京东区块链分析

京东区块链技术架构分为JD Chain和JD BaaS两部分。其中，JD Chain是核心引擎，JD BaaS是企业级服务平台。

一、概述

京东区块链技术架构分为JD Chain和JD BaaS两部分。其中，JD Chain是核心引擎，解决区块链底层的相关技术问题。JD BaaS是企业级服务平台，提供灵活易用和可伸缩的区块链系统管理能力，支持公有云、私有云及混合云环境快速部署，降低企业使用成本，促进应用落地。

二、架构

和传统的区块链系统一样，JD Chain区块链系统也包含：密码算法、共识协议、账本、数据存储和API这五个部分。

三、功能模块

按照JD Chain自己的设计思路，它主要分为四个部分：网关服务、共识服务、数据账本和工具包。

网关服务

JD Chain的网关服务是应用的接入层，提供终端接入、私钥托管、安全隐私和协议转换等功能。

共识服务

公式服务是JD Chain的核心实现层，包括共识网络、身份管理、安全权限、交易处理、智能合约和数据检索等功能，来保证各节点间账本信息的一致性。

数据账本

数据账本为各参与方提供区块链底层服务功能，包括区块、账户、配置和存储。

工具包

节点可以使用JD Chain中提供的工具包获取上述三个层级的功能服务，并响应相关应用和业务。工具包贯穿整个区块链系统，使用者只需调用特定的接口即可使用对应工具。工具包包括数据管理、开发包（SDK）、安装部署和服务监控等。

四、节点类型

JD Chain中定义了三种不同类型的节点：

客户端节点（Client）

客户端节点是通过SDK进行区块链操作的上层应用。

网关节点（Gateway）

网关节点是提供网关服务的节点，用于连接客户端节点和共识节点。

共识节点（Peer）

共识节点是共识协议的参与方，产生一致性的账本。

JD Chain通过这些节点实现信息交互，不同类型的节点可以在同一物理机上部署运行。

五、共识算法

JD Chain共识算法采用BFTSmart（Byzantine Fault-Tolerant State Machine Replication），该算法需要节点数为：N=3f+1（其中N为节点总数，f为恶意节点数），因此该共识至少需要四个Peer节点参与。

相关论文：

http://www.di.fc.ul.pt/~bessani/publications/tutorial-smr.pdf

http://www.gsd.inesc-id.pt/~mpc/pubs/document.iscc.pdf

六、交易流程

每个参与方在实际处理过程都需要使用Client作为交易处理的载体，每个Client中都有该参与方在该链对应的用户。

1.启动交易

参与方通过Client发送所持有的生产数据。Client为实际业务系统，通过调用JD Chain提供的SDK将某溯源产品的生产数据封装为交易。该交易附有业务系统的签名信息，SDK将该交易封装成正确的请求格式，通过Http将其发送至Gateway节点。

2.验证交易

Gateway节点收到Client发送的交易后，首先对交易进行验证（包括交易的格式及签名信息），验证通过后Gateway节点会在原交易基础上附加自己的签名信息，然后将交易发送至Peer节点群进行共识。

3.共识交易

Peer节点群对交易共识成功后会输出排序后的交易列表，该交易列表对于每个Peer节点而言是平等的，每个Peer节点都会接收到完全一致的按顺序的交易列表。

4.应答交易

Peer节点收到排序后交易后对其进行检查（包括合法性验证、验签等），检查通过后会根据实际结块规则生成区块并更新账本。然后将结块的信息作为应答发送至Gateway节点，进而发送至Client节点。

一次交易流程：

1.Client调用SDK生成对应的交易请求，并通过SDK将该交易发送至Gateway（HTTP协议）。

2.Gateway会对交易进行合法性验证，并进行验签，然后使用自身节点的用户进行签名，再将交易发送至Peer节点群进行共识。

3.Peer节点群接收连续的交易并进行共识，共识通过后会输出排序后的交易列表至每个Peer节点。

4.每个Peer节点对接收的交易列表进行合法性检查、验签，验证通过后会执行对应的交易并根据结块规则生成区块，更新账本。完成后会将应答（含结块信息）发送至对应Gateway，进而发送至Client。

5.时序图