HyperLedger Fabric架构篇

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调研了一下HyperLedger Fabric的架构，因为它的官网文档并没有及时更新，所以有的内容参考的还是以前版本的文档。

chaincode(可以用Go,java开发)

Fabric1

Ledger

Fabric2
整个区块结构分为文件系统存储的Block结构和数据库维护的State状态，其中state的存储结构是可以替换的，可选的实现包括各种KV数据库（LevelDB，CouchDB等）

node有三种：

  • client或submitting-client：负责向背书人（endorsers）提交实际的事务调用，并将交易提议广播到订阅服务
  • peer：负责提交交易，维持state，有的peer还担任endorser（审查交易合法性，合法则签名）
  • Ordering-service-node or orderer: 负责通信服务

交易的基本工作流程

  1. client创建一个transaction，并根据endorse policy发送给某些endorser peers
  2. peers模拟transaction，并产生认可签名
  3. client收集到足够的peers对transaction的认可，并交给ordering service，orderer会汇总各client递交过来的transaction交易，排序、打包
  4. orderer将交易打包成区块block，然后通知所有commit peer，各peer各自验证结果，最后将区块block记录到自己的ledger账本中

如以下例子所示：
Fabric8

  1. 客户端向其中1个Peer提交Transaction。注意，这里的Client是真正的客户端。而这里的submiting peer，你可以认为是fabric网络的客户端（对客户端来说，这个submiting peer是服务器）

  2. submiting peer把请求给多个endoser模拟执行，然后从每个endoser收集返回结果。也就是图中的步骤 圆圈2,3。在Fabric里面，把这个“模拟执行”的过程，称为“背书”，endoser。 至所以这么叫，是因为如果模拟执行不通过的话，这个Transaction就直接被拒绝了。模拟执行通过，才有机会进入下面的过程，才有机会被区块链网络接受。 所以，“背书”，通俗点讲，就是“告诉整个区块链网络，这个Transaction被我模拟执行过了，有效的，你们要不也试试看？”
    关键点：
    发给几个endoser取决于你的endose poclicy怎么配置的，你配置成只有1个endoser也可以。 注意这里只是“模拟执行”。endoser并不会把结果直接写到worldState里面。

  3. submitting peer 把这个Transaction + 模拟执行的结果发给Ordering Service。也就是图中的步骤 圆圈 4。
    关键点：因为有很多个Client往不同的submit peer发送请求，所以这个Ordering Service会收到多笔的Transaction。Ordering Service会对这些Transaction进行打包，形成Block。

  4. Ordering Service再把这个Block广播给每个Peer(此时，Peer充当了另外1个角色，不是endorser，而是Committer)。所有Committer接受到这个Block，真正写入：把交易加入区块链，同时更新WorldState，也就是分布式账本(Ledger)
  5. 给Client发送Event，通知其交易已被执行。

构建企业级区块链的要素

Fabric4

逻辑架构

Fabric5
竖着来看，分为3大块：

  1. 最左边的，Memship，就是联盟链特有的身份认证相关的内容。比如组织注册，公钥证书发放，交易签名，验证等等。
  2. 中间1块：区块链的基础东西，和比特币、以太坊类似，BlockChain、Transaction、Ledger(分布式账本）、P2P协议。
  3. 最右边1块：智能合约。在以太坊里面，称为Smart Contract，这里换了个名字，叫做ChainCode而已。

0.6运行时架构与1.0运行时架构：
Fabric6
Fabric7
下面这张图，展示了Fabric运行时的架构是什么样子。Fabric采用Go语言开发，通常运行在Docker容器里面，每1个Node对应1个Docker容器。

  1. 这里的application/SDK，并不是指我们通常的APP的客户端。而是整个Fabric网络的调用端，通常是我们的Web应用服务器。
  2. membership服务，就是上图中的注册登记、身份认证。
  3. peer就是区块链网络中说的物理上的node。peer有2个角色（对应2个模块），1个叫Endorser，1个叫Committer。peer上面存的是Ledger(区块链 + WorldState)，存的智能合约ChainCode，然后peer之间、peer和客户端之间，用event通信。
  4. Order-Service 排序服务。

Fabric相对于以太坊，大部分其实很类似（比如peer，peer上面的账本、worldState）。多了2个东西出来，1个是membership（用于注册、身份认证），1个是order service，用于共识算法。

0.6版本和1.0版本运行时架构对比：

  • 分拆Peer的功能，将Blockchain的数据维护和共识服务进行分离，共识服务从Peer节点中完全分离出来，独立为Orderer节点提供共识服务；
  • 基于新的架构，实现多通道（channel）的结构，实现了更为灵活的业务适应性（业务隔离、安全性等方面）
  • 支持更强的配置功能和策略管理功能，进一步增强系统的灵活性和适应性；