交易平台钱包管理服务原理与实现代码

交易所钱包服务是加密货币交易所系统中的重要组成部分，它负责与各种不同的区块链的交互，实现用户地址生成、充值与提现等功能。本文以对接以太坊区块链的钱包服务为例，介绍交易所系统平台中钱包管理服务的设计与实现。

交易所系统中钱包服务是一个非常重要的组件，它的主要功能包括：

• 生成以太坊充值地址
• 当监听地址发生新交易时获取通知
• 广播签名交易
• 处理ERC20代币的充值
• 在区块链中部署新的合约并操作合约方法

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1、开发与运行环境概述

在我们继续之前，首先要满足以下环境要求：

• Docker： Docker已经成为新应用开发的必备工具，它使得应用的构建、分享与部署都极其简单。
• Docker Compose：我们使用Docker Compose来管理所有的服务，以便轻松地进行扩展。

其他的需求都由Docker镜像来满足，我们不需要安装其他任何东西了，只需要写一个简单的Docker Compos配置文档 —— docker-compose.yml：

version: '3' services: ganache: image: trufflesuite/ganache-cli command: -m redis: image: redis:alpine ports: - "6379:6379" command: redis-server --appendonly yes volumes: - redis:/data zookeeper: image: wurstmeister/zookeeper ports: - "2181:2181" kafka: image: wurstmeister/kafka ports: - "9092:9092" environment: KAFKA_ADVERTISED_HOST_NAME: 127.0.0.1 KAFKA_CREATE_TOPICS: "command:1:1,address.created:1:1,transaction:1:1,errors:1:1" KAFKA_ZOOKEEPER_CONNECT: zookeeper:2181 volumes: redis: 

只要运行docker-compose up -d就可以轻松地启动服务，这个命令会自动从Docker中心下载必要的镜像，然后启动。下面让我们看看都有哪些服务。

1.1 Ganache-cli

如果没有接入以太坊区块链的节点，我们的钱包服务就不会有什么用。在开发期我们不需要下载整个以太坊区块链，因此只要使用Ganache仿真器即可。使用Ganache的好处是开发效率高，因为出块极快。不过在生产环境中就需要使用像Geth这样的节点软件来接入以太坊主网了。

1.2 Redis

我们需要数据库来保存我们创建的地址，并且监听这些地址相关的交易。Redis是一个很出色的内存键/值数据库，非常适合我们的应用场景。

在这个教程中，我们将使用Redis数据库来保存我们为地址生成的私钥，但是在生产服务器上应当使用更安全的硬件设施来保护这些私钥。

1.3 Kafka/Zookeeper

Apache Kafka在交易所架构中扮演着核心的角色，它负责接收所有服务的消息并分发给订阅这些消息的节点。

对于以太坊钱包服务而言，我们将使用以下这些主题进行通信：

• command
• address.created
• transaction
• errors

Apache Kafka服务器可以独立地进行扩展，为我们的服务提供了一个分布式的消息处理集群。

2、开发语言选择

就我个人而言，是非常喜欢Elixir的，因为可以用它写出极其可靠的分布式应用，而且代码也很容易理解和维护。但是考虑到以太坊的生态，Elixir就没有什么优势了。

对于以太坊开发而言最好的选择还是使用Node.js/Javascript。因为有很多你可以直接就用的组件。因此我们的以太坊钱包服务最终决定使用Node.js开发。

3、初始开发环境搭建

首先运行npm init命令来创建默认的node包：

~/exchange-hubwiz/eth-wallet$ npm init

然后我们可以添加一些钱包服务要用到的node依赖包，执行如下命令：

~/exhcange-hubwiz/eth-wallet$ npm install --save web3 redis kafka-node ethereumjs-tx bluebird

前三个依赖包的作用容易理解：

• web3：通过websocket连接到Ganache或其他以太坊节点
• redis：连接到Redis服务器以便保存或提取数据
• kafka-node：接入Zookeeper，获取Kafka访问端结点，生产或消费Kafka消息

最后的两个依赖包有助于让我们的代码更容易理解，并且可以利用async/await的异步编程模式的优势。

接下来，我们将利用这些node包连接Redis、以太坊和Kafka服务器。

4、连接服务器

4.1 连接Redis服务器

连接Redis非常简单，创建一个redis.js文件，然后编写如下代码：

// load configuration const config = require('../../config') const redis = require('redis') const bluebird = require('bluebird') // promisify the redis client using bluebird bluebird.promisifyAll(redis.RedisClient.prototype); bluebird.promisifyAll(redis.Multi.prototype); // create a new redis client and connect to the redis instance const client = redis.createClient(config.redis_port, config.redis_host); // if an error occurs, print it to the console client.on('error', function (err) { console.error("[REDIS] Error encountered", err) }) module.exports = client;

4.2 连接以太坊节点

如果你认为连接Redis很简单了，那么使用web3连接以太坊节点简单的会让你吃惊。
创建一个ethereum.js，然后编写如下代码：

const config = require('../../config') const Web3 = require('web3') module.exports = new Web3(config.uri)

4.3 连接Kafka服务器

Kafka，需要从队列中提取消息进行消费，或者生产消息存入队列。因此我们也需要继续相关的配置。

创建一个新的文件query.js，然后编写如下的代码：

const kafka = require('kafka-node') const config = require('../../config') // configure how the consumers should connect to the broker/servers // each consumer creates his own connecto to a broker const default_options = { host: config.kafka_zookeeper_uri, autoCommit: true, fromOffset: 'earliest', } module.exports.consumer = (group_id = "ethereum_wallet_manager_consumer", topics = [], opts = {}) => { const options = Object.assign({ groupId: group_id }, default_options, opts) const consumer = new kafka.ConsumerGroup(options, topics) return consumer } // configure how the producer connects to the Apache Kafka broker // initiate the connection to the kafka client const client = new kafka.Client(config.kafka_zookeeper_uri, config.kafka_client_id) module.exports.client = client const producer = new kafka.Producer(client) // add a listener to the ready event async function on_ready(cb) { producer.on('ready', cb) } // define a method to send multiple messages to the given topic // this will return a promise that will resolve with the response from Kafka // messages are converted to JSON strings before they are added in the queue async function send(topic, messages) { return new Promise((resolve, reject) => { // convert objects to JSON strings messages = messages.map(JSON.stringify) // add the messages to the given topic producer.send([{ topic, messages}], function (err, data) { if (err) return reject(err) resolve(data) }) }) } // expose only these methods to the rest of the application and abstract away // the implementation of the producer to easily change it later module.exports.on_ready = on_ready module.exports.send = send

5、打造以太坊钱包服务

现在我们开始进入以太坊钱包服务的核心特性开发阶段。

5.1 创建新的以太坊账户

交易所和支付网关需要为客户生成新地址，以便用户可以向服务充值，或者为产品付费。生成一个没有用过的以太坊地址是任何虚拟货币服务的基本需求，因此让我们看看如何实现。

首先，创建一个commands.js，在其中我们订阅队列中的消息。主要包括以下几个步骤：

• 连接到command主题，监听新的create_account命令
• 当收到新的create_account命令时，创建新的密钥对并存入密码库
• 生成account_created消息并发送到队列的account_created主题

代码如下：

const web3 = require("./ethereum") const redis = require('./redis') const queue = require('./queue') /** * Listen to new commands from the queue */ async function listen_to_commands() { const queue_consumer = queue.consumer('eth.wallet.manager.commands', ['command']) // process messages queue_consumer.on('message', async function (topic_message) { try { const message = JSON.parse(topic_message.value) // create the new address with some reply metadata to match the response to the request const resp = await create_address(message.meta) // if successful then post the response to the queue if (resp) { await queue_producer.send('address.created', [resp]) } } catch (err) { // in case something goes wrong catch the error and send it back in the 'errors' topic console.error(topic_message, err) queue_producer.send('errors', [{type: 'command', request: topic_message, error_code: err.code, error_message: err.message, error_stack: err.stack}]) } }) return queue_consumer } /** * Create a new ethereum address and return the address */ async function create_account(meta = {}) { // generate the address const account = await web3.eth.accounts.create() // disable checksum when storing the address const address = account.address.toLowerCase() // save the public address in Redis without any transactions received yet await redis.setAsync(`eth:address:public:${address}`, JSON.stringify({})) // Store the private key in a vault. // For demo purposes we use the same Redis instance, but this should be changed in production await redis.setAsync(`eth:address:private:${address}`, account.privateKey) return Object.assign({}, meta, {address: account.address}) } module.exports.listen_to_commands = listen_to_commands

5.2 处理新交易

我们的钱包还没写完，当我们创建的地址收到用户充值时应当得到通知才对。为此，以太坊的web3客户端提供了newBlockHeaders订阅机制。此外，如果我们的服务偶然宕机，那么服务就会错过在宕机期间生产的区块，因此我们还需要检查钱包是否已经同步到了网络的最新区块。

创建 sync_blocks.js文件，编写如下代码：

const web3 = require('./ethereum') /** * Sync blocks and start listening for new blocks * @param {Number} current_block_number - The last block processed * @param {Object} opts - A list of options with callbacks for events */ async function sync_blocks(current_block_number, opts) { // first sync the wallet to the latest block let latest_block_number = await web3.eth.getBlockNumber() let synced_block_number = await sync_to_block(current_block_number, latest_block_number, opts) // subscribe to new blocks web3.eth.subscribe('newBlockHeaders', (error, result) => error && console.log(error)) .on("data", async function(blockHeader) { return await process_block(blockHeader.number, opts) }) return synced_block_number } // Load all data about the given block and call the callbacks if defined async function process_block(block_hash_or_id, opts) { // load block information by id or hash const block = await web3.eth.getBlock(block_hash_or_id, true) // call the onTransactions callback if defined opts.onTransactions ? opts.onTransactions(block.transactions) : null; // call the onBlock callback if defined opts.onBlock ? opts.onBlock(block_hash_or_id) : null; return block } // Traverse all unprocessed blocks between the current index and the lastest block number async function sync_to_block(index, latest, opts) { if (index >= latest) { return index; } await process_block(index + 1, opts) return await sync_to_block(index + 1, latest, opts) } module.exports = sync_blocks

在上面的代码中，我们从钱包服务之前处理的最新区块开始，一直同步到区块链的当前最新区块。一旦我们同步到最新区块，就开始订阅新区块事件。对于每一个区块，我们都执行如下的回调函数以处理区块头以及区块中的交易列表：

• onTransactions
• onBlock

通常包含如下的处理步骤：

• 监听新区块，获取区块中的全部交易
• 过滤掉与钱包地址无关的交易
• 将每个相关的交易都发往队列
• 将地址上的资金归集到安全的存储
• 更新已处理的区块编号

最终的代码如下：

const web3 = require("web3") const redis = require('./redis') const queue = require('./queue') const sync_blocks = require('./sync_blocks') /** * Start syncing blocks and listen for new transactions on the blockchain */ async function start_syncing_blocks() { // start from the last block number processed or 0 (you can use the current block before deploying for the first time) let last_block_number = await redis.getAsync('eth:last-block') last_block_number = last_block_number || 0 // start syncing blocks sync_blocks(last_block_number, { // for every new block update the latest block value in redis onBlock: update_block_head, // for new transactions check each transaction and see if it's new onTransactions: async (transactions) => { for (let i in transactions) { await process_transaction(transactions[i]) } } }) } // save the lastest block on redis async function update_block_head(head) { return await redis.setAsync('eth:last-block', head) } // process a new transaction async function process_transaction(transaction) { const address = transaction.to.toLowerCase() const amount_in_ether = web3.utils.fromWei(transaction.value) // check if the receiving address has been generated by our wallet const watched_address = await redis.existsAsync(`eth:address:public:${address}`) if (watched_address !== 1) { return false } // then check if it's a new transaction that should be taken into account const transaction_exists = await redis.existsAsync(`eth:address:public:${address}`) if (transaction_exists === 1) { return false } // update the list of transactions for that address const data = await redis.getAsync(`eth:address:public:${address}`) let addr_data = JSON.parse(data) addr_data[transaction.hash] = { value: amount_in_ether } await redis.setAsync(`eth:address:public:${address}`, JSON.stringify(addr_data)) await redis.setAsync(`eth:transaction:${transaction.hash}`, transaction) // move funds to the cold wallet address // const cold_txid = await move_to_cold_storage(address, amount_in_ether) // send notification to the kafka server await queue_producer.send('transaction', [{ txid: transaction.hash, value: amount_in_ether, to: transaction.to, from: transaction.from, //cold_txid: cold_txid, }]) return true } module.exports = start_syncing_blocks

6、总结

我们已经完成了交易所以太坊钱包服务的设计与实现，这个服务还可以从以下几个方面加以改进：

• 增加错误处理
• 增加命令类型
• 交易签名与交易广播
• 部署合约

你可以试着自己来设计实现上述这些特性！

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原文链接：交易所钱包管理服务设计与实现 — 汇智网