【区块链学习】系列一：Hyperledger Fabric架构学习01

“前阵子做了一个很突然的决定，就是决定把未来三年的研究方向从cv转成区块链。可能有点莽撞，也可能最后并不会从事区块链相关的工作，但是如果可以的话，我希望这条学习的路，可以让我学得更多，看得更广。”

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接下来半年到一年的时候，笔者会陆陆续续从以下几个方面更新区块链系列（以fabric架构为主轴），除了以下六个方向，可能还会出linux系统和云服务相关的番外篇。

0. 区块链中的重要概念

区块链技术，可以简单理解为一种去中心化的数据库。去中心化，意味着平等，隐私，安全。数据库，意味着区块链本质上是用来存储数据的。
由此，区块链网络可以分为：数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。

区块链技术涉及到的概念众多，其中最为重要的三个概念为共识机制、智能合约，以及安全隐私/智能加密。

• 共识机制
  分布式是区块链的一大特点，这说明区块链的各个节点很难在短时间内在一件事上达成共识，而共识机制的出现，就能解决这个问题，让各个节点不需要中间机构而实现点对点交易。
  在共识机制的发展中，涌现了多种多样的共识算法，例如基于工作量证明的POW，权益证明POS，实用拜占庭容错PBFT等等。
• 智能合约
  智能合约可以简单理解为针对具体场景的解决方案。目前，智能合约也没有名字里写得这么智能，智能合约的设计是由程序员提前用代码写进去的固定规则，当外部环境达到合约中所写的条件时，便会触发智能合约，产生相应，从而达到更新账本等结果。
• 安全隐私/智能加密
  区块链的出现的很大一部分目的就是为了保护用户的隐私和安全。所以安全隐私一直是区块链技术中的关键问题。安全方面，区块链会受到各种各样的攻击，如双花攻击，自私挖矿攻击等；隐私方面，目前使用的对称密匙、数字签名方法依旧不够匿名。

1. Hyperledger Fabric中的基本概念

Hyperledger：由Linux基金会孵化出来的区块链技术。
Hyperledger Fabric：第一个孵化出来额商用DLT（分布式账本技术）框架。
Hyperledger composer：一个在DLT框架上创建商业应用的工具。

01 . 资产assets、链码chaincode、账本ledger

assets资产：所有被交易的东西。
chaincode链码：fabric里的智能合约。
  数据更新靠链码，链码描述了交易是否可以进行。链码指定可以指定背书策略，某个机构可以执行什么策略。
ledger账本：记录所有的交易。

02. 授权网络permission network、会员服务管理者MSP、颁发证书的网络CA
与比特币、以太坊等不同，fabric是实名制网络。permission network授权网络的存在就是为了达到访问控制的目的。

MSP：一个可插拔的接口，用于支持各种认证体系结构。
CA：MSP接口的一种实现。

• 每个机构在hyperledger网络中必须拥有数字签名（x.509标准），而fabric ca是一种高质量工具，可以为我们自动生成证书。不同用户可以生成不同证书，每个用户可以有不同的属性，每个属性里可以添加角色、id等。
• MSP的证书（说明你是谁，来自哪个网络）是由fabric ca来颁发的，每个节点都需要证书，只有拥有相同MSP的节点才可以互相发现，互相通信。

03. 节点node（peer，client，orderer）
peer：最普通的参与人员（用来存储和同步账本数据）

• 一个peer是账本和链码存储的位置，在实际生产中一般有多个peer，peer决定是否更新账本。
• 一个peer会属于不同的channel，一个channel里又有好多个peer，但是这些peer之间相互隔离。

client：给程序员操作的节点（实例化一个交易）
 可以通过cli命令行，node sdk，java sdk等进行使用。

orderer：排序节点（用来排序分发交易）
 orderer提供排序服务，以解决双花问题等。

在数据被提交给账本前，先交给orderer，orderer服务提供区块，这些区块被签名和验证。所有的交易都被存储在区块里。orderer做好区块后，把数据发给peer，peer接收到区块后，把数据写入自己的账本里。

04. 通道channel
每个channel可以理解为fabric的实例，所有的channel之间是相互隔离的，不同的channel有不同的规则。通过channel来保护用户隐私。

• 在创建fabric网络的时候，一定要创建一些peer，而只有当这些peer加入channel之后，才可以有链码，才可以有动作。
• peer创建之后，要想加入相应的channel，比如得到当前channel内peer的认可（创建和加入操作可以使用sdk里面的工具condigtx，修改channel配置可以使用configtxlator）

05. 链码chaincode
chaincode是用来更新账本数据的。sdk发起一个交易，peer执行这个链码。
chaincode必须属于某个channel，因为账本属于channel，而chaincode操作的是账本。
执行一个操作的时候，需要出示ca，明确在哪个channel，执行chaincode里的哪一个函数，需要什么参数。
一个channel里面可以定义多个chaincode，而chaincode需要在每一个peer上安装。

chaincode的生命周期：chaincode先安装install，然后实例化init，实例化会启动docker容器，然后在这个容器里面运行chaincode。
chaincode的背书策略：实例化chaincode需要指定倍数策略，通过and，or等来定义。（所有节点同意？只要有一个节点同意？指定节点同意？）

06. fabric的简单工作流程

• sdk发送一个交易指令给一个或者多个peer
• peer模拟执行，给出模拟执行的结果、读写集（账本）、key的version，反馈给sdk
• sdk手机背书信息，带着签名，发给orderer
• orderer检查数字签名，检查每个peer背书的读写集是否一致，并进行排序。如果没有问题，就发起调用，让每个peer去应用新的读写集。