币小葱
以太坊一种可升级的可信存证智能合约设计与实现
存证作为区块链的一个重要应用场景，在各个公链中都有已落地的应用和服务。本文将介绍在以太坊上的一种可升级的存证合约的设计与实现。
一、存证业务模型
存证业务的核心是确权，业务逻辑相对比较简单，一般分为存证方和取证方。
•存证方负责将需要确权的数据进行上链；•取证方在需要时可以在区块链上查询到存证内容和该内容的所有者。
如果存证的内容本身能够自证真实性（如电子合同，已有相关参与方的签名），这种业务模型是可以满足需求的。
但是大多数存证场景的存证内容并不能够自证真实，比如你正在阅读的文章，并不能证明作者就是六天，那么为了保证存证方上链的内容是可信的，这时候就需要引入第三个角色审核方。
审核方负责对存证方发起的存证内容进行审核，只有审核通过的内容才能够上链。
如果是在联盟环境中，审核方也有可能是取证方，联盟内的成员对自己审核通过并已上链的内容自然认为是可信的。
在公链的环境中，审核方一般由第三方公信机构担任，存证内容的真实性由公信机构负责审查。
二、需求分析
根据上边的存证业务模型介绍，存证合约需要能够满足以下需求。
- 只有存证方能够发起存证内容上链 2. 链上的存证数据应该包含存证内容和内容的所有者 3. 可以对已上链的存证进行检索 4. 审核方需要对待上链的存证投票，投票数满足一定条件后存证才能上链
三、合约设计
1.0 版
基于需求分析，我们根据最小可使用原则，设计第一版存证合约框架，如下图所示。
在存证合约架构 1.0 版本中，只需要两个合约，一个用于权限控制的 Owner 合约，一个用于存证业务的 Evidence 合约。如果说存证合约任何用户都能够调用，进行存证内容上链，权限控制都可以不需要。
2.0 版
在第二版中，我们采用了类似 MVC 结构，将数据和逻辑分离，并且引入控制层。
对存证的所有请求，都通过控制层进行转发，控制层将请求通过代理转发给逻辑层，逻辑层按照业务逻辑处理后通过数据层进行数据上链。架构图如下图所示。
3.0 版
3.0 版本与 2.0 版本在架构上是一致的，核心区别在逻辑层。3.0 版本在逻辑层增加了存证审核方的业务逻辑。
由于采用了控制层的代理结构，对于业务逻辑升级时，只需要部署新的业务逻辑，然后将新合约的地址注册到代理合约中，即可完成合约升级，并且对外提供服务的合约地址不变。
说明：合约架构图中的各个层级只列出了该层级的核心功能点。
四、 存证合约实现
接下来会详细讲解存证合约的实现。完整实现代码可访问：https://github.com/six-days/ethereum-contracts/tree/master/evidence
1、数据层
数据层核心定义了以下数据：
•EvidenceData 存证核心结构，包括存证内容 content、所有者 owner 和存证时间 timestamp•evidence 存证 hash 与存证结构的 mapping 变量•evidenceAmount 用于统计总的存证数
*
contract EvidenceData { struct EvidenceObject { bytes content; address owner; uint timestamp; } mapping(bytes32 => EvidenceObject) internal evidence; uint internal evidenceAmount;}
存证数据的相关变量都被定义为 internal 类型，限制为只能合约内部访问。
2、逻辑层
2.1 无审核方审核的逻辑实现
*
contract EvidenceBaseSaveHandler is Ownable, EvidenceData { bool internal_initialized; function initialize(address owner) public { require(!_initialized); setOwner(owner); _initialized = true; } function createSaveEvidence(bytes32_hash, bytes memory_content) public onlyOwner { require(keccak256(_content) ==_hash, "Invalid hash!"); require(evidence[_hash].owner == address(0), "Evidence exist!"); evidence[_hash] = EvidenceObject({ content:_content, owner: msg.sender, timestamp: now }); evidenceAmount++; } function getEvidence(bytes32_hash) public view returns(bytes memory content, uint256 timestamp) { return (evidence[_hash].content, evidence[_hash].timestamp); } function checkEvidenceExist(bytes32_hash) public view returns(bool isExist) { isExist = false; if (evidence[_hash].owner != address(0)) { isExist = true; } return isExist; } function getEvidenceAmount() public view returns(uint256 amount) { return evidenceAmount; }}
整体上比较简单，但有几个需要说明的地方：
•之所以需要有 initialize 方法来为权限合约的 owner 赋值，是因为代理合约在代理逻辑合约之后，逻辑合约自身通过构造函数初始化的值是无法获取到的，因此需要有一个方法能够为初始参数赋值。•createSaveEvidence 创建存证合约时，参数 _hash 为 _content 的 hash。如果存证的内容本身就是一个文件的 hash 值，那么参数 _hash 相当于是 hash 的 hash。
2.2 有审核方审核的逻辑实现
*
contract EvidenceVoteSaveHandler is EvidenceBaseSaveHandler, Caller { using SafeMath for uint256; struct VoteEvidenceObject { address owner; bytes content; uint8 voted; // 赞成票个数 mapping(address => bool) voters; // 审核方投票记录 } mapping(bytes32 => VoteEvidenceObject) private voteEvidence; // 存证方发起的存证 uint8 public threshold; // 投票阈值，超过该阈值则说明存证内容可上链 function setThreshold(uint8_threshold) public isCaller { threshold =_threshold; } // 存证方发起存证，会先存储到待上链的 voteEvidence 中 function createSaveEvidence(bytes32_hash, bytes memory_content) public isCaller { require(keccak256(_content) ==_hash, "Invalid hash!"); require(voteEvidence[_hash].owner == address(0), "Vote evidence exist!"); require(checkEvidenceExist(_hash) == false, "Evidence exist!"); voteEvidence[_hash] = VoteEvidenceObject({ content:_content, owner: msg.sender, voted: 0 }); } // 对待上链的存证进行投票 function voteEvidenceToChain(bytes32_hash) public isCaller { require(voteEvidence[_hash].owner != address(0), "Evidence not exist!"); require(voteEvidence[_hash].voters[msg.sender] == false, "Already voted!"); voteEvidence[_hash].voted++; voteEvidence[_hash].voters[msg.sender] = true; } // 对超过投票阈值的存证发起上链 function saveEvidenceToChain(bytes32_hash) public { require(voteEvidence[_hash].owner != address(0), "Evidence not exist!"); require(checkEvidenceExist(_hash) == false, "Evidence exist!"); require(uint256(voteEvidence[_hash].voted).mul(100).p(callerAmount) >= threshold, "Insufficient votes!"); createSaveEvidence(_hash, voteEvidence[_hash].content); }}
合约说明：
•合约 EvidenceVoteSaveHandler 继承自无审核方的基础存证合约 EvidenceBaseSaveHandler 和存储审核方信息的 Caller 合约。•存证方发起存证后会先存储到待上链的 voteEvidence 中，等审核方投票，投票数超过阈值后才可存储到存证数据中。•saveEvidenceToChain 方法并没有加权限校验，因为只有大于等于阈值的存证才能最终上链。
3、控制层
控制层使用的是 OpenZeppelin 提供的“非结构化存储实现可升级”的代理框架。代理模式的详细内容可阅读我之前写的另一篇文章《以太坊智实现智能合约升级的三种代理模式》[1]
代理合约的核心代码如下所示。
contract Proxy { /** * @dev Tells the address of the implementation where every call will be delegated. * @return address of the implementation to which it will be delegated */ function implementation() public view returns (address); /** * @dev Fallback function allowing to perform a delegatecall to the given implementation. * This function will return whatever the implementation call returns */ function () payable public { address_impl = implementation(); require(_impl != address(0)); assembly { let ptr := mload(0x40) calldatacopy(ptr, 0, calldatasize) let result := delegatecall(gas,_impl, ptr, calldatasize, 0, 0) let size := returndatasize returndatacopy(ptr, 0, size) switch result case 0 { revert(ptr, size) } default { return(ptr, size) } } }}
五、合约部署
1、合约部署
-
先部署控制层的代理合约
OwnedUpgradeabilityProxy2. 部署无审核方的逻辑层合约EvidenceBaseSaveHandler3. 调用EvidenceBaseSaveHandler合约的initialize为初始化参数赋值 4. 调用OwnedUpgradeabilityProxy合约中的upgradeTo方法，将逻辑合约注册到代理合约中。
此时，通过代理合约，已能够调用 EvidenceBaseSaveHandler 合约中的相关方法。
2、合约升级
如需将逻辑层合约升级为有审核方的合约，此时需要
-
部署
EvidenceVoteSaveHandler合约 2. 调用OwnedUpgradeabilityProxy合约中的upgradeTo方法，将新部署的逻辑合约注册到代理合约中。
此时，已完成了逻辑合约的升级。
本文作者：六天
来源链接：mp.weixin.qq.com
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