透视Hyperledger Fabric的逻辑架构与运行时的架构

01   逻辑架构

Hyperledger Fabric从1.X开始，在扩展性及安全性方面有了很大的提升，且新增了诸多特性。

多通道：支持多通道，提高隔离安全性。

可插拔的组件：支持共识组件、权限管理组件等可插拔功能。

账本数据可被存储为多种格式。

分化了Peer节点的多种角色，可以根据具体情况实现灵活部署。

Hyperledger Fabric整体逻辑架构如下图所示。

Hyperledger Fabric的四大核心组件如下。

1）成员服务（Membership Service）：成员服务管理保证了Hyperledger Fabric平台访问的安全性，提供了成员的注册、管理及审核功能。

2）区块链服务（Blockchain Service）：区块链的核心部分，为区块链的主体功能提供了底层支撑；包括共识管理、分布式账本实现、账本的存储及网络中各节点之间的通信实现。

• 区块链（Blockchain）：区块之间以Hash连接为结构的交易日志。Peer节点从Order Service节点接收交易区块，并根据背书策略和并发冲突标记区块上的交易是否有效，然后将该区块追加到Peer文件系统中的Hash Chain上。
  

• 交易（Transaction）：交易分为对链码的部署和调用两种操作类型。

部署交易：部署是请求在Peer上启动链码容器；创建新的链码并设置一个程序作为参数。一个部署交易执行成功，表明链码已被成功安装到区块链上。

调用交易：调用是从账本中请求读写集，是在之前已部署链码的情况下执行一个操作。调用交易将使用链码提供的一个函数。当成功时，链码执行特定的函数对账本数据进行操作（修改状态），并返回操作结果。

3）链码服务（Chaincode Service）：提供链码（Chaincode）的部署及运行时的所需环境。

4）事件（Event Stream）：为各组件之间的异步通信提供技术实现。

链码是一个可以对账本数据进行操作的可开发的组件程序，部署运行在一个安全的容器中，用户可以通过调用链码中的指定函数对账本数据进行修改或读取。

02   运行时架构

逻辑架构图说明了Hyperledger Fabric的各个核心组件/模块。由于Hyperledger Fabric是一个需要保证交易数据安全的分布式系统，所以在实际运行时将不同的服务器配置成为不同的Node（节点），担任不同的角色，从而实现逻辑架构中不同的核心组件/模块功能。

实际运行时架构如下图所示。

运行时架构图中各项解释如下：

1）App：代表一个CLI（客户端）或SDK，作用是创建交易并获取到足够的背书之后向Orderer节点（排序服务节点）提交交易请求（Peer节点与Orderer节点提供了gRPC远程访问接口，供客户端调用）。

2）CA：负责对网络中所有的证书进行管理（对Hyperledger Fabric网络中的成员身份进行管理），提供标准的PKI（Public Key Infrastructure，公钥基础设施）服务。

3）MSP（Member Service Provider）：为客户端和Peer提供证书的系统抽象组件。

4）Channel：即通道，其将一个大的网络分割成为不同的私有子网。通道提供一种通信机制，将指定的Peer和Orderer连接在一起，形成一个具有保密性的通信链路（虚拟），进行数据隔离（区块数据只能存储在已加入到通道中的成员节点内）。要加入通道的每个节点都必须拥有自己的、通过成员服务提供商（MSP）获得的身份标识。

5）Orderer（排序服务节点）：对客户端提交的交易请求进行排序，之后生成区块广播给通道内的Peer。

6）Org1：代表联盟中的某一个组织（一个联盟可以由多个不同的组织组成）。

7）Peer：表示组织中的节点（Node）；Peer节点以区块的形式从排序服务节点接收有序状态更新，维护状态和账本。在Hyperledger Fabric网络运行环境中，Peer节点可以划分为如下4种角色。

• 背书节点：根据指定的策略调用智能合约，对结果进行背书，返回提案响应到客户端。

• 提交节点：验证数据并保存至账本中。

• 锚节点：通道中的每个组织（Org）都有一个锚节点，锚节点可以允许同一通道中不同组织的Peer节点发现通道内的所有Peer节点。

• Leader节点：作为组织内所有节点的代表，能够连接到排序服务节点，将从排序服务节点接收到的批量区块广播给组织内的其他节点。

网络中只有部分Peer节点为背书节点角色，网络中所有Peer节点都为提交节点角色。

8）Chaincode：在Hyperledger Fabric中称为链式代码，简称链码；运行在一个安全的容器中，提供相应的API与账本数据进行交互。

9）Ledger：即账本，由排序服务构建的一个全部有序的交易哈希链块，保存在同一通道所有的Peer节点中。账本提供了在系统运行过程中发生的可验证历史，它包含所有成功的状态操作（有效交易）和不成功的状态操作（无效交易）。

——本文摘自《Hyperledger Fabric菜鸟进阶攻略》

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作者：黎跃春　韩小东　付金亮　编著 

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