去中心化跨链之双层网络

目前跨链的方案较多，哈希锁定和见证人跨链的去中心化程度不够，很少被人采纳。越来越多的人开始研究中继的跨链，目前不管是波卡的XCMP还是IBC都在开发当中，经过我们将近一年的学习，也设计了一种中继的跨链方案，不需要中继程序和RPC，所有的跨链消息经过P2P的Gossip广播。跨链的原理都是差不多的，可以反复对比学习，希望对你有所帮助。

文章将从3个方面讲解中继跨链的实现

• 双层网络的交互
• 轻节点校验和交易证明
• 合约的锁定和铸币

两个链用了相同的启动程序， 是在以太坊最新代码的基础上修改的，每个节点都会连接本网的全节点和对方网络的全节点，节点提供的功能是本网全节点、本网轻节点server、对方网络轻节点client的功能。实现两个网的跨链，可以想象成主网和测试网的跨链。

节点发现

这个Demo设计的比较简单，通过在本地维护两个K桶，分别是本网络和对方网络的节点池，每个节点既可以随意连接本网络的节点又可以连接对方网络的节点。节点发现是基于devp2p的v4实现的,可以去中心化的发现网络节点。其实是可以设计成单个K桶，将创世和Topic考虑进来，这个后续版本可以更新。

节点连接

以太坊的节点连接中，会先进行秘钥交换，后面是协议握手。在协议握手中添加了NetworkID的判断

// protoHandshake is the RLP structure of the protocol handshake.
type protoHandshake struct {
    Version   uint64
    Name      string
    Caps      []Cap
    ID        []byte // secp256k1 public key
    NetworkID uint64
}

当NetworkID一致时会让本网节点处理，不一致时进入对方网络连接。连接管理会控制连接对方节点的个数。

    if p.Peer.ChainId() == p2p.ChainB {
        return pm.handleOther(p)
    } else {
        return pm.handle(p)
    }

协议通信

本网节点的连接这里就不讲了，主要讲的是和对方网络的连接，每个节点有2种角色，本网全节点、对方轻节点。本网间不需要轻节点连接。下面讲下和对方网络间的轻节点交互协议，这些消息都是通过p2p网络转发的

    NewOtherBlockHashesMsg = 0x11
    OtherTransactionMsg    = 0x12
    GetBlockMMRMsg         = 0x13
    BlockMMRMsg            = 0x14
    GetOtherReceiptsMsg    = 0x15
    OtherReceiptsMsg       = 0x16
    GetMMRReceiptProofMsg  = 0x17
    MMRReceiptProofMsg     = 0x18

• 当对方链挖到一个新区块的时候都会将对链的Hash通知NewOtherBlockHashesMsg告知对方链，这样我们就可以拿到对方链的难度
• 有跨链交易的时候，将受到OtherTransactionMsg的网络消息,这样我们可以拿到对方链转发来的跨链交易
• 有了跨链交易，需要校验这笔交易是否在对方链已经上链被确认，我们需要根据难度值选择节点peer去节点查询GetBlockMMRMsg是否是诚实节点,这用到了MMR超轻节点证明，校验过之后会找节点请求GetOtherReceiptsMsg交易的收据proof证明。只有交易证明通过才会在对方链上开始铸币。

跨链交易的广播

只有用户把币转到指定合约中，才会触发交易的跨链广播，这是跨链交易的判断。

func (tx *Transaction) OtherChain() bool {

    if *tx.data.Recipient != RefToken {
        return false
    }

    refabi, _ := abi.JSON(strings.NewReader(refjson))
    method, err := refabi.MethodById(tx.data.Payload)

    if method.Name == "lock" || method.Name == "withdraw" {
        return true
    }
    return false
}

当广播区块的时候，会检查区块中的哪些交易是跨链交易，会把这些交易缓存起来，直到达到6个确认后,会把这些交易转发到对方链上。

    delay := block.NumberU64() - 6
    if txs := pm.pendingOther(delay); len(txs) != 0 {
        var (
            txset = make(map[*peer][]*types.Transaction)
        )
        // Broadcast transactions to a batch of peers not knowing about it
        for _, tx := range txs {
            peers := pm.peersOther.PeersWithoutTx(tx.Hash())

            for _, peer := range peers {
                txset[peer] = append(txset[peer], tx)
            }
            log.Info("Broadcast other transaction", "hash", tx.Hash(), "recipients", len(peers))
        }
        for peer, txsC := range txset {
            if err := peer.sendTransactions(txsC); err != nil {
                pm.removeOtherPeer(peer.id)
                return
            }
        }
    }

这样对方链所有的节点都将受到跨链的交易。节点收到交易后会进行进行验证，这个下篇文章再详细讲解。

欢迎感兴趣的朋友一起讨论。