超級賬本：基本架構及運作機制_ABR

區塊鏈大致可分為公有鏈和聯盟鏈。聯盟鏈是現有中心化商業團體聯盟之間進行商業活動的手段和渠道。

HyperledgerFabric是由IBM牽頭發起的一個代表性的聯盟鏈項目，于15年底移交給Linux基金會維護，成為開源項目。Hyperledger基金會的成員包括IBM，Intel，思科等。

Fabric架構演變

Fabric的架構目前經歷了兩個版本的演進，最初的0.6版本只能被用來做商業驗證，無法被應用于真實場景中。主要原因就是結構簡單，基本所有的功能都集中在peer節點，在擴展性、安全性和隔離性方面有著天然的不足，如圖1所示。在后來推出的1.0正式版中，將peer節點的功能進行分拆，把共識服務從peer節點剝離，獨立為Orderer節點提供可插拔共識服務。更為重要的一個變化就是加入了多通道功能，可實現多業務隔離，因此在0.6版本的基礎上有了質的飛躍。

圖1Fabricv0.6架構

概念術語

Auditability：在一定權限和許可下，可以對鏈上的交易進行審計和檢查。

動態 | 超級賬本支持項目擴展至15個:12月14日，在由互鏈脈搏主辦的IN-CHAIN 2019全球區塊鏈峰會上，超級賬本中國社區經理龍文選介紹了超級賬本的發展。他表示：“除了最早由IBM貢獻的Fabric之外，目前總計有15個項目，包括今年6月接受的第一個公鏈項目BESU、符合中國國密算法的URSA、由華為貢獻的CALIPER等。”除此之外，龍文選還介紹到，超級賬本成立了中國技術工作組TWGC，以及推出了認證服務供應商計劃，首批通過的6家公司為螞蟻金服、眾享比特、埃森哲、紙貴科技、IBM和Chainyard。[2019/12/14]

CertificateAuthority：負責身份權限管理，又叫MemberService或IdentityService。

Chaincode：區塊鏈上的應用代碼，擴展自“智能合約”的概念，支持Go、Node.js等編程語言，運行在隔離的容器環境中。

Orderer：Fabric1.0架構中的共識服務角色，可以對交易進行排序，批量打包，生成區塊，發給Peer節點。一個區塊鏈網絡中有多個Orderer節點，它們共同提供排序服務。排序服務可以通過不同的方式實現，從一個中心化的服務,到分布式協議。

聲音 | 超級賬本楊保華：未來十年區塊鏈技術面臨五大挑戰:在由清華經管學院中國金融研究中心主辦的BAC 2018區塊鏈應用大會上，超級賬本全球技術委員、甲骨文區塊鏈首席架構師楊保華表示，未來十年，區塊鏈技術主要面臨五大挑戰，分別是完備的隱私安全、分布式身份管理、可信的智能合約、增強的互操作性、標準化與規范化。[2018/11/25]

Endorser：Fabric1.0架構中的一類peer節點角色，負責檢驗某個交易是否合法，是否愿意為之簽名背書。

Committer：Fabric1.0架構中的另一類peer節點角色，負責對orderer排序后的交易進行檢查，選擇合法的交易執行并寫入存儲。

EnrollmentCertificateAuthority：負責成員身份相關證書管理的CA。

TransactionCertificateAuthority：負責維護交易相關證書管理的CA。

WorldState：一個鍵值數據庫，用于存放鏈碼執行過程中涉及到的狀態變量。

動態 | 超級賬本吸納六個新成員:據cryptoninjas消息，超級賬本（Hyperledger）新增六個成員。最新加入該社區的普通成員是:CENCON區塊鏈集團、國家農場保險（State Farm Insurance）和Vered信息技術公司（Vered Information Technology.）。準成員是：CPqD、企業以太坊聯盟(EEA)和希臘研究和技術中心(CERTH)成員——信息技術研究所。[2018/10/30]

Fabricv1.0架構

Fabricv1.0的架構如圖2所示。

圖2Fabricv1.0架構

Fabric聯盟鏈中有兩種類型的節點：Peer節點和Orderer節點。Chaincode部署在Peer節點上，它對賬本進行讀寫操作。一個Peer節點可以充當多種角色，如背書者endorser,提交者committer。一個區塊鏈網絡中會有多個Peer節點。

Orderer提供了通向客戶端和Peer節點的共享通信通道。提供了包含交易的消息廣播服務。客戶端可以通過這個通道向所有的節點廣播消息。通道可以向連接到該通道的節點投遞(deliver)消息。

動態 | 霍尼韋爾（Honeywell）宣布加入超級賬本聯盟:據rttnews消息，美國互聯工業企業霍尼韋爾（Honeywell）宣布加入超級賬本聯盟。[2018/9/27]

Orderer服務支持多通道。客戶端和Peer節點可以連接到一個給定的通道，并通過給定的通道發送和接收消息。多通道使得給定的peer集合接收包含相關交易的區塊，從而與其他交易完全隔離，實現數據隔離和保密。如圖3所示，peer1,peer2和peerN訂閱紅色通道，共同維護紅色賬本;peer1和peerN訂閱藍色通道并維護藍色賬本;peer2和peer訂閱黑色通道上，共同維護黑色賬本。

圖3多通道

鏈碼

鏈碼可以認為是Fabric提供的智能合約，是上層應用與底層區塊鏈平臺交互的媒介。

所有的鏈碼都繼承兩個接口，init和invoke。init接口用于初始化合約，在整個鏈碼的生命周期里，該接口僅僅執行一次。invoke接口是編寫業務邏輯的唯一入口，雖然只有一個入口，但是可以根據參數傳遞的不同自由區分不同業務邏輯。合約接口能獲得數據分為三類：合約輸入參數；與狀態數據庫和歷史數據庫交互；與其他合約的交互。

超級賬本宣布將會于2018年12月12-15日在瑞士巴塞爾舉辦2018超級賬本全球論壇:超級賬本（Hyperledger）宣布將會于2018年12月12-15日在瑞士巴塞爾舉辦2018超級賬本全球論壇，論壇的議程將涉及企業區塊鏈，分布式賬本和智能合約等主題，最后一周還將舉辦一場區塊鏈技術黑客馬拉松活動。[2018/1/24]

Fabric1.0交易流程

Fabric上的交易交易分兩種：部署交易和調用交易。

部署交易：把Chaincode部署到peer節點上并準備好被調用，當一個部署交易成功執行時，Chaincode就被部署到peer節點上。

調用交易：客戶端應用程序通過Fabric提供的API調用先前已部署好的某個chaincode中的函數執行交易，并相應地讀取和寫入K-V數據庫，返回成功或者失敗。

如下圖所示，開發者創建客戶端應用和Chaincode，Chaincode被部署到區塊鏈網絡的Peer節點上面。通過Chaincode來操作賬本，當調用一個交易時，實際上是在調用Chaincode中的一個函數方法，令它實現業務邏輯，并對賬本進行get,put,delete操作。客戶端應用提供用戶交互界面，并提交交易到區塊鏈網絡上。Fabric1.0交易流程如下圖所示：

圖4交易流程

客戶端構造交易提案

客戶端應用程序利用任意SDK構造交易提案propose。該提案是一個調用智能合約功能函數的請求，用來確認哪些數據可以讀取或寫入賬本。客戶端把交易提案發送給一個或多個Peer節點，交易提案中包含本次交易要調用的合約標識、合約方法和參數信息以及客戶端簽名等。

背書節點模擬執行交易

背書節點endorser收到交易提案后，驗證簽名并確定提交者是否有權執行操作。背書節點將交易提案的參數作為輸入，在當前狀態K-V數據庫上執行交易，生成包含執行返回值、讀操作集合和寫操作集合的交易結果，這些值的集合、背書節點的簽名和背書結果作為提案的結果返回給客戶端SDK，SDK解析這些信息判斷是否應用于后續的交易。

客戶端把交易發送到共識服務節點

應用程序驗證背書節點簽名，并比較各節點返回的提案結果，判斷提案結果是否一致以及是否參照指定的背書策略執行。客戶端收到各個背書節點的應答后，打包到一起組成一個交易并簽名，發送給Orderers。

共識排序，生成新區塊，提交交易

Orderers對接收到的交易進行共識排序，然后按照區塊生成策略，將一批交易打包到一起，生成新的區塊，調用deliverAPI投遞消息，發送給提交節點。Committer收到區塊后，會對區塊中的每筆交易進行校驗，檢查交易依賴的輸入輸出是否符合當前區塊鏈的狀態，完成后將區塊追加到本地的區塊鏈，并修改K-V狀態數據庫。

補充說明

超級賬本V1.0將執行鏈碼的節點與決定出塊順序的節點相分離。每個peer維護分布式賬本的一個copy，orderers則僅提供共識排序服務，而不必維護賬本的copy。

clients首先要將交易提交給peers的一個子集執行chaincode。必須有足夠多的endorsers背書一致后，clients才將更新后的狀態以及背書簽名等提交給orderers。orderers通過共識協議輸出block的排序。最后，所有的peers再對背書進行驗證。從而：鏈碼的執行可以在共識排序前完成；不需要所有的peers都執行所有的鏈碼。

clients判斷提案結果是否一致主要是為了消除非確定性的影響。這主要是因為交易的執行可能因為種種原因而分叉，如果client發現大多數endorsers的執行結果不一致時，它就會認為該交易的結果是非確定性的，這筆交易也就作廢了。

Fabric的優勢

Fabric采用模塊化架構把交易處理劃分為3個階段：通過Chaincode進行分布式業務邏輯處理和協商；交易排序(orderders)；交易的驗證和提交(committers)。這樣劃分帶來的好處：不同的階段由不同的節點參與，不需要全網的節點都參與。網絡的性能和擴展性得到優化。Peer節點和Orderder節點可以獨立擴展，并可以動態增加。此外，Fabric提供可插拔架構，其共識機制和加密算法均是可插拔的，可以根據實際情況選擇替換。

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