Hyperledger Fabric 分享文档

关于超级账本

Fabric 项目介绍

IBM 发起,Linux基金会托管
企业级联盟链基础设施
可插拔的共识机制(solo, kafka ....)
多链接多通道隔离(1.0 以后)

Fabric 系统架构

系统架构

网络拓扑

客户端(应用程序/SDK/命令行工具) 此节点不能独立存在，必须连接到Peer或者Orderer节点才能发挥作用，比如连接到Peer进行交易模拟执行，连接到Orderer节点进行通道创建
Peer(Anchor/Endorser/Committer)
- Anchor 组织中的锚节点（主节点），一个组织内只有一个，唯一与Orderer进行通信的节点，如果宕机下线则选举新的锚节点
- Endorser 背书节点，模拟交易执行，对执行结果签名背书，为交易做担保。背书节点不是一个固定的节点类型，他是与fabric的智能合约绑定的，每一个智能发布在区块链的时候，都会设置专门的背书策略。指定交易由哪些节点背书之后才是有效的。
- Committer 每一个Peer节点都是 Committer ，用于验证从Orderer收到的区块，验证区块和交易的有效性。验证完成后记录到本地，如果交易有效则同时更改状态数据。
Orderer 排序好的交易打包为区块分发，solo模式只有一个节点开发测试使用，使用Kafka，每个Orderer都是Kafka的生产者和消费者。目前这两种排序都不支持拜占庭容错，PBFT 暂未实现(最新1.4)
CA(可选)

交易读写集

交易模拟 -> 读写集(RWSet)
- 读集：读取的已提交的状态键（值）
- 写集：将要更新的状态键值对
- 写集：状态键值对删除标记
- 写集：多次更新以最后一次为准
- 版本号：二元组（区块高度，交易编号）

多通道数据隔离（下图所示）

image.png

一组业务逻辑创建一个通道，各个组织可以订阅自己需要的通道，任何发往该通道的交易都会发往该节点，通道之间相互隔离，但是每个组织可以选择多个通道

账本存储

世界状态
- 交易执行后的所有键的最新值
- 显著提升链码执行效率
- 状态是所有交易日志的快照，可随时重构
- LevelDB or CouchDB 可以在每次启动时切换不同的DB
历史数据索引（可选）
- 某键在某区块的某条交易中被改变
- 只记录改变动作，不记录具体改变
- 历史读取->历史数据索引 + 区块读取
- LevelDB 组合键

区块存储

区块以文件块形式存储（blockfile_xxxx）
文件块大小（硬编码）
账本最大容量：64M * 1000000

关于读写集与指令集的比较

fabric使用读写集的原因：因为fabric的交易是分阶段的，交易模拟负责执行，交易验证负责验证
优点：交易模拟时可以并发执行速度快，交易验证时简单
缺点：存储占用空间大，比如对一个数据+1，指令集存储+1指令，而读写集存储+1之后的值

同时读写集的缺点引发了账本裁剪等问题

Fabric 智能合约

Fabrice 应用层基石（中间件）
独立的Docker执行环境
背书节点gRPC连接（只有背书节点才运行链码）
生命周期管理
- 打包(智能合约代码编译)
- 安装(打包好的文件传输到背书节点)
- 实例化
- 升级
- 交互

交互流程

智能合约交互

超级账本是一个明星项目，可以看到参与者有开源界顶级组织Linux基金会，以及商业界的顶级机构IBM、Inter... 等公司，其中IBM是贡献最多的，我们这次主要也是IBM的项目Fabric。因为大家都是做公链，炒币过来的，所以这里需要说明一下，喜欢以价值互联网标榜的公链不同，hyperledger是一个联盟链，核心目的是（建立信任、责任和透明度，同时简化业务流程和法律限制），在这里面发币成为了次要的东西，所以这个正真顶级开发阵容的区块链，在链圈不怎么被炒币的人关注。
因为没有币不够性感~

交易读写集

身份：主要是身份验证，有节点证书，和用户证书，每套证书又包含通信证书，签名证书，ca证书等

账本：主要是区块查询，可以通过区块号，hash，交易id 等为索引进行查询，依据通道或者账本的信息，不同通道是不同文件夹存储，世界状态中是按照通道名进行组合key划分

交易：修改区块链数据，交易背书后被提交到排序节点，再到排序节点再打包区块全网分发

智能合约：函数声明，交易是函数调用

成员服务：提供证书，用于交易加密，签名 等
共识服务：三阶段 背书交易提案，排序节点排序，区块广播

告诉区块链，读了什么，写了什么，删除了什么


读写集验证：只和读集有关于写集无关
世界状态：(k1,1,v1) (k2,1,v2) (k3,1,v3) (k4,1,v4) [key, value, version]

交易1: Write(k1, v1`), Write(k2, v2`)
交易2: Read(k1), Write(k3,v3`)
交易3: Write(k2, v2``)
交易4: Write(k2, v2```), Read(k3)
交易5: Write(k5, v5), Read(k4)