Fabric系统设计和交易流程

公有链和联盟链

区块链发展至今，形成了公有链和联盟链两种主流技术平台。
公有链面向大众，用户可以匿名参与，非常方便，账本数据也公开，加上强大的智能合约，
因此公有链极大的促进了区块链概念和技术的普及，比如比特币、以太坊平台等。
联盟链，考虑到商业应用对安全、隐私、监管、审计、性能的需求，提高准入门槛，
增加了安全、隐私、可监管审计等商业特性，是区块链技术在商业领域的应用探索。

系统设计

Fabric系统主要由两个应用构成：Orderer和Peer，其中Orderer负责交易共识并生成区块，
Peer节点负责模拟执行交易和记账。这种划分可以使整个平台拥有更好的弹性和扩展性。
Peer和Orderer都是模块化设计，重要模块支持插拔，比如共识机制、合约执行环境、加密算法、证书服务模块等。
模块化的设计让企业可以利用现有IT设施来替换部分Fabric模块。

1、证书服务
2、Client+SDK
3、Peer：智能合约、共享账本
4、共识网络：Orderer+Orderer+Orderer

证书服务-共建信任

证书服务，主要提供会员注册和证书颁发功能。
Fabric系统的参与方都必须经过授权，比如Orderer、Peer、Client都需要拥有受信任的证书。
证书一方面用于系统接入，另一方面用于交易签名。所以统一的证书服务非常重要。
会员证书又分为注册证书和交易证书，注册证书与会员信息关联在一起，用于标识会员的身份，
在必要的时候，还可以支持监管和审计。
交易证书用于交易签名，之所以交易要用不同的证书，是为了避免会员的个人信息和交易信息被泄露，比如交易内容或多笔交易之间的关联关系等。
另外交易证书可以申请多份，甚至为每一笔交易申请一份交易证书。

共识网络-独特何在

区块链共识网络，由Orderer集群组成，用于交易共识并生成区块。
区块链时去中心化的，意味着需要多方一起参与交易排序，生成区块。
Orderer目前支持SBFT和Kafka两种共识机制，其中SBFT是拜占庭容错算法PBFT的简化版，能够容忍部分节点故障。
Kafka是一个中心化的排队服务，能提供更高的性能，两种共识算法分别适用于不同的场景，用户还可以定制自己的共识模块。
和其他区块链系统不同的是，交易共识在Fabric中被独立成单独的系统，这样一来，参与共识的节点数变少，共识速度提高，
Fabric共识网络支持多链，即多个区块链账本可以共用一张共识网络，降低系统部署和运维成本。

区块链节点-便捷调用

区块链节点Peer主要功能是调用智能合约执行交易和记账。

智能合约

智能合约是运行于区块链上的应用程序，Fabric的智能合约称为链码，分为系统链码和用户链码。
系统链码用来实现系统层面的功能，包括系统的配置、用户链码的部署、升级、用户交易的签名和验证策略等。
用户链码实现用户的应用功能。
链码被编译成一个独立的应用程序，运行于隔离的Docker容器中，在链码部署的时候会自动生成合约的Docker镜像。
链码支持采用Go、Java、Nodejs编写，并提供相应的中间层供链码使用，链码可以使用GetState和PutState接口和Peer节点通信，存取K/V数据。

共享账本

共享账本包括区块文件和K/V状态数据，区块文件存储在本地文件系统，由Peer节点负责写入，文件内容是排序后的区块数据，
每个文件有大小限制，存储一定数量的区块，区块由交易共识系统产生，包含一条或多条交易。
K/V状态数据提供给链码存取使用，采用LevelDB存储。

交易流程

客户端构造交易提案

客户端构造交易提案，发送给一个或多个Peer节点，
交易提案中包含本次交易调用的合约标识、合约方法和参数信息以及客户端签名等。

Peer节点模拟执行交易

Peer节点收到交易提案后，会模拟执行交易，然后将原始交易提案和执行结果打包在一起，进行签名并发回客户端，
其中在模拟执行交易期间产生的数据不会写到账本上。

客户端打包

客户端收到各个Peer的应答后，打包到一起组成一个交易并签名，发送给Orderer。

共识排序生成新区块

Orderer对接收到的交易进行共识排序，然后按照区块生成策略，将一批交易打包在一起，生成新的区块，发送给Peer节点。

交易校验

Peer节点收到区块后，会对区块中的每笔交易进行校验，检查交易依赖的输入输出是否符合当前区块链的状态，完成后将区块写入账本，并修改K/V数据

参考文档

两步搞定Hyperledger主打区块链解决方案Fabric
http://rdcqii.hundsun.com/portal/article/661.html