BRI:區塊鏈超級賬本Fabric如何構建？

導語：時至今日區塊鏈技術的應用已被諸多行業熟悉及采用，真正意義上實現了區塊鏈技術對產業的賦能，產業區塊鏈應用也越來越吸引市場的目光，引領著技術發展的新方向。從區塊鏈的本質上來講，可以分為公有鏈、聯盟鏈以及私有鏈三種形式，雖然公鏈的完全去中心化是眾所共同期望的，但在公鏈的環境下運行效率低下，且全網都可接入的公鏈，賬本完全共享，這對很多企業是無法接受的。因此，用于企業與企業之間的聯盟鏈基礎平臺——Hyperledger（超級賬本）運用而生，接入有了準入限制，并且支持多種商業環境的應用。

本文翻譯自行業技術巨頭IBM研究院2016年的一篇研究報告，詳盡闡述了區塊鏈Hyperledger Fabric如何構建這個問題。IBM作為行業技術的先行者及實踐者，早在區塊鏈超級聯盟鏈概念及生態誕生之初即開展了廣泛且深入的探索研究， 即使在今日依然對區塊鏈超級聯盟鏈的課題研究具有深遠的指導意義，讀者可以從無論技術層面還是思維層面領悟IBM研究院對此課題所闡述的含義。

株洲利用區塊鏈技術創新行政審批服務方式:12月17日消息，日前，株洲創新行政審批服務方式，大力推進智慧株洲區塊鏈技術在政務服務領域的應用，“諸事碼”、電子證照兩項區塊鏈應用場景率先“上鏈”，大大提升株洲政務數據共享水平和業務協同效率。區塊鏈不僅能解決“互聯網+政務”的諸多痛點，更能推進“數字政府”建設進入新階段，通過輕觸點對接方式，有助于破除“數據孤島”與“價值孤島”，促進政務服務數據跨部門、跨區域共同維護和利用，支持基于區塊鏈政務服務業務協同。（株洲日報）[2021/12/17 7:45:11]

區塊鏈是一種分布式系統，其所屬的分布系統又被稱為“復制狀態機模型”，即多個節點上從相同的初始狀態開始，執行相同的一串命令，產生相同的最終狀態。區塊鏈中服務維護著一些狀態，而客戶端可以調用轉換狀態和生成輸出的操作。區塊鏈通過分布式協議模擬“可信任的”計算服務，該協議是由互聯網上連接的節點運行。服務呈現或創建一個資產，其中所有節點都有一些權益相關。節點共享運行服務的共同目標，但不一定相互信任。在“無許可”的區塊鏈中，比如比特幣加密貨幣底層的區塊鏈中，任何人都可以操作一個節點，并通過消耗CPU循環參與其中，并演示“工作證明”。另一方面，區塊鏈在“許可”模式控制誰參與驗證和協議；這些節點已經建立了明確的身份并組成了一個聯盟。Swanson的一份報告比較了這兩種模式。

北京經信局副局長：北京建立目錄區塊鏈系統，為數據共享提供支撐:9月19日，2020中關村論壇重大成果發布會在北京舉行，會上發布了北京市大數據標準體系。北京市經濟和信息化局副局長姜廣智表示，北京市大數據標準體系建設的一大亮點是，以目錄鏈為核心，用標準重構數據制定體系。“針對多年來未能從根本上解決的數據共享老大難問題，北京市建立了目錄區塊鏈系統，利用區塊鏈將六十多個部門的職責、目錄以及數據連接在一起，為數據匯聚共享、優化營商環境提供支撐。”（新京報）[2020/9/19]

Hyperledger：超級賬本項目(www.hyperledger.org) 是一個合作創建的企業級項目，由開源的分布式賬本框架和代碼 構成。旨在通過識別和實現跨行業分布式賬本開放標準平臺，推進區塊鏈技術，改變全球范圍內的商業交易方式。Hyperledger是Linux基金會于2016年初成立的一個項目，開始不久即有50多名成員。

聲音 | 中國工程院院士陳純：大力發展國產自主可控的區塊鏈技術平臺，充分體現中國特色:10月31日，中國工程院院士陳純接受采訪時表示，在技術研究上，陳純教授認為積極落實，爭取區塊鏈技術發展主動權，大力發展國產自主可控的區塊鏈技術平臺，充分體現中國特色，而不是完全基于國外開源平臺。除了強化區塊鏈包括聯盟鏈和公有鏈核心技術研究之外，也要努力探索與人工智能、大數據等融合發展。[2019/11/1]

Hyperledger Fabric：Hyperledger Fabric 是一個實現運行智能合約的分布式賬本平臺，利用熟悉和證明技術，采用模塊化架構，允許實施各種可插拔的功能。它是Hyperledger項目中正在孵化的多個項目之一。Hyperledger Fabric的開發者預覽版(稱為“v0.5開發者預覽版”)已于2016年6月發布。

Fabric的分布式賬本協議是由對節點運行的。這種Fabric能區分有兩種類型的節點：驗證節點是網絡上運行共識、驗證交易和維護賬本的節點。另一方面，非驗證節點是作為代理連接客戶端(發出交易)和驗證peer節點。非驗證節點不執行交易，但可以驗證交易。

行情 | 美股區塊鏈概念股普遍收跌:今日美股收盤，美股區塊鏈概念股普遍收跌。柯達收跌1.67%， 埃森哲收跌0.58%， Overstock.com收漲5.22%，Riot Blockchain收跌2.79%，Marathon Patent收跌2.37%，Square收跌0.27%。[2019/6/12]

當前發布Fabric的一些關鍵特性是：

獲批準的有即時確定性的區塊鏈；

運行在Go(golang.org)中執行的任意的智能合約（稱為鏈碼）：

- 將用戶自定義的鏈碼封裝在Docker容器中；

- 系統鏈碼與peer節點運行相同的進程；

共識協議是可插拔的，目前拜占庭容錯共識的實現由PBFT協議支持，提供了一個用于尋址不確定性鏈碼的SIEVE原型，并且協議存根（命名為NOOPS）服務于單個節點上的開發；

動態 | 富達投資欲成為區塊鏈等領域的頭部企業:據pymnts報道，總部位于波士頓的基金公司富達投資已經在區塊鏈技術和其他前沿技術上投入了數十億美元。該公司的高管表示，富達希望被視為英偉達的替代產品，從而推動科技的發展。[2018/10/1]

安全支持通過權威認證（Cas）的TLS證書、注冊證書和交易證書；

RocksDB (rocksdb.org)支持Persistent state（持久狀態）使用鍵值存儲系統；

支持預定義和自定義事件的事件框架；

與fabric接口的客戶端SDK (Node.js)為開發工具包；

支持基礎REST API和CLIs。

在開發人員預覽版中，對非驗證節點的支持是最小的。

架構：驗證節點運行BFT共識協議來執行狀態機可復制機制接受三種交易操作: Deploy transaction（部署交易）：接受用Go編寫的鏈碼(表示為智能合同)作為參數；鏈碼安裝在對等節點上，并準備隨時被調用。Invoke transaction（調用交易）：調用之前通過部署交易安裝的特定鏈碼的交易；參數是特定于交易類型的；鏈碼執行交易，可以相應地讀寫其狀態中的條目，并指示它是成功還是失敗。Query transaction（查詢交易）：從讀取對等節點的持久狀態直接返回進入狀態項；這有可能不能確保線性化。每個鏈碼都可以定義自己的持久狀態，區塊鏈的哈希鏈是計算執行的交易和結果的持久狀態。

通過復制執行鏈碼和給出潛在的BFT共識的錯誤假設來驗證交易，比如，在n個驗證對等節點中，最多f < n/3 可以“說謊”并任意執行，但其他正確執行鏈碼。在PBFT共識之上執行時，鏈碼交易必須是確定的，否則對等節點的狀態可能會發生分歧。有一個模塊化的解決方案可以過濾出明顯發散的非確定性交易，并且已經在SIEVE協議中實現。運行BFT 共識的驗證節點之間的成員關系目前是靜態的需要手動干預。計劃在未來的版本中支持動態更改運行共識的節點集。

由于fabric實現了一個許可的分類賬，因此它包含一個用于身份驗證和授權的安全基礎設施。通過公鑰證書支持注冊和交易授權，通過內加密實現鏈碼的機密性。更準確地說，為了連接到網絡，每個對等節點都需要從注冊CA獲得注冊證書和成員服務的一部分。它授權對等點連接到網絡并獲得提交交易所需的交易證書。交易證書由交易CA頒發，并支持提交交易的對等節點的匿名授權，因為頒發給同一對等節點(即同一注冊證書)的多個交易證書不能相互鏈接。鏈碼和狀態的機密性是通過交易和狀態的對稱密鑰加密提供的，使用特定于區塊鏈的密鑰對所有具有區塊鏈注冊證書的對等方可用。未來版本計劃對加密機制進行擴展，使其具有更詳細的交易和狀態條目的機密性。

區塊鏈的共識協議一直在研究中保持熱度，金融科技初創公司(如tendermint.com, kadena.io)也在討論。Fabric的設計使用了共識的模塊化概念，這與分布式計算中公認的共識概念是一致的。這確保了fabric的區塊鏈相關特性可以獨立于特定的共識協議進行開發。PBFT協議是已經在fabric中實現的第一個共識協議，這是由于其顯著突出在：它受益于近20年系統性研究拜占庭共識的經驗，密切相關知名Viewstamped Replication和Paxos之類的協議，分析了在許多環境中的使用和教科書中的描述。

Hyperledger Fabric是一個用于商業用途的區塊鏈平臺。它是開源的并且基于標準，能夠運行用戶自定義的智能合約，支持強大的安全和身份特征，使用模塊化架構和可插拔的共識協議。

在Hyperledger項目的管理下，Fabric目前正在被積極的開發中。有關Fabric的更多信息，請登錄網站:

github.com/hyperledger/fabric/blob/master/docs/protocol-spec.md

來源：IBM研究院

翻譯：Emily

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