FABRIC:一課讀懂Hyperledger Fabric

HyperledgerFabric

隨著比特幣，以太坊和其他一些衍生技術的普及，區塊鏈，分布式賬本和分布式技術在企業應用的需求也在增長。但是，企業案例還需要一些特殊的性能特征，而這些性能特征是目前公有區塊鏈技術不能提供的。

HyperledgerFabric是一個開源的企業級許可分布式分類帳技術(DLT)平臺，專為在企業環境中使用而設計。

Fabric具有高度模塊化和可配置的架構，可為各種行業用例提供支持，例如銀行、金融、保險、醫療保健、人力資源、供應鏈甚至數字音樂交付，Fabric的應用在未來擁有廣闊的前景。

Hyperledger項目是一個大型的開源項目，希望通過各方合作，共同促進和推進區塊鏈技術在商業應用方面的發展。在組成結構上，包含了很多相關的具體子項目。項目官方地址托管在Linux基金會網站，代碼托管在Gerrit上，并通過GitHub提供代碼鏡像。

Hyperledger項目在管理所屬子項目時采用了一種生命周期的形式，賦予每個項目一個生命周期，方便項目的運行和管理。整個生命周期分為5個階段，分別是提案階段、孵化階段、活躍階段、棄用階段以及最后終止階段。每個項目在開發運行過程中，一個時間點只會對應著一個階段。當然，項目不一定會按照以上階段順序發展，項目可能會一直處于某個階段，也可能會因為一些特殊原因在多個階段之間進行變換。

首爾南區檢察院成立專門調查加密相關犯罪的虛擬資產聯合調查組:金色財經報道，韓國首爾南部地區檢察官辦公室將成立一個\"虛擬資產聯合調查組\"，以調查涉及虛擬貨幣的犯罪。它將獨立于金融和證券犯罪部門，后者目前負責調查南部地區檢察官辦公室的金融犯罪。

據悉，檢察官和金融服務委員會、金融監管局和韓國存款保險公司等相關組織的官員將于本月19日舉行第一次聯席會議，以便在7月初啟動虛擬資產聯合調查組。這是首次在檢察院內成立一個只調查加密貨幣等虛擬資產的組織。[2023/6/14 21:36:08]

目前，Hyperledger項目下共有14個子項目在運行中，詳細信息如下表所示：

Hyperledger子項目

我們重點來關注Fabric，Fabric是一種區塊鏈技術的實現，也是一種基于交易調用和事件的分布式共享賬本技術。比起其他的區塊鏈技術實現，它采用了模塊化的架構設計，支持可插拔組件的開發與使用。其總帳上的數據，由多方參與節點共同維護，并且一旦被記錄，賬本上的交易信息永遠無法被篡改，并支持通過時間戳進行溯源查詢。

與以太坊相比，有以下優勢：

肖風：穩慎前行才能讓Web3在香港行穩致遠:4月12日消息，在“2023香港Web3嘉年華”上，萬向區塊鏈董事長及HashKey Group董事長肖風在發表致歡迎詞時表示，去年10月份香港政府發布虛擬資產政策宣言，今年2月份香港財政預算法案也對Web3有資金上的支持，昨天，香港特首李家超特別出席香港Web3協會成立典禮并致辭，今天也是上海升級的日期，這些都是Web3行業近期的一些“好雨”。發展Web3需要守正創新、穩健前行，適當監管與推動發展雙輪驅動。穩慎前行才能讓Web3在香港行穩致遠，呼吁Web3從業者講好Web3的故事，講好香港的故事。[2023/4/12 13:58:14]

Fabric引入了成員管理服務，因此每個參與者在進入前均需要提供對應的證書證明身份才能允許訪問系統，同時引入多通道多賬本的設計來增強安全性和私密性。

Fabric采用了強大的Docker容器技術來運行服務，支持比以太坊更便捷、更強大的智能合約服務。

Fabric可以支持多語言的合約編寫，例如GO、Java和Node.js。

Hyperledger?Fabric是分布式賬本技術(DLT)的獨特實現，它可在模塊化的區塊鏈架構基礎上提供企業級的安全性、可擴展性以及高性能。當前Fabric的最新版本與最早的v0.6版本相比，在安全、保密、部署、維護、實際業務場景需求等方面都進行了很多改進：

數據：以太坊于1245美元附近存在約3050萬美元鏈上借貸清算額度:2月13日消息，據DefiLlama數據顯示，以太坊于1245美元附近存在約3050萬美元鏈上借貸清算額度。[2023/2/13 12:04:23]

架構設計上的Peer節點的功能分離、多通道的隱私隔離、共識的可插拔實現等。

功能上引入Raft崩潰容錯共識服務、改進可維護性和可操作性、加入私有數據支持等。

Fabric具有以下特性：

身份管理(Identitymanagement)：Fabric區塊鏈是一個許可鏈網絡，因此Fabric提供了一個成員服務(MemberService)，用于管理用戶ID并對網絡上所有的參與者進行認證。在HyperledgerFabric區塊鏈網絡中，成員之間可以通過身份信息互相識別，但是他們并不知道彼此在做什么，這就是Fabric提供的機密性和隱私性。

隱私和保密(Privacyandconfidentiality)：HyperledgerFabric允許競爭的商業組織機構和其他任意對交易信息有隱私和機密需求的團體在相同的許可鏈網絡中共存。其通過通道來限制消息的傳播路徑，為網絡成員提供了交易的隱私性和機密性保護。在通道中的所有數據，包括交易、成員以及通道信息都是不可見的，并且對于未訂閱該通道的網絡實體都是無法訪問的。

Bakkt第三季度凈虧損15億美元:金色財經報道，Bakkt報告第三季度凈虧損15億美元，主要是由于其先前宣布的商譽減值費用。Bakkt第三季度的收入為1290萬美元，比去年同期增長 41%，但低于分析師估計的1410萬美元。?報告顯示，不包括減值費用在內的運營費用為 6000 萬美元，是去年同期報告的近 3000 萬美元的兩倍。?[2022/11/10 12:44:54]

高效的性能(Efficientprocessing)：HyperledgerFabric按照節點類型分配網絡角色。為了提供更好的網絡并發性和并行性，Fabric對事務執行、事務排序、事務提交進行了有效的分離。先于排序之前執行事務可以使得每個Peer節點同時處理多個事務，這種并發執行極大地提高了Peer節點的處理效率，加速了交易到共識服務的交付過程。

模塊化設計(Modulardesign)：HyperledgerFabric實現的模塊化架構可以為網絡設計者提供功能選擇。例如，特定的身份識別、共識和加密算法可以作為可插拔組件插入Fabric中，因此任何行業都可以采用通用的區塊鏈架構，并確保其網絡可跨市場、監管和地理邊界進行互操作。

數據：加密經濟在8個月內損失2萬億美元:金色財經報道，在過去的八個月中，自2021年11月10日以來，比特幣已下跌69%，當時該數字貨幣的價值達到6.9萬美元。在撰寫本文時，整個加密經濟在過去八個月損失超過2萬億美元后變為9836.5億美元。排名前十的主要加密資產（穩定幣除外）的美元價值均下跌超過65%或更多。（news.bitcoin）[2022/7/11 2:04:34]

可維護性和可操作性(Serviceabilityandoperations)：日志記錄的改進以及健康檢查機制和運營指標的加入，使得v1.4版本在可維護行和可操作性上實現了巨大飛躍。新的RESTful運營服務為生產運營商提供三種服務來監控和管理對等節點和共識服務節點運營。

第一種服務使用日志記錄/logspec端點，允許操作員動態獲取和設置對等節點和共識服務節點的日志記錄級別。

第二種服務使用健康檢查/healthz端點，允許運營商和業務流程容器檢查對等節點和共識服務節點的活躍度和健康情況。

第三種服務使用運營指標/metrics端點，允許運營商利用Prometheus記錄來自對等節點和共識服務節點的運用指標。

HyperledgerFabric架構解讀

Fabric主要由3個服務模塊組成，分別是成員服務(MembershipService)、區塊鏈服務(BlockchainService)和合約服務(ChaincodeService)。在邏輯架構圖中，還能看到事件流貫穿三大服務組件間，它的功能是為各個組件的異步通信提供技術支持。

Fabric架構示意圖

通道：在v1.0之后的版本中，Fabric引入了新的通道概念，共識服務上的消息傳遞支持多通道，使得Peer節點可以基于應用訪問控制策略來訂閱任意數量的通道。

Peer節點的子集可以被應用程序指定架設相關通道，指定相同通道的Peer節點組成集合提交該通道的交易，而且只有這些Peer節點可以接收相關交易區塊，與其他交易完全隔離。

Fabric支持多鏈與多通道，即系統中可以存在多個通道以及多條鏈。應用根據業務邏輯決定將每個交易發送到指定的一個或多個通道，不同通道上的交易不會存在任何聯系。

Fabric通道示意圖

私有數據支持：從v1.2開始，Fabric能夠在賬本中創建私有數據集，允許通道上組織的子集能夠認可、提交或查詢私有數據，不用創建單獨的通道就能實現通道上的一組組織的數據向其他組織保密的功能。

私有數據存儲在授權組織的對等節點上的私有狀態數據庫中，能被授權節點上的鏈碼通過gossip協議訪問。共識服務不涉及私有數據，也無法看到它們。

私有數據的哈希值能夠被認可、排序并寫入通道上每個節點的帳本中，可作為交易的證據，用于狀態驗證，還可用于審計。

節點分類：Fabric中多種類型的節點，具體分類和功能介紹如下：

客戶端節點：客戶端是最終用戶操作的實體，它必須連接到某個Peer節點或者orderer節點，與整個區塊鏈網絡進行通信。

CA節點：CA節點接收客戶端的注冊申請，返回注冊密碼用于登錄，以便獲取身份證書。在區塊鏈網絡上所有的操作都會驗證用戶的身份。

Peer節點：每個Peer節點可以擔任如下多種角色：EndorserPeer(背書節點)、LeaderPeer(主節點)、CommitterPeer(記賬節點)、AnchorPeer(錨節點)。

注意：每個Peer節點必定是一個記賬節點，除記賬節點外，它還可以擔任其它一到多種角色，即某個節點可以同時是記賬節點和背書節點，也可以同時是記賬節點、背書節點、主節點，錨節點。

EndorserPeer(背書節點)：所謂背書，就是指特定Peer執行交易并向生成交易提案的客戶端應用程序返回YES/NO響應的過程。只有在應用程序向節點發起交易背書請求時才成為背書節點，其他時候是普通的記賬節點，只負責驗證交易并記賬。

LeaderPeer(主節點)：主節點負責和Orderer排序服務節點通信，從排序服務節點處獲取最新的區塊并在組織內部同步。

CommitterPeer(記賬節點)：負責驗證從排序服務節點接收的區塊里的交易，然后將塊提交(寫入/追加)到其通道賬本的副本。

AnchorPeer(錨節點)：錨節點主要用來同步同一通道中各組織間的信息。

Orderer(排序服務節點)：排序服務節點接收包含背書簽名的交易，對未打包的交易進行排序生成區塊，廣播給Peer節點。

Fabric交易流程示意圖

本課堂內容全部選編自PlatON首席密碼學家、武漢大學國家網絡安全學院教授、博士生導師何德彪教授的《區塊鏈與密碼學》授課講義、教材及互聯網，版權歸屬其原作者所有

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