联盟链学习笔记-网络的创建

联盟链学习笔记

初始网络

下图是初始网络网络N的参考图

排序服务

在定义 网络 N 的时候，第一件事情就是定义一个 排序服务O4。O4 最初被配置并且由组织 R4 的一个管理员来启动，并且由 R4 管理。配置 NC4 包含了描述网络管理能力初始集合的规则。最初在网络中集合仅赋予了 R4 这个权利。这个在将来会变化，我们稍后会看到，但是目前 R4 是这个网络中唯一的一个成员。

证书颁发机构

CA4，它会被用来给管理者和网络节点颁发证书。CA4 在我们的网络中扮演着重要的角色，因为它会分配 X.509 证书，这个证书能够用来识别属于组织 R4 的组件。由 CA 颁发的证书也可以用来为交易提供签名，来表明一个组织对交易的结果进行背书。

在区块链网络中的不同组件之间，彼此是使用证书来标识自己是来自于特定组织的。这就是为什么通常会有多个 CA 来支持一个区块链网络，因为不同的组织通常会使用不同的 CA。在我们的网络中，我们会使用 4 个 CA，每个组织会有一个 CA。事实上，CA 是非常重要的，所以 Hyperledger Fabric 提供给你一个内置的 CA（被称为 Fabric-CA）以方便使用，尽管在实际当中，组织会选择使用它们自己的 CA

添加网络管理员

组织 R4 更新了网络配置来使组织 R1 也成为了管理员。现在 R1 和 R4 在网络配置中便具有了相同的权限。

新的组织 R1 变成了管理员，R1 和 R4 现在在网络中具有了相同的权限。我们看到证书颁发机构 CA1 也被添加进来了，他用来标识 R1 组织的用户。现在从 R1 和 R4 来的用户就已经是网络的管理员了。

尽管排序节点 O4 是运行在 R4 的基础设施上的，如果 R1 能够访问到的话就可以共享管理的权限。也就是说 R1 或者 R4 可以更新这个网络配置 NC4 来允许组织 R2 进行网络维护中的部分功能。通过这种方式，尽管 R4 运行着排序服务，但是 R1 在其中也具有着全部的管理员权限，R2 具有有限的创建新联盟的权限

定义联盟

网络管理员定义了一个包含两个成员的联盟 X1，包含组织 R1 和 R2。这个联盟的定义被存储在了网络配置 NC4 中，会在接下来的网络开发中被使用。CA1 和 CA2 是这两个组织对应的证书颁发机构。
NC4 的配置方式，只有 R1 和 R4 能够创建新的联盟。这个图标显示了一个新的联盟 X1，它定义了 R1 和 R2 是它的联盟组织。我们也看到了 CA2 也被添加进来标识来自 R2 的用户。注意一个联盟可以包含任意数量的组织，这里我们仅包含了两个组织作为一个最简单的配置

为联盟创建通道

使用联盟 X1 为 R1 和 R2 创建的的通道 C1。这个通道通过通道配置 CC1 来进行管理，完全独立于网络配置。CC1 是由 R1 和 R2 管理的，他们在 C1 上具有同等的权利。R4 在 CC1 中是没有任何权利的。

通道 C1 为联盟 X1 提供了一个私有的通信机制。我们能够看到通道 C1 已经关联到了排序服务 O4

通道非常有用，因为提供了一个联盟成员之间进行私有通信和私有数据的机制。通道提供了与其他通道以及整个网络的隐私性。Hyperledger Fabric 在这一点上是很强悍的，因为它允许组织间共享基础设施的同时又保持了私有性。这里并不矛盾，网络中不同的联盟之间会需要将不同的信息和流程进行适合的共享，通道为之提供了有效的机制。通道提供了一个有效的基础设施共享，同时保持了数据和通信的隐私性。

节点和账本

网络 N 又新增了两个组件，称作 Peer 节点 P1 和账本实例 L1。

一个 Peer 节点 P1 加入了通道 C1。物理上 P1 会存储账本 L1 的副本。P1 和 O4 可以使用通道 C1 来进行通信。

Peer 节点是存储区块链账本副本的网络组件。P1 在这个网络中的目的是单纯地放置被其他人访问的账本 L1 的副本。我们可以想象 L1 会被物理地存储在 P1 上，但是 逻辑上 是存储在通道 C1 上

P1 的配置中一个关键部分就是一个由 CA1 颁发的 X.509 身份信息，它将 P1 和组织 R1 关联了起来。当 P1 启动之后，它就可以使用排序 O4 加入通道C1。当 O4 收到这个加入请求，它会使用通道配置 CC1 来决定 P1 在这个通道中的权限。比如，CC1 决定 P1 是否能够向账本 L1 中读取或写入信息。

应用程序和智能合约链码

现在通道 C1 拥有了一个账本，我们可以连接客户端应用来使用由 Peer 节点提供的服务了。

智能合约 S5 被安装在了 P1 上。在组织 R1 中的客户端应用 A1 可以通过 Peer 节点 P1 使用 S5 来访问账本。A1、P1 和 O4 都加入了通道 C1，他们都可以使用由这个通道提供的通信设施。
就像 Peer 节点和排序节点一样，客户端应用也会有一个使它和组织相关联的身份信息。在我们的例子中，客户端应用 A1 是跟组织 R1 相关联的，尽管它处在 Fabric 区块链网络的外边，但它是可以通过通道 C1 跟网络相连的。

Hyperledger Fabric 用户经常会在内部使用名词智能合约和链码。大体上来说，一个智能合约定义了交易逻辑，它控制了在世界状态中包含的一个业务对象的生命周期。然后它会被打包进一个链码中，这个链码会被部署到一个区块链网络中。可以把智能合约想象为管理交易，链码则管理着智能合约应该如何被打包部署。

安装连码包

在智能合约 S5 被开发完之后，组织 R1 中的管理员必须要把它安装到节点 P1 上。这是一个很简单的操作。当完成之后，P1 就完全了解了 S5。特别地，P1 能够看到 S5 的实现逻辑（用来访问账本 L1 的程序代码）。我们将这个同 S5 的接口进行对比，接口只是描述了 S5 的输入和输出，但是没有它的实现。

定义链码

尽管链码会被安装在组织的 Peer 节点上，但是它是在一个通道范围内被管理和维护的。每个组织需要批准一个链码定义，和一系列参数来定义在一个通道中链码应该被如何使用。一个组织必须要批准一个链码定义，才能使用已经安装的智能合约来查询账本和为交易背书。在我们的例子中，只有一个单独的 Peer 节点 P1，一个组织中的管理员 R1 必须要批准 S5 的链码定义。

背书策略

在链码定义提供的信息中最重要的部分就是背书策略。它描述了在交易被其他的组织接受并存储在他们的账本副本上之前，哪些组织必须要同意此交易。在我们的示例网络中，只有当 R1 和 R2 对交易进行背书之后，交易才能够被接受并存储到账本 L1 中。

将链码定义提交到通道的同时背书策略也会被放置在通道账本上，通道中的每个成员都可以访问该策略。你可以在交易流程话题中阅读更多关于背书策略的内容。

调用智能合约

当智能合约被安装在 Peer 节点并且在通道上定义之后，它就可以被客户端应用调用了。客户端应用是通过发送交易提案给智能合约背书策略所指定的 Peer 的节点方式来调用智能合约的。这个交易的提案会作为智能合约的输入，智能合约会使用它来生成一个背书交易响应，这会由 Peer 节点返回给客户端应用。

完成网络

我们的目标是为联盟 X1（由组织 R1 和 R2 构成）创建一个通道。网络开发的下一个阶段是将组织 R2 的基础设施添加到网络中。

这个网络通过增加新组织 R2 的基础设施变得更大了。具体来说，R2 添加了 Peer 节点 P2，它会存有账本 L1 的一个副本，和链码 S5。R2 像 R1 一样批准了相同的链码定义。P2 也加入了通道 C1，也有一个客户端应用 A2。A2 和 P2 使用由 CA2 颁发的证书来标识 A2 和 P2。所有这些都说明了 A1 和 A2 能够使用 Peer 节点 P1 或者 P2 来调用在 C1 上的 S5。

组织 R2 在通道 C1 上添加了 Peer 节点 P2。P2 也存储了账本 L1 和智能合约 S5 的副本。R2 也添加了客户端应用 A2，它能够通过通道 C1 连接到网络。为了达到这个目的，组织 R2 的管理员添加了 Peer 节点 P2 并且将它加入到通道 C1，就像 R1 的管理员一样。管理员也必须要像 R1 那样批准相同的链码定义。

生成并且接受交易

相较于经常会存有账本副本的 Peer 节点，我们能够看到两种类型的 Peer 节点，一类是存储智能合约而另一类则不存。

对于没有安装智能合约的 Peer 节点，我们不应该认为他们在某种程度上是较差的。更多情况下，带有智能合约的 Peer 节点通常会拥有一个特殊的能力——帮助生成交易。需要注意的是所有的 Peer 节点都可以验证并接受或者拒绝交易存入他们的账本 L1 的副本中。然而，只有安装了智能合约的 Peer 节点才能够参与交易背书的流程，这是生成一笔有效交易的核心。

Peer节点类型

1. 提交节点。通道中的每个 Peer 节点都是一个提交节点。他们会接收生成的区块，在这些区块被验证之后会以附加的方式提交到 Peer 节点的账本副本中。

2. 背书节点。每个安装了智能合约的 Peer 节点都可以作为一个背书节点。然而，想要成为一个真正的背书节点，节点上的智能合约必须要被客户端应用使用，来生成一个被签名的交易响应。背书节点的术语就是这样来的。

也可以担任其他两种角色

1. 主节点。当组织在通道中具有多个 Peer 节点的时候，会有一个主节点，它负责将交易从排序节点分发到该组织中其他的提交节点。一个节点可以选择参与静态或者动态的领导选举。
2. 锚节点。如果一个 Peer 节点需要同另一个组织的 Peer 节点通信的话，它可以使用对方组织通道配置中定义的锚节点。一个组织可以拥有0个或者多个锚节点，并且一个锚节点能够帮助很多不同的跨组织间的通信。

向通道中添加组织和节点

当 R2 加入到通道的时候，组织必须要向它的 Peer 节点 P2 上安装智能合约 S5。这很明显，如果应用 A1 或者 A2 想要使用 Peer 节点 P2 上的 S5 来生成交易，节点 P2 就必须安装了智能合约 S5。现在，Peer 节点 P2 有了智能合约和账本的物理的副本，像 P1 一样，它可以生成并接受交易到它的账本 L1 的副本上了。

R2 必须要像 R1 那样批准相同的链码定义才能够使用智能合约 S5。因为链码定义已经被组织 R1 提交到了通道，当 R2 的组织批准了链码定义并且安装了链码包之后，R2 就可以使用链码了。提交的交易只需要发生一次。通道中新的组织批准了通道中其他成员已经同意的链码参数之后就可以使用链码了。因为链码定义的批准是发生在组织级别的，所以 R2 只需要批准链码定义一次，然后就可以将多个节点加入到安装了链码包的通道。然而，如果 R2 想改变链码的定义，那么 R1 和 R2 需要为他们的组织批准一个新的定义，然后其中的一个组织需要将定义提交到通道。

图的简化

这个网络的图表通过将通道连线替换成了连接点的方式进行了简化，连接点显示为一个蓝色的圆圈，里边包含了通道数字。没有任何的信息丢失。这种展现方式更加的可扩展，因为它去除了交叉的连接线。这个让我们能够更清晰地展现更大的网络。我们通过更加关注组件和通道之间的连接点，而不是通道本身的方式实现了这样的简化

添加另一个联盟

引入了组织 R3。我们将会给 R2 和 R3 一个新的独立的应用通道，以便他们互相进行交易。这个应用通道会同之前定义的通道完全分离开来，所以 R2 和 R3 的交易信息会对他们保持良好的隐私性。

组织 R1 和 R2 的联盟 X1，以及组织 R2 和 R3 的联盟 X2。引入联盟 X2 是为了给 R2 和 R3 创建一个新的通道。
新通道只能够由网络配置策略 NC4 中指定的组织比如 R1 或者 R4 来创建，因为只有他们才有相关的权限

添加一个新的通道

让我们使用这个新的联盟定义 X2 来创建一个新的通道 C2。为了帮助加强你对于简单通道符号的理解，会使用两种视觉样式：通道 C1，使用蓝色的圆圈来表示；通道C2，使用红色的连接线表示：

一个使用联盟定义 X2 为 R2 和 R3 的创建的新通道 C2。这个通道具有通道配置 CC2，完全同网络配置 NC4 以及通道配置 CC1 分离。通道 C2 由 R2 和 R3 来管理，他们两个就像 CC2 中的一个策略定义的那样具有相同的权利。R1 和 R4 在 CC2 中是没有任何权利的。

通道 C2 为联盟 X2 提供了一个私有的通信机制。这里，需要注意的是联盟将组织统一到一起的方式就是通道。通道配置 CC2 现在包含了管理通道资源的策略，通过通道C2 来向组织分配管理权限。这由 R2 和 R3 唯一管理，R1 和 R4 在通道 C2 中是没有权力的。比如可以更新通道配置 CC2 来添加新的组织以支持网络的增长，但是这个只能由 R2 或者 R3 来完成。

通道配置 CC1 和 CC2 以及网络配置 NC4 是彼此完全分离的。我们也看到了一个 Hyperledger Fabric 网络的去中心化的特质，一旦通道 C2 被创建后，它是由组织 R2 和 R3 来管理的，独立于网络中的其他元素。通道的策略通常是保持彼此分离的，并且只能由通道中授权的组织来进行改动。

网络和通道配置

网络和通道配置封装了网络成员同意的策略，这提供了对网络资源访问控制的共享参考。网络和通道配置也包含了有关网络和通道组成的一些情况，比如联盟的名字以及它所包含的组织。

添加另一个Peer节点

一次性地将 Peer 节点、它的账本本地副本、智能合约以及客户端应用程序都加进来。

这个图展示了在网络 N 中关于通道 C1 和 C2 的以下内容：客户端应用程序 A1 和 A2 可以使用通道 C1 来同节点 P1 和 P2，以及排序服务 O4 进行通信。客户端应用程序 A3 能够使用 C2 同节点 P3 和排序服务 O4 进行通信。排序服务 O4 可以使用通道 C1 和 C2 的通信服务。通道配置 CC1 应用到了通道 C1 上，CC2 应用到了通道 C2 上。

Peer 节点 P3 连接到了通道 C2，所以它有一个和使用通道 C1 的节点不同的账本 L2。账本 L2 被有效地控制在了通道 C2 中。账本 L1 是完全独立的，它被限制在了通道 C1。这么做是有意义的，通道 C2 的目的是为联盟 X2 的成员提供私有通信，并且账本 L2 是他们的交易的私有存储。

把一个Peer节点添加到多个通道中

网络 N 中关于通道 C1 和 C2 的以下内容：客户端应用程序 A1 能够使用通道 C1 与节点 P1 和 P2 以及排序服务 O4 进行通信。客户端应用程序 A2 可以使用通道 C1 与节点 P1 和 P2 进行通信，以及使用通道 C2 与节点 P2 和 P3 以及排序服务 O4 进行通信。客户端应用程序 A3 能够使用通道 C2 与节点 P3 和 P2 和排序服务 O4 进行通信。排序服务 O4 能够使用通道 C1 和 C2 的通信服务。通道配置 CC1 应用在了通道 C1 中，CC2 应用在了通道 C2 中。

R2 在网络中是一个特别的组织，因为它是唯一一个同时属于两个通道成员的组织！它能够在通道 C1 上跟组织 R1 进行交易，也能够同时使用另外一个通道 C2 来跟组织 R3 进行交易。

通道是一个非常强大的概念，既提供了组织间的分离，又提供了组织间进行合作的机制。总的来说，这个基础设施是由一系列独立的组织来提供的，并且在这些组织间进行共享。

排序服务

善于观察的读者可能已经注意到排序服务看起来像是一个中心化的组件，它最初被用来创建这个网络，然后连接到了网络中的每个通道。

一个多组织的排序服务。排序服务包括排序服务节点 O1 和 O4。O1 是由组织 R1 提供的，O4 是由组织 R4 提供的。网络配置 NC4 中定义了来自 R1 和 R4 的操作者的网络资源权限。

我们能够看到这个排序服务是完全去中心化的，它在组织 R1 和 R4 中运行。网络配置策略 NC4 赋予了 R1 和 R4 对于网络资源相同的权限。

去中心化交易分发

跟作为网络的管理点一样，排序服务同样提供了另外一个关键的设施——交易的分发点。排序服务是一个从应用程序搜集背书过的交易的组件，然后它会把这些交易进行排序并放进区块中，这些区块会被分发到通道中的每个 Peer 节点。在每个这样的提交节点中，交易不管是有效的还是无效的都会被记录下来，并且他们本地账本副本也会更新。

修改策略

Hyperledger Fabric 提供了一个独特的强大的策略来允许网络和通道管理员自己来管理策略的变更！底层的理论是：策略的变更是一个常量，无论它是发生在不同的组织间，还是由外部的监管者加进来的。

网络完全体

我们看到了这个 Fabric 区块链网络包括了两个应用程序通道以及一个排序通道。组织 R1 和 R4 负责排序通道，R1 和 R2 负责蓝色的应用程序通道，R2 和 R3 负责红色的应用程序通道。客户端应用程序 A1 是组织 R1 的元素，CA1 是它的证书颁发机构。注意到组织 R2 的节点 P2 可以使用蓝色的通信设施，也可以使用红色的应用程序通道。每个应用程序通道具有它自己的通道配置，这里是 CC1 和 CC2。系统通道的通道配置是网络配置 NC4 的一部分。

参考文献

超级账本中国技术工作组翻译文档