區塊鏈Hyperledger Fabric是什么？

基礎介紹

Hyperledger fabric——區塊鏈世界的新希望

2015 年 12 月，開源世界的旗艦組織 —— Linux 基金會牽頭，聯合 30 家初始企業成員（包括 IBM、Accenture、Intel、J.P.Morgan、R3、DAH、DTCC、FUJITSU、HITACHI、SWIFT、Cisco 等），共同宣布了超級賬本（Hyperledger）聯合項目的成立。超級賬本項目致力為透明、公開、去中心化的企業級分布式賬本技術提供開源參考實現，并推動區塊鏈和分布式賬本相關協議、規范和標準的發展。項目官方網站為 hyperledger.org ，Hyperledger fabric 是其重要的項目之一。

很多新同學對區塊鏈很多專屬名詞可能不是太了解，所以第一節跟大家先介紹一下Hyperledger fabric 中涉及到的名詞。

名詞介紹：

Anchor Peer – 錨節點錨節點是通道中能被所有對等節點探測、并能與之進行通信的一種對等節點。通道中的每個成員都有一個（或多個，以防單點故障）錨節點，允許屬于不同成員身份的節點來發現通道中存在的其它節點。

Block – 區塊在一個通道上，（區塊是）一組有序交易的集合。區塊往往通過密碼學手段（Hash 值）連接到前導區塊。

Zhu Jiang：區塊是一組有序的交易集合，在通道中經過加密（哈希加密）后與前序區塊連接。

Chain – 鏈chain就是block之間以hash連接為結構的交易日志。peer從order service接收交易block，并根據背書策略和并發沖突標記block上的交易是否有效，然后將該block追加到peer文件系統中的hash chain上。Z

hu Jiang:賬本的鏈是一個交易區塊經過“哈希連接”結構化的交易日志。對等節點從排序服務收到交易區塊，基于背書策略和并發沖突來標注區塊的交易為有效或者無效狀態，并且將區塊追加到對等節點文件系統的哈希鏈中。

Chaincode – 鏈碼鏈碼是一個運行在賬本上的軟件，它可以對資產進行編碼，其中的交易指令（或者叫業務邏輯）也可以用來修改資產。

Channel – 通道通道是構建在“Fabric”網絡上的私有區塊鏈，實現了數據的隔離和保密。通道特定的賬本在通道中是與所有對等節點共享的，并且交易方必須通過該通道的正確驗證才能與賬本進行交互。通道是由一個“配置塊”來定義的。

Commitment – 提交一個通道中的每個對等節點都會驗證交易的有序區塊，然后將區塊提交（寫或追加）至該通道上賬本的各個副本。對等節點也會標記每個區塊中的每筆交易的狀態是有效或者無效。

Concurrency Control Version Check – 并發控制版本檢查（CCVC）CCVC是保持通道中各對等節點間狀態同步的一種方法。對等節點并行的執行交易，在交易提交至賬本之前，對等節點會檢查交易在執行期間讀到的數據是否被修改。如果讀取的數據在執行和提交之間被改變，就會引發CCVC沖突，該交易就會在賬本中被標記為無效，而且值不會更新到狀態數據庫中。

Configuration Block – 配置區塊包含為系統鏈（排序服務）或通道定義成員和策略的配置數據。對某個通道或整個網絡的配置修改（比如，成員離開或加入）都將導致生成一個新的配置區塊并追加到適當的鏈上。這個配置區塊會包含創始區塊的內容加上增量。

Consensus – 共識共識是貫穿整個交易流程的廣義術語，其用于產生一個對于排序的同意書和確認構成區塊的交易集的正確性。

Current State – 當前狀態ledger的current state表示其chain交易log中所有key的最新值。peer會將處理過的block中的每個交易對應的修改value提交到ledger的current state，由于current state表示channel所知的所有最新的k-v，所以current state也被稱為World State。Chaincode執行交易proposal就是針對的current state。

Dynamic Membership – 動態成員Fabric支持動態添加-移除members、peers和ordering服務節點，而不會影響整個網絡的操作性。當業務關系調整或因各種原因需添加-移除實體時，Dynamic Membership至關重要。

Endorsement – 背書Endorsement 是指一個peer執行一個交易并返回YES-NO給生成交易proposal的client app 的過程。chaincode具有相應的endorsement policies，其中指定了endorsing peer。

Endorsement policy – 背書策略Endorsement policy定義了依賴于特定chaincode執行交易的channel上的peer和響應結果（endorsements）的必要組合條件（即返回Yes或No的條件）。

Endorsement policy可指定對于某一chaincode，可以對交易背書的最小背書節點數或者最小背書節點百分比。背書策略由背書節點基于應用程序和對抵御不良行為的期望水平來組織管理。在install和instantiate Chaincode（deploy tx）時需要指定背書策略。

Fabric-caFabric-ca是默認的證書管理組件，它向網絡成員及其用戶頒發基于PKI的證書。CA為每個成員頒發一個根證書（rootCert），為每個授權用戶頒發一個注冊證書（eCert），為每個注冊證書頒發大量交易證書（tCerts）。

Genesis Block – 初始區塊Genesis Block是初始化區塊鏈網絡或channel的配置區塊，也是鏈上的第一個區塊。

Gossip Protocol – Gossip協議Gossip數據傳輸協議有三項功能：

1）管理peer發現和channel成員；

2）channel上的所有peer間廣播賬本數據；

3）channel上的所有peer間同步賬本數據。

Initialize – 初始化一個初始化chaincode程序的方法。

Install – 安裝將chaincode放到peer的文件系統的過程。（譯注：即將ChaincodeDeploymentSpec信息存到chaincodeInstallPath-chaincodeName.chainVersion文件中）

Instantiate – 實例化啟動chaincode容器的過程。（譯注：在lccc中將ChaincodeData保存到state中，然后deploy Chaincode并執行Init方法）Invoke – 調用用于調用chaincode內的函數。

Chaincode invoke就是一個交易proposal，然后執行模塊化的流程（背書、共識、 驗證、 提交）。invoke的結構就是一個函數和一個參數數組。

Leading Peer – 主導節點每一個Member在其訂閱的channel上可以擁有多個peer，其中一個peer會作為channel的leading peer代表該Member與ordering service通信。ordering service將block傳遞給leading peer，該peer再將此block分發給同一member下的其他peer。

Ledger – 賬本A ledger is a channel’s chain and current state data which is maintained by each peer on the channel.Ledger是個channel的chain和由channel中每個peer維護的world state。（這個解釋有點怪）

Member – 成員擁有網絡唯一根證書的合法獨立實體。像peer節點和app client這樣的網絡組件會鏈接到一個Member。

Membership Service Provider – MSPMSP是指為client和peer提供證書的系統抽象組件。

Client用證書來認證他們的交易；peer用證書認證其交易背書。該接口與系統的交易處理組件密切相關，旨在使已定義的成員身份服務組件以這種方式順利插入而不會修改系統的交易處理組件的核心。

Membership Services – 成員服務成員服務在許可的區塊鏈網絡上認證、授權和管理身份。

在peer和order中運行的成員服務的代碼都會認證和授權區塊鏈操作。它是基于PKI的MSP實現。fabric-ca組件實現了成員服務，來管理身份。特別的，它處理ECert和TCert的頒發和撤銷。ECert是長期的身份憑證；TCert是短期的身份憑證，是匿名和不可鏈接的。

Ordering Service – 排序服務或共識服務將交易排序放入block的節點的集合。

ordering service獨立于peer流程之外，并以先到先得的方式為網絡上所有的channel作交易排序。ordering service支持可插拔實現，目前默認實現了SOLO和Kafka。ordering service是整個網絡的公用binding，包含與每個Member相關的加密材料。Peer – 節點一個網絡實體，維護ledger并運行Chaincode容器來對ledger執行read-write操作。peer由Member擁有和維護。

Policy – 策略有背書策略，校驗策略，區塊提交策略，Chaincode管理策略和網絡-通道管理策略。

Proposal – 提案一種針對channel中某peer的背書請求。每個proposal要么是Chaincode instantiate要么是Chaincode invoke。

Query – 查詢對于current state中某個key的value的查詢請求。

Software Development Kit – SDKSDK為開發人員提供了一個結構化的庫環境，用于編寫和測試鏈碼應用程序。

SDK完全可以通過標準接口實現配置和擴展，像簽名的加密算法、日志框架和state存儲這樣的組件都可以輕松地實現替換。SDK API使用gRPC進行交易處理，成員服務、節點遍歷以及事件處理都是據此與fabric通信。目前SDK支持Node.js、Java和Python。

State Database – stateDB為了從Chaincode中高效的讀寫，Current state 數據存儲在stateDB中，包括levelDB和couchDB。

System Chain – 系統鏈包含在系統級定義網絡的配置區塊。

系統鏈存在于ordering service中，與channel類似，具有包含以下信息的初始配置：MSP信息、策略和信息配置。對整個網絡的任何變化（例如新的Org加入或者添加新的Ordering節點）將導致新的配置區塊被添加到系統鏈。

系統鏈可看做是一個channel或一組channel的公用binding。例如，金融機構的集合可以形成一個財團（以system chain表示），然后根據其相同或不同的業務創建channel。

Transaction – 交易Chaincode的invoke或instantiate操作。Invoke是從ledger中請求read-write set；Instantiate是請求在peer上啟動Chaincode容器。

小結：

以上就是我們第一節為大家介紹的區塊鏈的基礎知識，這些可能比較枯燥，但是我們需要對這些名詞和內容進行初步的了解，這好比我們寫代碼需要了解函數名與關鍵詞一樣，只有掌握了這些才能更好的開始我們的工作。