer

    使用Relayer的CLI工具，注册PluginServer，这里用到插件服务的TLS证书certs/server.crt和URL，配置项按照本地环境填入即可，pluginServerId不要重复即可，后续注册区块链需要用到该ID。

    relayer:> register-plugin-server --address localhost:9090 --pluginServerId myps.id --pluginServerCAPath /path/to/certs/server.crt

2.4 以太坊私有链

  • Ganache

    这里推荐使用Ganache启动一条以太坊环境，从命令行启动Ganache的文档，或者使用客户端。

    推荐将Ganache配置为自动出块，可以参考文档，找到SERVER配置页，关闭AUTOMINE，然后可以设置出块时间MINING BLOCK TIME，设置之后，可以点击右上的SAVE AND RESTRAT。

  • MetaMask

    首先，按照教程安装MetaMask，这里假设开发者已经熟悉MetaMask的使用。

    在MetaMask上，添加Ganache区块链网络、添加区块链的账户信息。

  • 生成以太坊插件配置

    参考文档，填写配置json文件，并保存下来，比如eth.json，privateKey、url、gasLimit和gasPrice可以在ganache页面获取，后面该配置文件，将会用在注册区块链操作中。

    {
  "gasLimit": 3000000,
  "gasPrice":4100000000,
  "privateKey":"0x6322353...39de23b637",
  "url":"http://localhost:7545"
}

3. 注册区块链🔎

域名申请

区块链想要加入AntChainBridge跨链网络，需要向BCDNS申请域名和域名证书

  • 注册BCDNS服务

首先要构造Embedded BCDNS客户端的配置文件，这里给出模版，保存到本地，假设是config/embedded_root_bcdns.json。

{
  "server_address":"grpc://0.0.0.0:8090"
}

使用register-bcdnsservice注册BCDNS服务：

relayer:> register-bcdnsservice --bcdnsType embedded --propFile /path/to/config/embedded_root_bcdns.json
success
  • BCDNS签发域名证书

apply-domain-name-cert用于申请域名证书，oidFilePath指向generate-relayer-account生成的public_key.pem，参数domain则代表要申请的区块链域名：

relayer:> apply-domain-name-cert --applicantOidType X509_PUBLIC_KEY_INFO --oidFilePath /path/to/public_key.pem --domain testdomain1
your receipt is 6165148aa797eb97416fcdf8fbb2a648704d0343ea2ad0d8826837c3bda3781a
  • 查询域名证书申请结果

query-domain-cert-application-state用于查询指定区块链域名的证书申请状态：

relayer:> query-domain-cert-application-state --domain testdomain1
application finished: apply_success
  • 查询域名证书

query-domain-name-cert-from-bcdns用于从BCDNS查询指定域名的证书信息：

relayer:> query-domain-name-cert-from-bcdns --domain testdomain1

同样地，申请域名testdomain2备用。

配置区块链

通过CLI配置区块链到Relayer，这里首先指定域名domain为刚申请的testdomain1，区块链类型product为以太坊插件指定的simple-ethereum，blockchainId则随意指定不要重复即可，pluginServerId为上面注册的PluginServer的ID，confFile为以太坊配置文件。

add-blockchain-anchor用于向系统添加一个指定的区块链配置：

relayer:> add-blockchain-anchor --domain testdomain1 --product simple-ethereum --blockchainId eth01.id --pluginServerId myps.id --confFile /path/to/eth.json

启动区块链

通过CLI工具启动Relayer对于该链的监听、转发等服务，统一称为Anchor服务。

add-blockchain-anchor用于在Relayer（中继器）中启动区块链锚定服务：

relayer:> start-blockchain-anchor --product simple-ethereum --blockchainId eth01.id

启动之后，Relayer会调用插件实现系统合约的部署和初始化，可以通过CLI查看合约的状态和地址，这部分信息在后面初始化Demo合约时会用到：

relayer:> get-blockchain-contracts --product simple-ethereum --blockchainId eth01.id
{"am_contract":"empty","state":"INIT","sdp_contract":"empty"}

显示为INIT则说明没有部署完成。

relayer:> get-blockchain-contracts --product simple-ethereum --blockchainId eth01.id
{"am_contract":"0x6e6fcd3a010dce59e2513de116ce284efde5a21a","state":"DEPLOY_FINISHED","sdp_contract":"0xc3ca7b2e976427a39854033f687a9c84eaea3f82"}

显示为DEPLOY_FINISHED则说明部署完成。

启动的区块链，Relayer会对其启动Anchor服务，扫描注册之后的每个高度，可以通过CLI工具查看当前扫描的高度。

relayer:> get-blockchain-heights --product simple-ethereum --blockchainId eth01.id
{
	"crosschainTaskBlockHeight":{
		"gmtModified":"2023-12-27 19:20:23",
		"height":2096510
	},
	"latestBlockHeight":{
		"gmtModified":"2023-12-27 19:20:23",
		"height":2096511
	}
}

同样地，用域名testdomain2注册eth02.id。在注册时，可以将eth.json中的账户私钥替换成另一个私钥（Ganache上获取），以防链上nonce冲突。虽然注册用了同一条链，但是会部署两套系统合约，在跨链系统中，会被作为两条链处理，即在AntChainBridge跨链中，参与的区块链都是逻辑链。

4. 执行Demo🔎

下面将要尝试从testdomain1的智能合约发送一段消息到testdomain2的智能合约。

准备合约

首先，给出消息发送合约和消息接收合约的代码。

  • 发送合约

    pragma solidity ^0.8.0;

interface ProtocolInterface {
    function sendMessage(
        string calldata _destination_domain,
        bytes32 _receiver,
        bytes calldata _message
    ) external;

    function sendUnorderedMessage(
        string calldata _destination_domain,
        bytes32 _receiver,
        bytes calldata _message
    ) external;
}

contract SenderContract {
    address sdp_address;

    function setSdpMSGAddress(address _sdp_address) public {
        sdp_address = _sdp_address;
    }

    function send(
        bytes32 receiver,
        string memory domain,
        bytes memory _msg
    ) public {
        ProtocolInterface sdp = ProtocolInterface(sdp_address);
        sdp.sendMessage(domain, receiver, _msg);
    }

    function sendUnordered(
        bytes32 receiver,
        string memory domain,
        bytes memory _msg
    ) public {
        ProtocolInterface sdp = ProtocolInterface(sdp_address);
        sdp.sendUnorderedMessage(domain, receiver, _msg);
    }
}

  • 接收合约

    pragma solidity ^0.8.0;

contract ReceiverContract {
    bytes last_msg;
    bytes last_uo_msg;

    event amNotify(string key, bytes32 value, string enterprise);

    function recvMessage(
        string memory domain_name,
        bytes32 author,
        bytes memory message
    ) public {
        require(message.length != 32, "32B");
        last_msg = message;
        emit amNotify(domain_name, author, string(message));
    }

    function getLastMsg() public view returns (bytes memory) {
        return last_msg;
    }

    function recvUnorderedMessage(
        string memory domain_name,
        bytes32 author,
        bytes memory message
    ) public {
        require(message.length != 32, "32B");
        last_uo_msg = message;
        emit amNotify(domain_name, author, string(message));
    }

    function getLastUnorderedMsg() public view returns (bytes memory) {
        return last_uo_msg;
    }
}

    打开Remix，关于Remix的使用，请参考官方教程，这里不对基本操作做过多的介绍。

    将上述代码分别创建一个文件比如SenderContract.sol和ReceiverContract.sol并拷贝进去。使用Remix分别编译两个合约、并选择“Injected Provider - MetaMask”作为ENVIRONMENT，部署合约到Ganache。

    在这里也可以使用“Custom - External HTTP Provider”配置Ganache的RPC地址即可，注意不要使用注册区块链的私钥。

    部署完成后，对于SenderContract.sol，需要完成一次配置操作：

    在Remix调用SenderContract.sol实例的setSdpMSGAddress方法，将testdomain1通过get-blockchain-contracts拿到的sdp_contract地址作为参数即可，比如上面例子的0xc3ca7b2e976427a39854033f687a9c84eaea3f82。

配置授权

Relayer的Anchor服务会对发送的跨链消息进行监听，并发送给接收链，这里会校验发送链的权限，如果无权限，则会失败。

通过CLI，完成合约-合约级别授权：

relayer:> add-cross-chain-msg-acl --grantDomain testdomain1 --grantIdentity 0x3202821beaC4F58be60bb465d1ae4b1899Cbc79a --ownerDomain testdomain2 --ownerIdentity 0x6f0E88921360dD375CA309d6e96B44C81FB25979

在上面命令中，grantDomain为发送链域名，grantIdentity为发送合约地址，这里替换成你部署的合约地址，ownerDomain为接收链域名，ownerIdentity为接收合约地址，这里替换成你部署的合约地址。

发送消息

SenderContract.sol有接口senderUnordered，用来发送无序的跨链消息。

发送之前你需要准备三个参数：

  • receiver：接收合约的地址，这里为bytes32，因为在跨链中，所有账户地址都需要表达为32Bytes，像以太坊地址，这里是前缀加12Bytes的0x00，拓展到32Bytes，比如0x0000000000000000000000006f0E88921360dD375CA309d6e96B44C81FB25979，这里替换成自己的接收合约地址（后缀20Bytes）。

  • domain：接收域名，这里是eth02.local.bif。

  • _msg：发送的消息，这里是bytes类型，需要填入Hex格式，比如下面一个hex，解出来是：I'm sending a 🦊 to a 🐶 by antchain bridge.

    0x49276d2073656e64696e67206120f09fa68a20746f206120f09f90b620627920616e74636861696e206272696467652e

然后，使用Remix调用发送合约的senderUnordered接口，发送跨链消息。

查看接收结果

接收合约的recvUnorderedMessage方法会被接收链的SDP合约调用，以传递跨链消息。

调用接收合约的getLastUnorderedMsg，可以看到接收到的信息，依然是hex值，解出来后，可以看到消息字符串。

如果需要交易hash信息，或者没有接收到，可以查询数据库的sdp_msg_pool和sdp_msg_archive，可以看到字段tx_hash和tx_fail_reason。

5. Q&A🔎

收集中👏

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