主子链¶

1. 引言¶

1.1 背景¶

在 ChainSQL 3.0 之前的版本中，所有节点都属于一个链，所有的业务都在这条链上进行，所有的节点都会同步相同的数据，这会存在以下问题：

数据冗余：随着业务量的增加，数据会越来越大，每个节点都会同步和存储一些不必要的数据，这增加了数据同步的压力、数据存储的压力和数据处理的压力

安全隐患：网络中所有的节点都能读取到所有的数据，一些敏感数据可能分发给其他不应该访问这些数据的节点，这会带来数据安全隐患

1.2 目标¶

通过实现ChainSQL主子链功能，实现以下目标：

单个ChainSQL中节点可支持多条子链同时运行

子链之间数据隔离（包括存储，网络通讯等）

子链创建时可选择是否继承主链状态

通过主链实现对子链共识节点的去中心化管理

在ChainSQL主子链的设计中，主链负责对多条子链共享的数据进行初始化，子链负责实现具体业务

2. 总体设计¶

ChainSQL主子链有以下3个特性：

子链可选择继承主链账户状态

通过主链对子链的共识节点进行治理

可通过多方签名方式发送子链相关交易，子链节点执行建链操作时不需要再进行加入子链的确认

2.1 主子链关系图¶

子链可选择继承主链账户状态，也可以选择创建全新的子链

2.2 子链数据隔离¶

一个ChainSQL节点可以同时支持主链（必选）与多条子链（可选）的运行，每条子链都有独立的P2P网络、交易池、共识、存储以及数据库模块：

2.3 子链继承主链状态¶

子链继承主链状态实现步骤如下：

子链创世块的状态树根Hash与继承的主链区块状态树根Hash相同；

子链创世块的父区块Hash为继承的主链区块Hash；

将子链创世块相关的数据完整地存储到子链；

3.结构定义¶

3.1 新增Schema链上数据结构¶

字段名	类型	描述
Account	String	建子链的账户ID
SchemaName	String	子链名称
SchemaStrategy	Int	建链策略（1，2）
SchemaAdmin	String	子链管理员（可选）
AnchorLedgerHash	String	要锚定的主链区块Hash（依赖chain_strategy=2）
Validators	Array	子链的信任列表（all）
PeerList	Array	邻接节点连接方式

其中，ChainStrategy取值意义如下：

1 :创建全新子链
2 :子链继承主链状态

Validator的元素结构为：

字段名	类型	描述
PublicKey	String	建子链的账户ID
Signed	BOOL	是否参与了建链交易多方签名

Signed字段值是由交易推断出来的：只有SchemaCreate交易是多方签名交易且交易中Validators字段某一公钥对交易进行了签名，Signed值才会置为1，否则置为0
如果选择子链继承主链状态，则子链继承主链所有状态，并且子链创世区块的父区块hash为锚定的主链区块hash

3.2.新增交易类型¶

3.2.1 子链创建交易¶

SchemaCreate

字段名	类型	描述
Account	String	建子链的账户ID
TransactionType	String	交易类型：SchemaCreate
SchemaName	String	子链名称
SchemaStrategy	Int	建链策略（1，2）
SchemaAdmin	String	子链管理员（可选）
AnchorLedgerHash	String	要锚定的主链区块Hash（依赖chain_strategy=2）
Validators	Array	子链的信任列表（all）
PeerList	Array	邻接节点连接方式

3.2.2.子链修改共识列表交易¶

SchemaModify

字段名	类型	描述
Account	String	管理员账户/建链账户(多方签名中使用)
TransactionType	String	交易类型：SchemaModify
OpType	Int	操作码（1为增加节点,2为删除节点）
SchemaID	String	子链ID
Validators	Array	子链的信任列表（all）
PeerList	Array	邻接节点连接方式

4.详细流程¶

4.1子链的创建¶

4.1.1节点确认加入¶

在 ChainSQL 3.0 中，任何账户都可以创建子链，那就存在一个问题，子链中的节点如果不想加入某条子链，而被某个账户建子链时加入到共识列表中，怎么办？ ChainSQL中通过下面三种方案来解决这一问题：

对子链创建交易直接使用多方签名
节点可配置自动加入子链
节点不配置自动加入子链，通过命令主动加入

4.1.1.1 多方签名交易建链¶

交易发送方设置多方签名列表（签名列表中每个地址用子链参与节点的validation_seed生成）
构造建链交易JSON
子持有者对建链交易签名
构造多方签名交易，并发送
节点收链节点私钥到建链交易，检查交易中validators数组中哪些公钥参与了多方签名，并在新建的SLE结构中将对应项的Signed字段置为true

4.1.2 新建存储¶

这里分两种情况：

不继承主链状态，子链创世块与主链创世块生成规则相同
继承主链状态，子链创世块的父区块hash为继承的主链区块hash，子链创世块中有与主链中锚定的区块相同的全局世界状态

4.2子链的修改¶

4.2.1 有管理员¶

在建链时，如果指定了管理员账户，那么只有管理员账户可直接发送增删节点的交易

对于节点增加

新增节点仍需要配置自动加入子链或者在命令行发送命令加入子链
其它已存在节点在交易共识成功后直接执行增加validator的操作

对于节点删除

被删除节点在监测到修改后停止参与子链
其它节点在交易共识成功后执行删除validator的操作

4.2.2 无管理员¶

未指定管理员的情况下，只有子链创建账户可以通过多方签名交易发送增删节点的交易。任意一个收集到当前unl_list中多数签名的 SchemaModify 交易都可实现节点增删
新增节点仍需要配置自动加入子链或者在命令行发送命令加入子链

5. 架构调整¶

ChainSQL将原有代码结构进行了拆分重组，将公共模块如线程池、日志模块等还放在Application管理类中，而将节点管理、交易池、共识、存储等子链相关的模块放到Schema模块中，通过SchemaManager来对子链进行管理：

6.子链日志输出¶

所有子链日志都在同一个文件中，为了避免混淆，用16进制的SchemaId取前4位作为子链的标识，如：

SchemaId= 001814BCCB1B1D0598366F033091DE9D7CC41419583A4F5CD04ABC36BE210163

日志中会有 [0018] 作为子链的标识：

2020-Oct-26 03:46:04.4880969 [0018]OrderBookDB:DBG Advancing from 0 to 2

而主链的日志以 [0000] 作为标识