【Fabric学习】什么是HyperLedger Fabric？

本文总结自Fabric官方文档，描述了Fabric产生的背景、特性、主要组件。

背景

区块链是不可更改的交易账本，由同等节点（peer nodes）组成的分布式网络来维护。

• 比特币：第一个使用区块链的应用；
• 以太坊：引入智能合约来开发分布式应用。

二者都是公有链（public / permissionless），所有人都可以参与，在链上匿名活动。

随着区块链技术的发展，越来越多的企业需求涌现。对于企业使用场合，我们需要考虑以下要求：

• 参与者身份公开；
• 网络需要有权限才能参与；
• 高交易吞吐量；
• 低交易确认延迟；
• 交易隐私性、机密性。

其他的区块链平台都是适用于企业需求，而Fabric是为企业需求而设计的。

Fabric的出现是为了解决其他公链的隐私、效率问题。

Hyperledger Fabric

Fabric是一个开源、企业级、私有的（permissioned ）分布式账本平台，专用于企业场景。

Fabric的特性，与其他区块链的不同在哪里：

1. 在Linux基金会名下，良好的开源背景；
2. 高度模块化、可配置的架构；
3. 允许使用通用编程语言编写智能合约，例如Java、Go、Node.Js。不需要学习其他DSL（领域特定语言）的成本；
4. 私有性（permissioned），相比于公链，参与者互相知道身份。参与者可能不会完全相信其他人，但网络可以在基于参与者之间存在的信任的治理模型下运行。
5. 支持可定制的共识协议：根据不同使用场合、隐私需求，使用不同的共识协议，例如CFT、BFT。
6. Fabric的共识协议可以不使用原生的加密货币。

模块化

Fabric拥有模块化的架构，允许定制共识协议、身份管理协议（LDAP or OpenID）、密钥管理协议、密码库。

广义上，Fabric提供以下的模块化组件：

• 可定制的ordering service：交易接收、被广播的顺序
• 可定制的 membership service provider：管理用户的密码身份
• 可选的peer-to-peer gossip service
• 容器中运行的链码（Chaincode，即智能合约）
• 支持不同的DBMS（关系型数据库）
• 可定制的背书、验证策略

Permissioned vs Permissionless Blockchains

• Permissionless的区块链中：所有人可以匿名参与。为了增加信任，引入挖矿机制、交易小费来激励信任的产生。
• Permissioned的区块链中：参与者有一定的信任，经过授权、审查，区块链可以采用CFT、BFT等传统共识策略，不需要进行消耗极大的挖矿。

智能合约

智能合约（Fabric中称为链码，“Chaincode”）是可信的分布式应用。

传统的智能合约

目前，现有的支持智能合约的平台（以太坊、Tendermint等）采用的都是order-execute交易架构：

1. 验证、排序交易，再传播给所有对等节点；
2. 每个对等节点按顺序执行交易；

order-execute架构下的智能合约都要是确定性的（deterministic），否则无法达到共识；为了解决这个问题，以太坊采用了领域特定语言（Solidity）来消除非确定性操作。这阻碍了通用性。

Fabric的智能合约

Fabric引入了新的交易架构execute-order-validate，分为三个步骤：

1. 执行交易，并检验正确性（为它背书）；
2. 排序交易（通过可定制的共识协议）；
3. 提交给账本之前，验证交易（通过app特定的背书政策）

Fabric中，app特定的背书政策（application-specific endorsement policy ）规定了哪些节点需要为合约的正确执行做出保证。因此，一个交易只需要由部分背书节点执行。这提高了并行速度、系统的可扩展性。

步骤1消除了任何的不确定性，不同的执行结果会再排序前被过滤掉。因此，Fabric可以采用通用编程语言来编写智能合约。

Privacy

公链中，智能合约、交易数据都是公开的。

Fabric采用通道（channel）和隐私数据（private data）来实现隐私。

• 通道：参与者使用通道建立一个子网络，只有网络的参与者能看见特定的交易。因此，处于通道中的节点才能访问链码、交易的数据。
• 隐私数据：允许在同一个通道的参与者中分发。