超级账本（介绍）

本系列目录：超级账本源码(V1.3)解析目录

介绍

区块链是由分布式网络节点维护的一个不可修改的交易账本，每个节点都维护一个副本，账本中的交易都由共识算法验证后打包成区块的形式，每个区块中包含前一个区块的哈希值，形成链状。

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公有链	public blockchain；permissionless blockchain
联盟链	consortium blockchain ;permissioned blockchain

第一个广受认可的区块链应用是比特币（Bitcoin），后来的以太坊（Ethereum）在其基础上引入了智能合约（smart contract），不过比特币和以太坊都属于公链（public permissionless blockchain）。

但是公链对于企业来说，有很多不足，企业可能有如下的需求：

1. 参与者必须可认证/识别
2. 区块链网络需要准入权限
3. 高吞吐量
4. 低延迟
5. 某些交易需要保证隐私性与机密性

超级账本（Hyperledger Fabric）诞生之初就是为企业级应用设计的。

Hyperledger Fabric

Fabric是准入型区块链（permissioned blockchain），节点之间拥有一定的信任。

Fabric拥有一个高度模块化、可配置的架构，支持通用语言编写智能合约。

Fabric最大的特点之一是支持可插拔式的共识算法，用户可以根据使用场景配置不同的共识算法（CFT/BFT）。

Fabric不需要加密货币的支持，降低了被攻击的风险，不需要挖矿，降低了能源消耗。

Fabric支持交易的隐私与机密性。

模块化

1. 可插拔的排序服务（ordering service）对交易顺序建立共识，然后广播区块给其他节点。
2. 可插拔的成员服务（membership service）为区块链网络中的实体提供密码学身份（证书）。
3. 可选的gossip协议用来分发区块。
4. 隔离运行（Docker）的智能合约。
5. 账本支持多种数据库。
6. 背书策略和验证策略可以为每个应用单独定制。

工业界有一个共识，“没有区块链适用于所有场景”，Fabric提供了多样化的定制操作使得它可以根据不同场景调整。

联盟链vs公有链

公有链没有准入机制，任何人都可以加入网络，网络成员之间不存在任何信任。比特币和以太坊都使用了PoW来建立共识，需要加密货币/交易费用的激励。

联盟链的成员之间存在一定程度的信任，可以使用传统的CFT、BFT共识算法支持更高的吞吐量。同时更加容易追踪到恶意节点。

智能合约

在Fabric中，智能合约（smart contrat）被称为链码（chaincode），是区块链应用程序的商业逻辑代码。

已有的支持智能合约的平台（Ethereum, Tendermint, Chain, and Quorum.），遵循一种排序–>执行的模式来运行智能合约。即先验证交易并对交易进行排序，然后分发给所有的节点，节点顺序执行这些交易。

这种模式存在的两个问题：

1. 所有的智能合约必须保证是确定的（deterministic），否则无法达成共识，为了消除不确定性，需要使用特定的编程语言（比如Solidity）。
2. 节点顺序执行交易，系统无法扩展。

新的方案

Fabric提出了新的交易执行模型，执行–>排序–>验证，解决了上述两个问题。

1. 执行：执行一个交易，检查正确定性，为其背书
2. 通过共识算法对交易就行排序
3. 提交交易到账本之前对其进行验证（背书策略、交易冲突）

由于可以定制背书策略，因此第一步不需要所有的节点都执行该交易，使得Fabric可扩展，同时消除了不确定性（如果该交易存在不确定的操作，那么不同的节点执行的结果不一致，无法进行第二步排序），使得Fabric可以使用通用编程语言编写智能合约。

隐私与机密

在公有链中，合约与交易都公开存储在区块链上，毫无机密与隐私可言，对于企业来说很多场景下无法接受。

可能存在的解决方案：

1. 加密交易后再存储到区块链上。（但是由于每个人都可以或许到账本，解密也只是时间问题，安全性要求较高的场景可能希望即使密文也不被泄露）
2. 零知识证明。（需要大量的时间和算力）

Fabric提出了channel架构，只有在同一个channel的节点可以看到该channel内的数据，提高了隐私性。

为了 提高隐私和机密性，Fabric还提出了隐私数据（private data）。

可插拔共识

0.6版本支持PBFT，后来去掉了，目前支持Kafka、raft，BFT在路上…

性能与扩展性

IBM做了测试：https://arxiv.org/abs/1801.10228v1

参考

原文链接： https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/release-1.3/whatis.html