一步一步教你创建一个区块链网络并运行HelloWorld程序

本文旨在给对区块链技术感兴趣的同学一个快速的技术演示，如果你对Docker, Linux命令和Go语言比较了解，那这篇文章对你将是轻车熟路。区块链技术到底是什么，我想大家从各种信息渠道都了解过，本文就不讲那些原理了。本次演示选择的区块链平台是Hyperledger Fabric, Hyperledger Fabric是企业级区块链技术，属于联盟链的一种。 目前作为Linux基金会的开源项目来发行和维护。目前的最新版本是v1.4, 这是官方的文档地址: https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/release-1.4/。

接下来我们将利用Hyperledger Fabric搭建一个小型的区块链网络。然后在这个网络中部署智能合约代码, 在Hyperledger Fabric中我们称作Chaincode, 智能合约在以太坊那边则称作DApp。

一，准备环境

首先我们需要准备一部装有Linux的电脑， 本文选择使用公有云的虚拟主机来搭建环境，因为创建和销毁都比较方便，配置非常灵活。 配置方面建议选择2核4G以上的配置，因为CPU和内存配置过低会出现性能问题导致运行出错。操作系统本文选择的是Ubuntu 18.04的版本，当然你可以选择CentOS, 只不过命令会稍微有些不同。另外该主机一定要支持科(Fan)学(Qiang)上网，否则会比较麻烦。

1. 登录主机

目前公有云上的主机都支持SSH的连接方式，同时配合使用密钥进行登录。因为我使用的是Windows 10操作系统，所以我选择Putty作为连接的客户端， 但是一般公有云导出的密钥格式为RSA的私钥，所以你还需要把RSA的私钥转成Putty用的PPK格式。 好在Putty的软件还自带一个转换工具叫做Puttygen, 全称叫PuTTY Key Generator, 在菜单中选择Conversions -> Import Key, 选择你在公有云控制台下载的密钥文件。

然后输入Key passphrase, 也就是登录用的密码，然后选择 Save private Key。就生成了ppk后缀的密钥文件。

然后我们就可以使用Putty去登录主机了，在这个界面填写你主机的IP地址，端口就用默认的22

然后在左侧菜单中选择SSH-Auth, 然后右侧选择你刚才生成的ppk密钥。

2. 安装软件包

成功登录主机后，就是下面的界面

我们下面来逐一安装所需要的软件包，首先我们安装Docker。

2.1 首先卸载旧版本的Docker, 如果你是全新环境则无需此步。

$ sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io

2.2 更新系统软件

$ sudo apt-get update

2.3 安装依赖包

$ sudo apt-get install \
    apt-transport-https \
    ca-certificates \
    curl \
    software-properties-common

 

2.4 添加官方密钥

$ curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

显示OK表示添加成功

2.5 添加仓库

$ sudo add-apt-repository \
   "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
   $(lsb_release -cs) \
   stable"

2.6 再次更新系统软件

注意这步不要少。

 $ sudo apt-get update

2.7 安装Docker

$ sudo apt-get install docker-ce

安装完毕后，输入以下命令查看Docker版本号

$ docker -v

2.8 安装docker-compose

我们还需要继续安装docker-compose, 通过以下命令下载docker-compose。
 

$ sudo curl -L https://github.com/docker/compose/releases/download/1.17.0/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` -o /usr/local/bin/docker-compose

2.9 授权

$ sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

2.10 查看版本

$ docker-compose --version

2.11 把当前用户添加到docker用户组

docker和docker-compose安装完毕后，还需要把当前用户加入到docker组中。

如果没有docker组就用下面命令创建

$ sudo groupadd docker

然后添加到docker组, 当前用户为ubuntu

$ sudo gpasswd -a ubuntu docker

我们把当前用户加入到docker组后，还要logout一下，再进入就会生效，当然也可以用命令直接生效。

2.22 安装Golang

安装完docker后，我们还要继续安装Golang的语言环境，用下面命令

$ sudo apt-get install golang

一般情况下不用单独设置golang的环境变量，默认会安装到 /usr/bin/ 下面, 可以通过whereis命令查看一下。
然后我们查看一下go的版本

$ go version

本文中的程序只使用Go语言作为开发语言，所以就不需要再安装Nodejs环境了。至此为止操作系统和软件环境基本安装完毕。下面我们来搭建Hyperledger Fabric的环境。

3. 安装Hyperledger Fabric

首先，我们直接在/home/ubuntu/下面来执行下面的命令。

$ curl -sSL http://bit.ly/2ysbOFE | bash -s

注意，这个链接需要科学上网才能打开， 这个链接实际上是下载了一个脚本文件，然后脚本中会执行拉取Hyperledger Fabric各种演示代码的安装包合集，包括所用到的Docker的镜像。这个过程取决于网速。

安装完毕后，会在当前执行的目录出现一个叫做fabric-samples的文件夹，我们所需要的一切都在这里面。 下面就是它的目录结构。

二, 配置环境

接下来， 我们正式进入的Hyperledger Fabric的实践阶段， 由于Hyperledger Fabric定位是作为联盟链的一种，允许多个组织加入到区块链的网络中，每个组织中有多个节点， 所以配置文件中会出现类似org或peer的字样。由于篇幅有限，我们此次也不过多讲解Hyperledger Fabric的原理，我们就直接一点让大家把一个简单的网络结构运行起来。从fabric-samples的目录中进入basci-network， 这里面有我们想要的一个最基本的网络配置。如下图。

这里面有几个重要的文件我们需要修改一下才能安装chaincode，首先我们vi打开docker-compose.yml文件，这个文件是用来配置docker容器的，我们在cli这个容器配置的volumes配置项中加入下面一行, 用来映射本地文件路径到容器中。

- ./config:/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/channel-artifacts

写好后就像下面这样， 然后:wq存储退出。

然后我们还要修改一下start.sh, 默认启动的容器中没有cli这个容器，我们把它加到这个行的最后

docker-compose -f docker-compose.yml up -d ca.example.com orderer.example.com peer0.org1.example.com couchdb cli

如图所示

似乎网络配置这块就改这么多就行了， 我们尽量保持它原来的样子， 由于在docker-compose.yml中配置的chaincode映射路径已经写好了，所以我们接下来编写Go的代码，就直接在本地的fabric-samples/chaincode/下面写就行了，这样最简单。

我们直接在chaincode里面新建一个文件夹叫做chaincode_helloworld, 然后进入chaincode_helloworld中再建一个文件夹main, 这个main实际上是Go程序的一个包结构， 然后在这个main里面，我们就可以写我们的go程序了。我们直接输入vi helloworld.go, 就可以开始编辑了，当然你可以用更熟悉的IDE工具去编辑。我们就直接输入下面的代码就好了。

package main

import (
    "fmt"

    "github.com/hyperledger/fabric/core/chaincode/shim"
    "github.com/hyperledger/fabric/protos/peer"
)

type SimpleAsset struct {
}

func (t *SimpleAsset) Init(stub shim.ChaincodeStubInterface) peer.Response {
    return shim.Success(nil)
}

func (t *SimpleAsset) Invoke(stub shim.ChaincodeStubInterface) peer.Response {
    return shim.Success([]byte("^^^^^^^^^HELLO WORLD^^^^^^^^^^^^^^^^^"))
}

// main function starts up the chaincode in the container during instantiate
func main() {
    if err := shim.Start(new(SimpleAsset)); err != nil {
            fmt.Printf("Error starting SimpleAsset chaincode: %s", err)
    }
}

写好代码后， 我们还要通过下面两条语句进行编译。

$ go get -u github.com/hyperledger/fabric/core/chaincode/shim

$ go build

我们这个go代码非常非常简单，并没有什么逻辑，只是在调用后打印出hello world这句话。 下面我们进入到最关键的步骤，启动，部署和调用。

三, 启动和部署

1. 启动区块链网络

首先我们还是要切换到basci-network, 然后执行 sudo ./generate.sh, 如下图

执行这个脚本的目的是生成org1用到的配置文件，因为默认的配置中并没有包含， 执行完毕后，在config文件夹中会多出一个Org1MSPanchors.tx的文件。

然后我们就可以启动这个网络了，执行 sudo ./start.sh， 稍等片刻后， 我们可以通过docker ps命令来看一下这个网络的启动情况，这个命令会列出已经启动的容器。

2. 部署程序

我们可以看到一个cli的容器，也就是我们之前修改start.sh后加入的那个容器。 然后我们通过下面的命令，进入容器内部。

$ docker exec -it cli bash

进入容器后， 命令行会变成下面的样子，表示已经登录到了cli容器中。

这是我们执行下面的命令，对helloworld进行安装。

$ peer chaincode install -n helloworld -v 1.0 -l golang -p github.com/chaincode_helloworld/main/

chaincode安装成功后，如下图这样。

接着，我们继续执行初始化操作， 用下面的命令。

$ peer chaincode instantiate -o orderer.example.com:7050  --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem -C mychannel -n helloworld -l golang -v 1.0 -c '{"Args":[]}' -P 'AND ('\''Org1MSP.peer'\'')' 

3. 运行程序

最后，我们就可以通过下面的命令，来查看我们的helloworld程序输出了。

$ peer chaincode invoke -o orderer.example.com:7050 --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem -C mychannel -n helloworld --peerAddresses peer0.org1.example.com:7051 -c '{"Args":[]}' 

结果如下图所示:

到此为止，我们的演示就结束了， 最后别忘了用exit命令退出cli容器，然后在basic-network中继续执行sudo ./stop.sh和sudo ./teardown.sh来终止和销毁所运行的容器。

三, 总结

Okay, 是不是很有成就感。 虽然看上去我们为了运行这个hello world做了很多准备工作，但实际都是值得的，因为我们这个区块链网络可谓是麻雀虽小五脏俱全，我们基于目前的这个结构可以做很多事情，比如写区块，存储数据到couch DB中。如果你理解了这个最简单的Hyperledger Fabric例子，你再学习fabric-samples下面的commerical-paper以及first-network就会比较轻松，但是Hyperledger Fabric的官方例子都大量使用各种bash命令和环境变量来简化重复的命令行操作，所以一开始理解它们调用的逻辑还是有些难度的。