ChainBridge跨链协议教程【EVM/Substrate】-蒲公英云

ChainBridge是一个可扩展的跨链通信协议，目前兼容EMV和Substrate链，支持两个不同的EVM区块链、或者一个EVM链与一个Substrate链之间的跨链桥接与通证转移，支持ERC20、ERC721等多种类型的通证的跨链转移，以及普通数据的跨链转移。在这个教程中，我们将介绍ChainBridge的基本构成和安装方法，并利用ChainBridge实现Substrate原生资产和以太坊ERC20/ERC721通证之间的跨链转移。

ChainBridge

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1、ChainBridge概述

在使用ChainBridge时，待桥接的链都需要部署一个桥接合约（或Substrate Pallet）。交易处理合约（Handler）支持自定义监听到区块链交易时的行为。例如，在跨链桥的一侧查找数字资产，在另一侧生成新的通证。Handler合约高度支持定制 - 你可以部署一个Handler来执行任何你希望的动作。

当前状态的ChainBridge在可信联邦模式下运行。在一条链上的充值（Deposit）事件被一组可信的链下中继器检测到并等待交易确认，然后将该事件提交到其他链并进行投票，以正确触发Handler合约的动作。

ChainBridge目前研究的重点，是如何降低对可信中继器的依赖，从而最终实现无需信任的跨链桥接。

ChainBridge

2、安装ChainBridge

注意：如果你的跨链环境包含Substrate链，那么需要安装subkey来管理Substrate的密钥：

1	make install-subkey

首先将官方仓库克隆到本地：

1	~$ git clone https://github.com/ChainSafe/ChainBridge.git

然后进入项目目录编译源码。下面的命令将在build目录下输出构建结果：

1 2	~$ cd ChainBridge ~/ChainBridge$ make build

另一种方法是使用go install将chainbridge添加到你的GOBIN目录：

1 2	~$ cd ChainBridge ~/ChainBridge$ make install

3、配置ChainBridge

ChainBridge的配置文件类似如下形式：

{
    “name”: “eth”,                      // Human-readable name
    “type”: “ethereum”,                 // Chain type (eg. “ethereum” or “substrate”)
    “id”: “0”,                          // Chain ID
    “endpoint”: “ws://<host>:<port>”,   // Node endpoint
    “from”: “0xff93…”,                // On-chain address of relayer
    “opts”: {},                         // Chain-specific configuration options (see below)
}

可以查看ChainBridge仓库的config.json.example文件以进一步了解配置文件。

对于跨链环境中的EVM链，可以配置如下额外的选项：

{
    “bridge”: “0x12345…”,          // Address of the bridge contract (required)
    “erc20Handler”: “0x1234…”,     // Address of erc20 handler (required)
    “erc721Handler”: “0x1234…”,    // Address of erc721 handler (required)
    “genericHandler”: “0x1234…”,   // Address of generic handler (required)
    “maxGasPrice”: “0x1234”,         // Gas price for transactions (default: 20000000000)
    “gasLimit”: “0x1234”,            // Gas limit for transactions (default: 6721975)
    “gasMultiplier”: “1.25”,         // Multiplies the gas price by the supplied value (default: 1)
    “http”: “true”,                  // Whether the chain connection is ws or http (default: false)
    “startBlock”: “1234”,            // The block to start processing events from (default: 0)
    “blockConfirmations”: “10”       // Number of blocks to wait before processing a block
    “egsApiKey”: “xxx…”            // API key for Eth Gas Station (https://www.ethgasstation.info/)
    “egsSpeed”: “fast”               // Desired speed for gas price selection, the options are: “average”, “fast”, “fastest”
}

对于跨链环境中的substrate链，可以配置如下额外的选项：

{
    “startBlock”: “1234” // The block to start processing events from (default: 0)
    “useExtendedCall”: “true” // Extend extrinsic calls to substrate with ResourceID. Used for backward compatibility with example pallet.
}

4、实战EVM/Substrate跨链桥接

在这一部分，我们将利用ChainBridge实现EVM链和Substrate链的跨链通证转移。

首先准备好如下程序：

Docker, docker-compose
chainbridge v1.1.1
cb-sol-cli

整个操作过程分为以下步骤：

启动本地区块链
接入PolkadotJS门户
部署必要的智能合约
注册以太坊资源
指定通证的语义
注册中继器
注册Substrate资源
将待桥接链加入白名单
运行中继器
跨链同质化通证转移
跨链非同质化通证转移

4.1 启动本地区块链

启动本地区块链最简单的方法，是使用docker-compose脚本。

下面的脚本将启动一个geth实例和一个chanbridge-substrate-chain实例：

# Copyright 2020 ChainSafe Systems
# SPDX-License-Identifier: LGPL-3.0-only

version: ‘3’
services:
  geth1:
    image: “chainsafe/chainbridge-geth:20200505131100-5586a65”
    container_name: geth1
    ports:
    - “8545:8545”

  sub-chain:
    image: “chainsafe/chainbridge-substrate-chain:v1.3.0”
    container_name: sub-chain
    command: chainbridge-substrate-chain —dev —alice —ws-external —rpc-external
    ports:
    - “9944:9944”

在终端运行上述脚本：

1 2	# Start chains docker-compose -f docker-compose-snippet.yml up -V

当使用-V参数时，上述命令将始终启动新的区块链。

4.2 接入PolkadotJS门户

前往PolkadotJS门户的Centrifuge链
链接本地的Substrate链：
- 点击左上角的network
- 选择Development下拉菜单
- 设置自定义访问端接点：ws://localhost:9944
- 点击switch以连接本地Substrate链
设置本地链的类型定义
- 转到Settings页面
- 切换到Developer选项页
- 拷贝下面的类型定义
- 保存

本地substrate链的类型定义如下：

{
  “chainbridge::ChainId”: “u8”,
  “ChainId”: “u8”,
  “ResourceId”: “[u8; 32]”,
  “DepositNonce”: “u64”,
  “ProposalVotes”: {
    “votes_for”: “Vec<AccountId>”,
    “votes_against”: “Vec<AccountId>”,
    “status”: “enum”
  },
  “Erc721Token”: {
    “id”: “TokenId”,
    “metadata”: “Vec<u8>”
  },
  “TokenId”: “U256”,
  “Address”: “AccountId”,
  “LookupSource”: “AccountId”
}

4.3 以太坊链上设置

首先执行如下命令在本地以太坊链上部署合约：

1 2	# Deploy contracts cb-sol-cli deploy —all —relayerThreshold 1

运行之后输出如下：

================================================================
Url:        http://localhost:8545
Deployer:   0xff93B45308FD417dF303D6515aB04D9e89a750Ca
Gas Limit:   8000000
Gas Price:   20000000
Deploy Cost: 0.0

Options
=======
Chain Id:    0
Threshold:   1
Relayers:    0xff93B45308FD417dF303D6515aB04D9e89a750Ca,0x8e0a907331554AF72563Bd8D43051C2E64Be5d35,0x24962717f8fA5BA3b931bACaF9ac03924EB475a0,0x148FfB2074A9e59eD58142822b3eB3fcBffb0cd7,0x4CEEf6139f00F9F4535Ad19640Ff7A0137708485
Bridge Fee:  0
Expiry:      100

Contract Addresses
================================================================
Bridge:             0x62877dDCd49aD22f5eDfc6ac108e9a4b5D2bD88B
————————————————————————————————
Erc20 Handler:      0x3167776db165D8eA0f51790CA2bbf44Db5105ADF
————————————————————————————————
Erc721 Handler:     0x3f709398808af36ADBA86ACC617FeB7F5B7B193E
————————————————————————————————
Generic Handler:    0x2B6Ab4b880A45a07d83Cf4d664Df4Ab85705Bc07
————————————————————————————————
Erc20:              0x21605f71845f372A9ed84253d2D024B7B10999f4
————————————————————————————————
Erc721:             0xd7E33e1bbf65dC001A0Eb1552613106CD7e40C31
————————————————————————————————
Centrifuge Asset:   Not Deployed
————————————————————————————————
WETC:               Not Deployed
================================================================

接下来执行如下命令注册以太坊资源：

# Register fungible resource ID with erc20 contract
cb-sol-cli bridge register-resource —resourceId “0x000000000000000000000000000000c76ebe4a02bbc34786d860b355f5a5ce00” —targetContract “0x21605f71845f372A9ed84253d2D024B7B10999f4”

# Register non-fungible resource ID with erc721 contract
cb-sol-cli bridge register-resource —resourceId “0x000000000000000000000000000000e389d61c11e5fe32ec1735b3cd38c69501” —targetContract “0xd7E33e1bbf65dC001A0Eb1552613106CD7e40C31” —handler “0x3f709398808af36ADBA86ACC617FeB7F5B7B193E”

# Register generic resource ID
cb-sol-cli bridge register-generic-resource —resourceId “0x000000000000000000000000000000f44be64d2de895454c3467021928e55e01” —targetContract “0xc279648CE5cAa25B9bA753dAb0Dfef44A069BaF4” —handler “0x2B6Ab4b880A45a07d83Cf4d664Df4Ab85705Bc07” —hash —deposit “” —execute “store(bytes32)”

最后指定要进行跨链转移的通证的语义：

# Register fungible resource ID with erc20 contract
cb-sol-cli bridge register-resource —resourceId “0x000000000000000000000000000000c76ebe4a02bbc34786d860b355f5a5ce00” —targetContract “0x21605f71845f372A9ed84253d2D024B7B10999f4”

# Register non-fungible resource ID with erc721 contract
cb-sol-cli bridge register-resource —resourceId “0x000000000000000000000000000000e389d61c11e5fe32ec1735b3cd38c69501” —targetContract “0xd7E33e1bbf65dC001A0Eb1552613106CD7e40C31” —handler “0x3f709398808af36ADBA86ACC617FeB7F5B7B193E”

# Register generic resource ID
cb-sol-cli bridge register-generic-resource —resourceId “0x000000000000000000000000000000f44be64d2de895454c3467021928e55e01” —targetContract “0xc279648CE5cAa25B9bA753dAb0Dfef44A069BaF4” —handler “0x2B6Ab4b880A45a07d83Cf4d664Df4Ab85705Bc07” —hash —deposit “” —execute “store(bytes32)”

4.4 Substrate链上设置

首先我们需要在Substrate链上注册中继器的账号，注意cb-sol-cli使用5个预置的测试密钥部署合约。

按如下步骤注册中继器：

在PolkadotJS门户中切换到Sudo选项页
选择chainBridge的addReplayer方法
选择Alice作为中继器的AccountId

接下来注册Substrate资源：

在PolkadotJS门户中切换到Sudo选项页
按以下列出的Id和方法作为参数调用chainBridge的setResource方法

对于原生同质化通证，使用如下Id和Method调用setResource方法：

Id: 0x000000000000000000000000000000c76ebe4a02bbc34786d860b355f5a5ce00
Method: 0x4578616d706c652e7472616e73666572 (“Example.transfer”的utf8编码)

对于非同质化ERC721通证，使用如下Id和Method调用setResource方法：

Id: 0x000000000000000000000000000000e389d61c11e5fe32ec1735b3cd38c69501
Method: 0x4578616d706c652e6d696e745f657263373231 (“Example.mint_erc721”的utf8编码)

对于一般性的哈希转移，使用如下Id和Method调用setResource方法：

Id: 0x000000000000000000000000000000f44be64d2de895454c3467021928e55e01
Method: 0x4578616d706c652e72656d61726b (utf-8 encoding of “Example.remark”)

4.5 将要桥接的链加入ChainBridge白名单

ChainBridge维护一个白名单来避免不安全的跨链行为，我们需要将本地以太坊链添加到白名单中。

前往PolkadotJS门户并切换到Sudo选项页
调用chainBridge的whitelistChain方法，指定0作为以太坊链的ID

4.6 运行ChainBridge中继器

按如下步骤启动ChainBridge中继器：

克隆ChainBridge仓库到本地
安装ChainBridge预编译程序
使用下面的示例创建config.json配置文件
使用默认的Alice密钥启动中继器程序

config.json示例配置文件如下：

# Clone repo
git clone git@github.com:ChainSafe/ChainBridge.git

# Build ChainBridge and move it to your GOBIN path
cd ChainBridge && make install

# Run relayer
chainbridge —config config.json —testkey alice —latest

4.7 ChainBridge跨链转移同质化通证：Substrate Native => 以太坊ERC20

按如下步骤将Substrate原生通证转移以太坊链上的ERC20通证。

首先在PolkadotJS门户中切换到Extrinsics选项页。

然后使用如下的参数调用example.transferNative方法：

Amount：1000，单位为pico
接收地址：0xff93B45308FD417dF303D6515aB04D9e89a750Ca
目标链ID：0

跨链操作完成后，可以使用如下命令在本地以太坊链上查询账号余额：

1 2	# Query token balance of account: Oxff..750Ca cb-sol-cli erc20 balance —address “0xff93B45308FD417dF303D6515aB04D9e89a750Ca”

4.8 ChainBridge跨链转移同质化通证：以太坊ERC20 => Substrate Native

按如下步骤将以太坊链上的ERC20通证转移到Substrate原生通证。

需要的话，你可以先生成一个ERC20通证：

1 2	# Mint 1000 ERC20 tokens cb-sol-cli erc20 mint —amount 1000

在启动跨链通证转移之前，我们首先需要授权chainbridge桥可以操作我们的通证：

1 2	# Approve bridge to assume custody of tokens cb-sol-cli erc20 approve —amount 1000 —recipient “0x3167776db165D8eA0f51790CA2bbf44Db5105ADF”

然后使用如下命令在以太坊链上启动跨链通证转移交易。注意中继器将等待10个区块确认后才会进行跨链处理：

1
2

# Transfer 1 token to account: 0xd4..da27d
cb-sol-cli erc20 deposit —amount 1 —dest 1 —recipient “0xd43593c715fdd31c61141abd04a99fd6822c8558854ccde39a5684e7a56da27d” —resourceId “0x000000000000000000000000000000c76ebe4a02bbc34786d860b355f5a5ce00”

4.9 ChainBridge跨链转移非同质化通证：Substrate NFT => ERC721

首先需要生成一个NFT通证。

前往PolkadotJSmenu并切换到Sudo选项页。然后使用如下参数调用 erc721.mint方法：

Owner: Alice
TokenId: 1
Metadata: “”

现在可以启动NFT的跨链转移：

前往PolkadotJS门户并切换到Sudo选项页。然后使用如下参数调用 example.transferErc721方法：

Recipient: 0xff93B45308FD417dF303D6515aB04D9e89a750Ca
TokenId: 1
DestId: 0

跨链操作完成后，可以在以太坊链上查询NFT通证：

1 2	# Query ownership of ERC721 with token ID: 1 cb-sol-cli erc721 owner —id 0x1

4.10 ChainBridge跨链转移非同质化通证：ERC721 => Substrate NFT

如果需要的话，先在以太坊链上生成ERC721通证：

1 2	# Mint ERC721 with token ID: 99 cb-sol-cli erc721 mint —id 0x99

在启动跨链通证转移之前，我们首先需要授权chainbridge桥可以操作我们的通证：

1 2	# Approve bridge to assume custody of ERC721 with token ID: 99 cb-sol-cli erc721 approve —id 0x99 —recipient “0x3f709398808af36ADBA86ACC617FeB7F5B7B193E”

现在启动跨链转移：

1
2

# Transfer ERC721 with token ID: 99 to account: 0xd4..da27d
cb-sol-cli erc721 deposit —id 0x99 —dest 1 —resourceId “0x000000000000000000000000000000e389d61c11e5fe32ec1735b3cd38c69501” —recipient “0xd43593c715fdd31c61141abd04a99fd6822c8558854ccde39a5684e7a56da27d”