Solidity：编写一个简单的支付通道

什么是支付通道？

注解

打开支付通道

进行支付

关闭状态通道

通道有效期

代码

什么是支付通道？

支付通道允许在无需发生交易的情况下多次转移以太。这意味着可以避免与交易相关的延迟和费用。我们将探讨两方（Alice和Bob）之间的简单单向支付通道。它涉及三个步骤：

Alice 附加一些以太创建智能合约，可以称为“打开”了支付通道

Alice会签署一些消息指明给接收者付款金额。每次付款都会重复此步骤。

Bob“关闭”支付通道，取回以太币，并将剩余部分发送回发送者。

注解

只有步骤1和3需要以太坊交易，步骤2意味着发送者通过离线方法（例如电子消息）将加密签名的消息发送给接收者。这意味着只需要两个交易就可以支持任意数量（次数）的以太币转账。

Bob 保证会收到资金，因为智能合约托管以太并根据合法的签名消息来执行。合约还可以强制超时执行，即使收款人拒绝关闭通道，Alice也能保证最终收回资金。付款通道的参与者可以决定支付通道打开的持续时间。对于短期交易，例如为网络访问的每一分钟支付一次网费，或者是长期的，例如向员工支付小时工资，支付可能持续数月或数年。

打开支付通道

要打开支付通道，Alice 需要部署智能合约，附加要托管的以太币并指定预期的收款人，以及通道存在有效时间。合约的 SimplePaymentChannel 函数就是来做这个事情，代码在本节末尾。

进行支付

Alice 通过向 Bob 发送签名消息来付款。该步骤完全在以太坊网络之外执行。消息由发送者以加密方式签名，然后直接传输给收款人。

每条消息都包含以下信息：

智能合约的地址，用于防止交叉合约重放攻击。

到目前为止所发送的以太总量。

在一系列转账结束时，付款通道仅需关闭一次。因此，只有一条消息被兑换。这就是为什么每条消息都指定了以太的累计总量，而不是每次的微支付金额。收款人自然而然的会选择兑换最新消息，因为这是以太总数最高的消息。每条信息包含的nonce 将不再需要，因为智能合约仅执行一条信息。

包含合约地址用于防止一个支付通道的消息被用于不同的通道。

以下是修改后的JavaScript代码，用于对上一节中的消息进行加密签名：

function constructPaymentMessage(contractAddress, amount) {return abi.soliditySHA3(["address", "uint256"],[contractAddress, amount]);
}function signMessage(message, callback) {web3.eth.personal.sign("0x" + message.toString("hex"),web3.eth.defaultAccount,callback);
}// contractAddress is used to prevent cross-contract replay attacks.
// amount, in wei, specifies how much Ether should be sent.function signPayment(contractAddress, amount, callback) {var message = constructPaymentMessage(contractAddress, amount);signMessage(message, callback);
}

关闭状态通道

当Bob准备好收到他们的资金时，就可以通过调用智能合约上的 关闭 功能来关闭支付通道。关闭通道会向接收方支付所欠的以太币并销毁合约，剩余的以太币返回Alice。为了关闭通道，Bob需要提供 Alice 签名过的消息。

智能合约必须验证信息是否包含发送者的有效签名。执行此验证的过程与上面收款人使用的方法相同。 Solidity函数 isValidSignature 和 recoverSigner 就是完成这个工作。

只有付款通道收款人可以调用 close 函数，其会选择最近的付款消息，因为该消息有最高的付款总额。如果允许发送者调用此函数，他们可以提供较低金额的消息，来欺骗收款人。

函数会验证签名的消息是否与给定的参数匹配，如果匹配，收款人将收到应得的部分，余下的部分通过 selfdestruct 返还给发送者。可以在完整的合约代码中看到 close 函数。

通道有效期

Bob可以随时关闭支付通道，但如果他没有这样做，Alice 需要一种方法来收回他们托管的资金。一个方法是在合约部署时设置 到期时间 ，一旦达到那个时间，Alice 就可以调用 claimTimeout 收回他们的资金。可以在完整的合约代码中查看 claimTimeout 函数。

调用此功能后，Bob无法再接收任何以太币，因此，Bob必须在到期前关闭频道。

代码

pragma solidity >=0.7.0 <0.9.0;contract SimplePaymentChannel {address payable public sender;      // 发送者address payable public recipient;   // 接收者uint256 public expiration;  // 到期时间constructor (address payable recipientAddress, uint256 duration)publicpayable{sender = payable(msg.sender);recipient = recipientAddress;expiration = block.timestamp + duration;}//判断是否是有效的签名function isValidSignature(uint256 amount, bytes memory signature)internalviewreturns (bool){bytes32 message = prefixed(keccak256(abi.encodePacked(this, amount)));// 检查签名是否来自支付发送方 return recoverSigner(message, signature) == sender;}//关闭支付通道/// 接收方可以在任何时候关闭通道  /// 发送人指定签名金额， 接收人会收到这笔钱，  /// 剩下的将返回给发送者 function close(uint256 amount, bytes memory signature) external {require(msg.sender == recipient);//只有接收人可以关闭支付通道require(isValidSignature(amount, signature));//验证签名和金额recipient.transfer(amount);//接收人获得金额selfdestruct(sender);//合约自毁}/// 发送者可以在任何时候延长过期时间 function extend(uint256 newExpiration) external {require(msg.sender == sender);//只有发送者可以操作require(newExpiration > expiration);//新的时间要大于原来的时间才叫延长expiration = newExpiration;}/// 如果过期过期时间已到，而收款人没有关闭通道，可执行此函数，销毁合约并返还余额function claimTimeout() external {require(block.timestamp >= expiration);selfdestruct(sender);}//将被处理过的签名字段重新分割恢复原来的三部分function splitSignature(bytes memory sig)internalpurereturns (uint8 v, bytes32 r, bytes32 s){require(sig.length == 65);//内联汇编assembly {// first 32 bytes, after the length prefixr := mload(add(sig, 32))// second 32 bytess := mload(add(sig, 64))// final byte (first byte of the next 32 bytes)v := byte(0, mload(add(sig, 96)))}return (v, r, s);}//根据消息和签名恢复发送者的地址function recoverSigner(bytes32 message, bytes memory sig)internalpurereturns (address){(uint8 v, bytes32 r, bytes32 s) = splitSignature(sig);return ecrecover(message, v, r, s);}/// duration构建一个带前缀的散列来模拟eth_sign的行为。function prefixed(bytes32 hash) internal pure returns (bytes32) {return keccak256(abi.encodePacked("\x19Ethereum Signed Message:\n32", hash));}
}