ChainBridge跨链协议教程【EVM/Substrate】

末蓝、 2022-08-29 05:48 132阅读 0赞

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][]

## 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][ChainBridge 1]

## 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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
</pre> </td> 
   <td> <pre>make install-subkey
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

首先将官方仓库克隆到本地：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
</pre> </td> 
   <td> <pre>~$ git clone https://github.com/ChainSafe/ChainBridge.git
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre>~$ cd ChainBridge
~/ChainBridge$ make build
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre>~$ cd ChainBridge
~/ChainBridge$ make install
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 3、配置ChainBridge ##

ChainBridge的配置文件类似如下形式：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
3
4
5
6
7
8
</pre> </td> 
   <td> <pre>{
    "name": "eth",                      // Human-readable name
    "type": "ethereum",                 // Chain type (eg. "ethereum" or "substrate")
    "id": "0",                          // Chain ID
    "endpoint": "ws://&lt;host&gt;:&lt;port&gt;",   // Node endpoint
    "from": "0xff93...",                // On-chain address of relayer
    "opts": {},                         // Chain-specific configuration options (see below)
}
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
</pre> </td> 
   <td> <pre>{
    "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"
}
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

对于跨链环境中的substrate链，可以配置如下额外的选项：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
3
4
</pre> </td> 
   <td> <pre>{
    "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.
}
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 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：

1.  启动本地区块链
2.  接入PolkadotJS门户
3.  部署必要的智能合约
4.  注册以太坊资源
5.  指定通证的语义
6.  注册中继器
7.  注册Substrate资源
8.  将待桥接链加入白名单
9.  运行中继器
10. 跨链同质化通证转移
11. 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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
</pre> </td> 
   <td> <pre># 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"
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在终端运行上述脚本：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre># Start chains
docker-compose -f docker-compose-snippet.yml up -V
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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][Centrifuge]
 *  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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
</pre> </td> 
   <td> <pre>{
  "chainbridge::ChainId": "u8",
  "ChainId": "u8",
  "ResourceId": "[u8; 32]",
  "DepositNonce": "u64",
  "ProposalVotes": {
    "votes_for": "Vec&lt;AccountId&gt;",
    "votes_against": "Vec&lt;AccountId&gt;",
    "status": "enum"
  },
  "Erc721Token": {
    "id": "TokenId",
    "metadata": "Vec&lt;u8&gt;"
  },
  "TokenId": "U256",
  "Address": "AccountId",
  "LookupSource": "AccountId"
}
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre># Deploy contracts
cb-sol-cli deploy --all --relayerThreshold 1
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

运行之后输出如下：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
</pre> </td> 
   <td> <pre>================================================================
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
================================================================
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

接下来执行如下命令注册以太坊资源：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
3
4
5
6
7
8
</pre> </td> 
   <td> <pre># 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)"
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

最后指定要进行跨链转移的通证的语义：

### 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][ChainBridge 2]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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
3
4
5
6
7
8
</pre> </td> 
   <td> <pre># Clone repo
git clone git@github.com:ChainSafe/ChainBridge.git

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

# Run relayer
chainbridge --config config.json --testkey alice --latest
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre># Query token balance of account: Oxff..750Ca
cb-sol-cli erc20 balance --address "0xff93B45308FD417dF303D6515aB04D9e89a750Ca"
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre># Mint 1000 ERC20 tokens
cb-sol-cli erc20 mint --amount 1000
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre># Approve bridge to assume custody of tokens
cb-sol-cli erc20 approve --amount 1000 --recipient "0x3167776db165D8eA0f51790CA2bbf44Db5105ADF"
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre># Transfer 1 token to account: 0xd4..da27d
cb-sol-cli erc20 deposit --amount 1 --dest 1 --recipient "0xd43593c715fdd31c61141abd04a99fd6822c8558854ccde39a5684e7a56da27d" --resourceId "0x000000000000000000000000000000c76ebe4a02bbc34786d860b355f5a5ce00"
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre># Query ownership of ERC721 with token ID: 1
cb-sol-cli erc721 owner --id 0x1
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre># Mint ERC721 with token ID: 99
cb-sol-cli erc721 mint --id 0x99
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre># Approve bridge to assume custody of ERC721 with token ID: 99
cb-sol-cli erc721 approve --id 0x99 --recipient "0x3f709398808af36ADBA86ACC617FeB7F5B7B193E"
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

现在启动跨链转移：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre># Transfer ERC721 with token ID: 99 to account: 0xd4..da27d
cb-sol-cli erc721 deposit --id 0x99 --dest 1 --resourceId "0x000000000000000000000000000000e389d61c11e5fe32ec1735b3cd38c69501" --recipient "0xd43593c715fdd31c61141abd04a99fd6822c8558854ccde39a5684e7a56da27d"
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 4.11 ChainBridge跨链数据转移 ###

为了展示跨链数据转移的用途，我们在以太坊链上设置一个哈希注册表， 同时在Substrate链上提供一个方法以便在触发事件时携带一个哈希参数。

在下面的示例中，我们将Substrate链上的32字节哈希转移到以太坊链上：

首先前往PolkadotJS门户并切换到Extrinsics选项页，然后使用如下参数 调用example.transferHash方法：

*  Hash: 0x699c776c7e6ce8e6d96d979b60e41135a13a2303ae1610c8d546f31f0c6dc730
 *  Dest ID: 0

在跨链转移完成后，你可以使用如下命令进行验证：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>1
2
</pre> </td> 
   <td> <pre># Verify transfer of hash
cb-sol-cli cent getHash --hash 0x699c776c7e6ce8e6d96d979b60e41135a13a2303ae1610c8d546f31f0c6dc730
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

--------------------

原文链接：[ChainBridge Docs][]

[ChainBridge]: /images/20220829/523ae9247e38406fb041a026d064cd49.png
[Java]: http://xc.hubwiz.com/course/5b2b6e82c02e6b6a59171de2?affid=blog7878
[Php]: http://xc.hubwiz.com/course/5b36629bc02e6b6a59171de3?affid=blog7878
[Python]: http://xc.hubwiz.com/course/5b40462cc02e6b6a59171de4?affid=blog7878
[.Net _ C]: http://xc.hubwiz.com/course/5b6048c3c02e6b6a59171dee?affid=blog7878
[Golang]: http://xc.hubwiz.com/course/5e5d172e9e1468826d1b5fe6?affid=blog7878
[Node.JS]: http://xc.hubwiz.com/course/5a952991adb3847553d205d1?affid=blog7878
[Flutter _ Dart]: http://xc.hubwiz.com/course/5d0f51ba574541f94050cf4e?affid=blog7878
[ChainBridge 1]: /images/20220829/2ddf3a70717143b8a3123657769d9659.png
[Centrifuge]: https://portal.chain.centrifuge.io/
[ChainBridge 2]: https://github.com/ChainSafe/ChainBridge
[ChainBridge Docs]: https://chainbridge.chainsafe.io/