Hyperledger区块链权限 区块链权限管理系统

一、浅谈Hyperledger Fabric架构原理

浅谈Hyperledger Fabric架构原理

Hyperledger Fabric是由IBM公司主导开发的面向企业级客户的开源项目，旨在提供一个高效、安全且灵活的区块链开发框架。以下是对Hyperledger Fabric架构原理的浅谈。

一、Hyperledger Fabric概述

Hyperledger Fabric是一个私有链/联盟链的开发框架，其网络中的节点必须经过授权认证后才能加入，从而避免了像比特币和以太坊这类公有链中的POW（工作量证明）资源开销，大幅提高了交易处理效率，满足企业级应用对处理性能的诉求。为了满足灵活多变的应用场景，Hyperledger Fabric采用了高度模块化的系统设计理念，将各个功能模块进行分离部署，实现了模块的插件式管理。

二、基本概念

Ledger：账本，节点维护的区块链和状态数据库。World state：世界状态，经过数次交易后最新的键值对，表示当前区块链网络中的状态。Channel：通道，私有的子网络。通道中的节点共同维护账本，实现数据的隔离和保密。每个channel对应一个账本，由加入该channel的peer维护，一个peer可以加入多个channel，维护多个账本。Org：Orginazation，管理一系列成员的组织。一个channel内可以有多个组织。Chaincode：链码，运行在节点内的程序，提供业务逻辑接口，对账本进行查询或更新。Endorse：背书，指一个节点执行了一个交易并对结果进行签名后返回响应的过程。背书是交易有效性的重要保证。Ordering Service：排序服务，将交易排序后放入区块中，并广播给网络各节点。排序服务是Hyperledger Fabric中实现共识的关键组件。PKI：Public Key Infrastructure，一种遵循标准的利用公钥加密技术为电子商务的开展提供一套安全基础平台的技术和规范。PKI在Hyperledger Fabric中用于身份认证和加密通信。MSP：Membership Service Provider，成员管理服务。基于PKI实现，为网络成员生成证书，并管理身份。MSP是Hyperledger Fabric中实现身份认证和权限管理的基础。

三、Hyperledger Fabric的共识算法

在所有peers中，交易信息必须按照一致的顺序写入账本（区块链的基本原则）。Hyperledger Fabric采用了更加灵活、高效的共识算法，以适应企业场景下对高TPS（每秒交易数）的要求。目前，Hyperledger Fabric有三种交易排序算法可以选择：

SOLO：只有一个order服务节点负责接收交易信息并排序，这是最简单的一种排序算法，一般用在实验室测试环境中。SOLO属于中心化的处理方式。Kafka：Apache的一个开源项目，主要提供分布式的消息处理/分发服务。Hyperledger Fabric利用Kafka对交易信息进行排序处理，提供高吞吐、低延时的处理能力，并且在集群内部支持节点故障容错。SBFT：简单拜占庭算法，相比于Kafka，提供更加可靠的排序算法，包括容忍节点故障以及一定数量的恶意节点。目前，Hyperledger Fabric社区正在开发该算法。

四、交易流程

Hyperledger Fabric的经典交易流程包括以下几个步骤：

发送交易提案：客户端发送交易提案（Proposal）到背书节点，提案中包含交易所需参数。模拟执行交易提案：背书节点会调用链码模拟执行交易提案，这些执行不会更新账本。每个执行都会产生读写集（RWsets），即交易中记录的主要内容。返回提案响应：背书节点会对读写集进行背书签名，生成提案响应（Proposal response）并返回给应用程序。交易排序：应用程序根据接收到的提案响应生成交易，并发送给排序服务节点。排序服务打包一组交易到一个区块后，分发给各记账节点。交易验证并提交：每个节点会对区块中的所有交易进行验证，包括验证背书策略以及版本冲突验证（防止双花）。验证不通过的交易会被标记为无效。验证通过后，节点将读写集更新到状态数据库，将区块提交到区块链上。通知交易结果给客户端：各记账节点通知应用程序交易的成功与否，交易完成。

以下是Hyperledger Fabric交易流程的图示：

五、总结

Hyperledger Fabric作为一个面向企业级客户的开源区块链项目，通过高度模块化的系统设计、灵活的共识算法以及高效的交易流程，为企业级应用提供了强大的支持。其架构原理体现了区块链技术在企业级应用中的独特优势和潜力，为区块链技术的广泛应用奠定了坚实的基础。

二、【Fabric | 区块链 | Part 1】Hyperledger Fabric 环境部署

Hyperledger Fabric环境部署指南

一、准备工作

开启虚拟机服务

在Windows的“程序与功能”中开启Hyper-V和虚拟机平台，并重启计算机。

安装VMware和Ubuntu

安装VMware Workstation或VMware Player。

创建一个新的虚拟机，安装Ubuntu 20.04 LTS Server版，安装过程中不要安装任何额外的软件。

二、配置Ubuntu环境

更换清华镜像源

编辑/etc/apt/sources.list文件，将原有的镜像源替换为清华大学的镜像源。

取消更新并重启Ubuntu。

设置VM静态IP

在VMware中设置虚拟网卡为NAT模式。

配置Windows的VMnet8网卡。

在Ubuntu中设置静态IP地址。

设置VM自动启动和共享

在VMware中设置虚拟机为开机自动启动和自动挂起。

关闭Ubuntu的自动更新。

SSH设置

设置root账户密码。

安装SSH服务并配置SSH配置文件，允许root登录和密码认证。

生成SSH密钥并重启SSH服务。

三、安装和配置Docker

添加Docker阿里云镜像加速

登录阿里云容器镜像服务获取加速地址。

编辑/etc/docker/daemon.json文件，添加阿里云镜像加速地址。

安装Docker

将官方Docker库的GPG公钥添加到系统中。

将Docker库添加到apt源中。

更新apt库列表并安装docker-ce。

启动Docker服务并将当前用户添加到docker组中。

安装docker-compose并验证安装版本。

四、安装和配置Golang

安装Golang

下载并解压Golang安装包到/usr/local目录。

配置Golang环境变量，包括GOROOT、GOPATH和PATH。

Golang镜像源加速

设置Golang的模块支持和代理镜像源。

五、安装其他软件

使用apt安装python3、nodejs和npm。

六、部署Fabric环境

下载并解压Fabric安装包

在Project目录下创建fabric目录，并下载Fabric CA和Fabric的安装包进行解压。

配置Fabric环境变量

编辑~/.bashrc文件，添加Fabric相关的环境变量。

验证Fabric配置

执行Fabric相关的命令（如configtxgen、cryptogen等）验证配置是否成功。

七、安装Docker镜像

执行bootstrap.sh脚本安装Fabric所需的Docker镜像。

八、环境测试

克隆fabric-samples仓库

克隆fabric-samples仓库并切换到指定的版本分支。

配置测试网络

复制Fabric的bin和config目录到fabric-samples中。

配置测试网络脚本的权限和执行环境。

启动测试网络

重启Docker服务。

执行network.sh脚本创建测试网络、通道和部署链码。

测试智能合约

设置相关的环境变量。

调用已部署的智能合约进行查询测试。

停止测试网络

执行network.sh down脚本停止测试网络。

九、按照官方文档进行测试

根据Hyperledger Fabric的官方文档进行进一步的测试和验证。

通过以上步骤，您可以成功部署Hyperledger Fabric环境，并进行基本的测试。如果在部署过程中遇到任何问题，请查阅官方文档或寻求社区的帮助。