浅析 <路印协议--Loopring> 及整体分析 Relay 源码

路印协议

目录

• 路印协议
• 一般应用于
• 作用
• 模块组成部分
• 交易流程
• 代码核心业务逻辑

• relay

  源码概述

路印协议

• 简称

  Loopring

• 和

  0x

  、

  Kyber

  一样，是区块链应用

  去中心化交易协议

  之一，协议明确了使用它来进行买卖交易的行为务必要按照它规定的模式来进行。
• 从程序的角度去描述的话，它是一份由

  Go语言

  编写的可应用于和区块链相关的开源软件。
• 且外，请注意它不是区块链应用中的

  智能合约

  ，读者注意区分两者概念。

一般应用于

• 虚拟货币交易所，

  交易所

  有下面例子 MtGox
• Bitfinex
• 火币网
• OKEX
• ...

作用

• 解决中心化交易存在的一系列问题 缺乏安全 交易所保存用户私钥，黑客攻击后窃走。
• 体现需要交易所批准，想象下如果交易所人员携款跑路或突然倒闭

Relay

LPSC

路印中继软件

LPSC

交易流程

对照上图共6大步骤的

说明

及其

代码核心业务逻辑

1.协议授权

• 用户 Y 想交易代币，因此，授权 LPSC 出售数额为 9 的代币 B。此操作不会冻结用户的代币。订单处理期间，用户依然可以自由支配代币。

• 代码调用逻辑

  是：钱包向某区块链，例如以太坊的

  公有链

  发起

  json-rpc请求

  ，根据请求中的

  合约地址address

  和

  合约ABI

  信息找到对应的LPSC合约后，再根据

  methodName

  找到对应的的接口方法，这些接口方法当然是遵循ERC20标准的。请求授权出售Y账户9个B代币。

2. 订单创建

• 钱包APP或网页应用中，显示由网络中介，例第三方API接口

  https://api.coinmarketcap.com

  提供
  代币 B 和代币 C 之间的当前汇率和订单表。用户根据这些信息，设置好自己的买卖代币及其相关数量，例如：卖

  10ETH

  ，买

  50EOS

  。然后创建好这个订单请求，订单中还有其他信息。最后订单被用户Y的私钥加密，也就是签名后发给

  中继点软件 --- relay

• 代码调用逻辑

  是：钱包客户端可以采用Http请求调用第三方API接口或使用其它方式来获取

  ticker--24小时市场变化统计数据

  和各代币的价格信息之后，再通过UI界面组合显示订单表和汇率。用户设置好自己的订单信息后和签名后，通过

  josn-rpc

  请求向

  relay

  发起订单请求。
• 订单签名步骤 文档
• 使用

  Keccak-256

  算法对这个字节数组做散列计算得到订单的Hash
• Secp256k1签名算法对得到的Hash进行签名得到Sig
• Sig的0-32 位转换成16进制字符串赋值给Order的r
• Sig的32-64 位转换成16进制字符串赋值给Order的s
• Sig的64位加上27转换成整型Order的v

3.订单广播

• 钱包向单个或多个中继发送订单及其签名,中继随之更新辖下公共订单表。路印协议不限制订单表架构,允许“先到先得”模式;中继可以自行选择订单表设计。

• 代码调用逻辑

  是：客户端向单个或多个

  relay

  发送

  order request

  后，

  relay

  接收到订单后，再各自向已知的其它

  relay

  进行广播，广播的技术点在

  relay

  源码中的

  gateway

  部分可以看出使用的是

  IPFS--点对点的分布式版本文件系统

  技术。那么这些

  relay

  点它们组成的就是上面所说的

  路印中继网

  。随后各

  relay

  进行各自的订单表

  refresh

  ，这就保证了统一。表的设计是可以自定义的，例如字段，数据库引擎的选择等。

4.流动性共享

• 这部分已经附属解析到第三点中的互相广播部分。
• 此外，补充两点 节点有权选择是否及如何交流，我们可以通过修改源码来进行各种限制
• 这部分有个核心点--接收广播后的表更新算法设计，如何达到

  高速处理

  和

  杜绝误差回滚

5.环路撮合(订单配对)

• 环路矿工撮合多笔订单,以等同或优于用户开出的汇率满足部分或全部订单数额。路印协议之所以能够保证任何交易对之间的高流动性,很大程度上得益于环路矿工。如果成交汇率高于用户 Y 的出价,环路中所有订单皆可共享个中利润。而作为报酬,环路矿工可以选择收取部分利润(分润,同时向用户支付 LRx),或收取原定的LRx 手续费。
• 原定手续费

  LRx

  的是在订单创建的时候，由客户端设置的
• 环路数学符号

• 环路矿工撮合多笔订单,以等同或优于用户开出的汇率满足部分或全部订单数额

  。它的表达式就是：Ri->j * Rj->i >= 1
• 此外，对于某订单中，部分被交易的。例如卖10A买2B，结果卖出了4A，那么默认必然是买入了 (2/5)B。因为。订单兑换率恒定
  除非订单完全成交：Ri->j * Rj->i = 1，否则部分卖买出的比例兑换率等同于

  原始的兑换率

  。10/2=4/y

代码调用逻辑

miner

relay

relay

miner

miner

6. 验证及结算

• 这部分是

  LPSC

  处理的。 LPSC 接收订单环路后会进行多项检查,验证环路矿工提供的数据,例如各方签名。
• 决定订单环路是否可以部分或全部结清(取决于环路订单的成交汇率和用户钱包中的代币余额)。
• 如果各项检查达标,LPSC会通过

  原子操作

  将代币转至用户,同时向环路矿工和钱包支付手续费。
• LPSC 如果发现用户 Y 的余额不足,会采取缩减订单数额。
• 一旦足够的资金存入地址,订单会自动恢复至原始数额。而取消订单则需要单向手动操作且不可撤销。
• 上面的存入地址中的地址指的是，用户在区块链中的账户地址。

代码调用逻辑

relay

miner

json-rpc

LPSC

relay

源码概述

就我所分析的最新的

relay

ETH

以太坊

json-rpc

Geth

可能是考虑到ETH的成熟和普及程度，所以选择ETH作为第一个开发区块链平台。但路印协议并不是为ETH量身定做的，它可以在满足条件的多条异构区块链上得以实施。后续估计会考虑在EOS，ETC等公有链上上进行开发。

程序的入口

采用了cli模式，即提供了本地命令行查询。也提供了外部的API。

--relay
--|--cmd
--|--|--lrc
--|--|--|--main.go

func main() {
app := utils.NewApp()
app.Action = startNode // 启动一个中继节点
...
}

节点的初始化与启动

func startNode(ctx *cli.Context) error {

globalConfig := utils.SetGlobalConfig(ctx) // 读取配置文件并初始化
// 日志系统初始化
// 对系统中断和程序被杀死事件信号的注册
n = node.NewNode(logger, globalConfig) // 初始化节点
//...
n.Start() // 启动节点
//...
return nil
}

配置文件位置在

--relay
--|--config
--|--|--relay.toml
--|--|--其它

relay.toml

MySQL

初始化节点，各部分的的介绍请看下面代码的注释

func NewNode(logger *zap.Logger, globalConfig *config.GlobalConfig) *Node {
// ...
// register
n.registerMysql() // lgh:初始化数据库引擎句柄和创建对应的表格，使用了 gorm 框架
cache.NewCache(n.globalConfig.Redis) // lgh:初始化Redis,内存存储三方框架

util.Initialize(n.globalConfig.Market) // lgh:设置从 json 文件导入代币信息，和市场
n.registerMarketCap() // lgh: 初始化货币市值信息，去网络同步

n.registerAccessor()  // lgh: 初始化指定合约的ABI和通过json-rpc请求eth_call去以太坊获取它们的地址，以及启动了定时任务同步本地区块数目，仅数目

n.registerUserManager() // lgh: 初始化用户白名单相关操作，内存缓存部分基于 go-cache 库，以及启动了定时任务更新白名单列表

n.registerOrderManager() // lgh: 初始化订单相关配置，含内存缓存-redis，以及系列的订单事件监听者，如cancel,submit,newOrder 等
n.registerAccountManager() // lgh: 初始化账号管理实例的一些简单参数。内部主要是和订单管理者一样，拥有用户交易动作事件监听者，例如转账，确认等
n.registerGateway() // lgh:初始化了系列的过滤规则，包含订单请求规则等。以及 GatewayNewOrder 新订单事件的订阅
n.registerCrypto(nil) // lgh: 初始化加密器，目前主要是Keccak-256

if "relay" == globalConfig.Mode {
n.registerRelayNode()
} else if "miner" == globalConfig.Mode {
n.registerMineNode()
} else {
n.registerMineNode()
n.registerRelayNode()
}

return n
}

func (n *Node) registerRelayNode() {
n.relayNode = &RelayNode{}
n.registerExtractor()
n.registerTransactionManager() // lgh:事务管理器
n.registerTrendManager()   // lgh: 趋势数据管理器，市场变化趋势信息
n.registerTickerCollector() // lgh: 负责统计24小时市场变化统计数据。目前支持的平台有OKEX，币安
n.registerWalletService() // lgh: 初始化钱包服务实例
n.registerJsonRpcService()// lgh: 初始化 json-rpc 端口和绑定钱包WalletServiceHandler，start 的时候启动服务
n.registerWebsocketService() // lgh: 初始化 webSocket
n.registerSocketIOService()
txmanager.NewTxView(n.rdsService)
}

func (n *Node) registerMineNode() {
n.mineNode = &MineNode{}
ks := keystore.NewKeyStore(n.globalConfig.Keystore.Keydir, keystore.StandardScryptN, keystore.StandardScryptP)
n.registerCrypto(ks)
n.registerMiner()
}

从上面的各个

register

• 整体来说，

  relay

  的内部代码的通讯模式是基于：

  事件订阅--事件接收--事件处理

  的。

• relay

  采用的硬存储数据库是分布式数据库Mysql，代码中使用了

  gorm

  框架。在

  registerMysql

  做了表格的创建等工作
• 内存存储方面有两套 基于

  Redis

• 基于

  go-cache

  库

问题点

市场市值

coinmarketcap

v1

relay

v2

[market_cap]
base_url = "https://api.coinmarketcap.com/v1/ticker/?limit=0&convert=%s"
currency = "USD"
duration = 5
is_sync = false

• OrderManager

  和

  AccountManager

  中注册的

  Event

  事件，主要被触发的点在

  socketio.go

  中，对应上面谈到的

  gateway

  模块中负责接收

  IPFS

  通讯的广播。在接收完后，才会再分发下去，进行触发事件处理。
  ```golang
  --relay
  --|--gateway
  --|--|--socketio.go

  func (so *SocketIOServiceImpl) broadcastTrades(input eventemitter.EventData) (err error) {
  // ...
  v.Emit(eventKeyTrades+EventPostfixRes, respMap[fillKey])
  // ...
  }
  ```

• 新订单事件的触发步骤分两层

  gateway.go

  里面的

  eventemitter.GatewayNewOrder

  由

  IPFS

  分发

• OrderManager

  里面的

  eventemitter.NewOrder

  由

  gateway.go

  接收到

  GatewayNewOrder

  之后分发。
• 客户端调用

  WalletService

  的 API

  SubmitOrder

  后触发

relay

节点模式

relay--中继节点

WalletService

loopring

Miner--矿工节点

golang   [miner]       ringMaxLength = 4  // 最大的环个数       name = "miner1"       rate_ratio_cvs_threshold = 1000000000000000       subsidy = 1.0       walletSplit = 0.8       minGasLimit = 1000000000       maxGasLimit = 100000000000 // 邮费最大值       feeReceipt = "0x750aD4351bB728ceC7d639A9511F9D6488f1E259"       [[miner.normal_miners]]           address = "0x750aD4351bB728ceC7d639A9511F9D6488f1E259"           maxPendingTtl = 40           maxPendingCount = 20           gasPriceLimit = 10000000000       [miner.TimingMatcher]               round_orders_count=2               duration = 10000  // 触发一次撮合动作的毫秒数               delayed_number = 10000               max_cache_rounds_length = 1000               lag_for_clean_submit_cache_blocks = 200               reserved_submit_time = 45               max_sumit_failed_count = 3

func (minerInstance *Miner) Start() {
minerInstance.matcher.Start()
minerInstance.submitter.start()
}

miner

计费者

匹配者matcher

ordermanager

order

evaluator

submitter

golang   evaluator := miner.NewEvaluator(n.marketCapProvider, n.globalConfig.Miner)

matcher.Start()

golang   func (matcher *TimingMatcher) Start() {       matcher.listenSubmitEvent() // lgh: 注册且监听 Miner_RingSubmitResult 事件，提交成功或失败或unknown 后，都从内存缓存中删除该环       matcher.listenOrderReady() // lgh: 定时器，每隔十秒，进行以太坊，即Geth同步的区块数和 relay 本地数据库fork是false的区块数进行对比，来控制匹配这 matcher 是否准备好，能够进行匹配       matcher.listenTimingRound() // lgh: 开始定时进行环的撮合，受上面的 orderReady 影响       matcher.cleanMissedCache() // lgh: 清除上一次程序退出前的错误内存缓存   }

if err = ethaccessor.BlockNumber(&ethBlockNumber); nil == err {
var block *dao.Block
// s.db.Order("create_time desc").Where("fork = ?", false).First(&block).Error
if block, err = matcher.db.FindLatestBlock(); nil == err { block.BlockNumber, ethBlockNumber.Int64())
if ethBlockNumber.Int64() > (block.BlockNumber + matcher.lagBlocks) {
matcher.isOrdersReady = false
} else {
matcher.isOrdersReady = true
}
}
}
...

if !matcher.isOrdersReady {
return
}
...
m.match()
...

submitter.start()

Miner_NewRing

提交到以太坊

环数据表

golang  // listenNewRings()  txHash, status, err1 := submitter.submitRing(ringState) // 提交到以太坊  ...  submitter.submitResult(...) // 触发本地的 update

func (submitter *RingSubmitter) submitRing(...) {
...
if nil == err {
txHashStr := "0x"
//  ethaccessor.SignAndSendTransaction 提交函数
txHashStr, err = ethaccessor.SignAndSendTransaction(ringSubmitInfo.Miner, ringSubmitInfo.ProtocolAddress, ringSubmitInfo.ProtocolGas, ringSubmitInfo.ProtocolGasPrice, nil, ringSubmitInfo.ProtocolData, false)
...
txHash = common.HexToHash(txHashStr)
}
...
}

至此，我们有了一个整体的概念。对照上面的

交易流程

relay

relay

Relay

钱包

路印协议

桥接

钱包

Miner

钱包

Miner

miner

LPSC

LPSC