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淺析FabricPeer節點

HyperledgerFabric，也稱之為超級賬本，是由IBM發起，後成為Linux基金會Hyperledger中的區塊鏈項目之一。

Fabric是一個提供分布式賬本解決方案的平台，底層的賬本數據存儲使用了區塊鏈。區塊鏈平台通常可以分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈。公有鏈典型的代表是比特幣這些公開的區塊鏈網路，誰都可以加入到這個網路中。聯盟鏈則有準入機制，無法隨意加入到網路中，聯盟鏈的典型例子就是Fabric。

Fabric不需要發幣來激勵參與方，也不需要挖礦來防止有人作惡，所以Fabric有著更好的性能。在Fabric網路中，也有著諸多不同類型的節點來組成網路。其中Peer節點承載著賬本和智能合約，是整個區塊鏈網路的基礎。在這篇文章中，會詳細分析Peer的結構及其運行方式。

在本文中，假設讀者已經了解區塊鏈、智能合約等概念。

本文基於Fabric1.4LTS。

區塊鏈網路是一個分布式的網路，Fabric也是如此，由於Fabric是聯盟鏈，需要准入機制，所以在網路結構上會復雜很多，下面是一個簡化的Fabric網路：

各個元素的含義如下：

對於Fabric網路，外部的用戶需要通過客戶端應用，也就是圖中的A1、A2或者A3來訪問網路，客戶端應用需要通過CA證書表明自己的身份，這樣才能訪問到Fabric網路中有許可權訪問的部分。

在上面的網路中，共有四個組織，R1、R2、R3和R4。其中R4是整個Fabric網路的創建者，網路是根據NC4配置的。

在Fabric網路中，不同的組織可以組成聯盟，不同的聯盟之間數據通過Channel來隔離。Channel中的數據只有該聯盟中的組織才能訪問，每一個新的Channel都可以認為是一條新的鏈。與其他的區塊鏈網路中通常只有一條鏈不一樣，Fabric可以通過Channel在網路中快速的搭建出一個新的區塊鏈。

上面R1和R2組成了一個聯盟，在C1上交易。R2同時又和R3組成了另外一個聯盟，在C2上交易。R1和R2在C1上交易時，對R3是不可見的，R2和R3在C2上交易時，對R1是不可見的。Channel機制提供了很好的隱私保護能力。

Orderer節點是整個Fabric網路共有的，用來為所有的交易排序、打包。比如上面網路中O4節點。本文不會對Orderer節點進行詳細說明，可以把這個功能理解為比特幣網路中的挖礦過程。

Peer節點表示網路中的節點，通常一個Peer就表示一個組織，Peer是整個區塊鏈網路的基礎，是智能合約和賬本的載體，Peer也是本文討論的重點。

一個Peer節點可以承載多套賬本和智能合約，比如P2節點，既維護了C1的賬本和智能合約，也維護了C2的賬本和智能合約。

為了可以更深入了解Peer節點的作用，先了解一下Fabric整體的交易流程。整體的交易流程圖如下：

Peer節點按照功能來分可以分為背書節點和記賬節點。

客戶端會提交交易請求到背書節點，背書節點開始模擬執行交易，在模擬執行之後，背書節點並不會去更新賬本數據，而是把這個交易進行加密和簽名，然後返回給客戶端。

客戶端收到這個響應之後就會把響應提交到Orderer節點，Orderer節點會對這些交易進行排序，並打包成區塊，然後分發到記賬節點，記賬節點就會對交易進行驗證，驗證結束之後，就會把交易記錄到賬本裡面。

一筆交易是否能成功是根據背書策略來指定的，每一個智能合約都會指定一個背書策略。

Peer節點代表著聯盟鏈中的各個組織，區塊鏈網路也是由Peer節點來組成的，而且也是賬本和智能合約的載體。

通過對上面交易過程的了解可以知道，Peer節點是主要的參與方。如果用戶想要訪問賬本資源，都必須要和peer節點進行交互。在一個Peer節點中，可以同時維護多個賬本，這些賬本屬於不同的Channel。每個Peer節點都會維護一套冗餘賬本，這樣就避免了單點故障。

Peer節點根據在交易中的不同角色，可以分成背書節點（Endorser）和記賬節點（Committer），背書節點會對交易進行模擬執行，記賬節點才會真正將數據存儲到賬本中。

賬本可以分成兩個部分，一部分是區塊鏈，另一部分是CurrentState，也被稱之為WorldState。

區塊鏈上只能追加，不能對過去的數據進行修改，鏈上也包含兩部分信息，一部分是通道的配置信息，另一部分是不可修改，序列化的記錄。每一個區塊記錄前一個區塊的信息，然後連成鏈，如下圖所示：

第一個區塊被稱之為genesisblock，其中不存儲交易信息。每個區塊可以被分為區塊頭、區塊數據和區塊元數據。區塊頭中存儲著當前區塊的區塊號、當前區塊的hash值和上一個區塊的hash值，這樣才能把所有的區塊連接起來。區塊數據中包含了交易數據。區塊元數據中則包括了區塊寫入的時間、寫入人及簽名。

其中每一筆交易的結構如下，在Header中，包含了ChainCode的名稱、版本信息。Signature就是交易發起用戶的簽名。Proposal中主要是一些參數。Response中是智能合約執行的結果。Endorsements中是背書結果返回的結果。

WorldState中維護了賬本的當前狀態，數據以Key-Value的形式存儲，可以快速查詢和修改，每一次對WorldState的修改都會被記錄到區塊鏈中。WorldState中的數據需要依賴外部的存儲，通常使用LevelDB或者CouchDB。

區塊鏈和WorldState組成了一個完整的賬本，WorldState保證的業務數據的靈活變化，而區塊鏈則保證了所有的修改是可追溯和不可篡改的。

在交易完成之後，數據已經寫入賬本，就需要將這些數據同步到其他的Peer，Fabric中使用的是Gossip協議。Gossip也是Channel隔離的，只會在Channel中的Peer中廣播和同步賬本數據。

智能合約需要安裝到Peer節點上，智能合約是訪問賬本的唯一方式。智能合約可以通過Go、Java等變成語言進行編寫。

智能合約編寫完成之後，需要打包到ChainCode中，每個ChainCode中可以包含多個智能合約。ChainCode需要安裝，ChainCode需要安裝到Peer節點上。安裝好了之後，ChainCode需要在Channel上實例化，實例化的時候需要指定背書策略。

智能合約在實例化之後就可以用來與賬本進行交互了，流程圖如下：

用戶編寫並部署實例化智能合約之後，就可以通過客戶端應用程序來向智能合約提交請求，智能合約會對WorldState中數據進行get、put或者delete。其中get操作直接從WorldState中讀取交易對象當前的狀態信息，不會去區塊鏈上寫入信息，但put和delete操作除了修改WorldState，還會去區塊鏈中寫入一條交易信息，且交易信息不能修改。

區塊鏈上的信息可以通過智能合約訪問，也可以在客戶端應用通過API直接訪問。

Event是客戶端應用和Fabric網路交互的一種方式，客戶端應用可以訂閱Event，當Event發生時，客戶端應用就會接受到消息。

事件源可以兩類，一類是智能合約發出的Event，另一類是賬本變更觸發的Event。用戶可以從Event中獲取到交易的信息，比如區塊高度等信息。

在這篇文章中，首先介紹了Fabric整體的網路架構，通過對Fabric交易流程的分析，討論了peer節點在交易中的作用，然後詳細分析了peer節點所維護的賬本和智能合約，並分析了peer節點維護賬本以及peer節點執行智能合約的流程。

文/Rayjun

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目前區塊鏈分為三類，其中混合區塊鏈和私有區塊鏈可視為:廣義私有鏈，公共區塊鏈公共區塊鏈。意味著世界上任何個人或團體都可以發送交易，交易可以由區塊鏈有效確認，任何人都可以參與其共識過程。公共區塊鏈是目前最早的區塊鏈，也是使用最廣泛的區塊鏈。每個比特幣系列的虛擬數字貨幣都以公共的區塊鏈為基礎，世界上只有一個區塊鏈對應這種貨幣。

拓展資料

1.工業區塊鏈行業blockchains:組內多個預選節點指定為記賬員，每個區塊的生成由所有預選節點共同決定(預選節點參與共識過程)，其他接入節點可以參與交易，但不幹擾核算過程(本質上，它是管理簿記，但它成為分布式簿記。多少預先選擇的節點和如何確定每個塊的簿記員成為區塊鏈的主要風險點)，其他任何人都可以通過區塊鏈的開放API進行有限的查詢。私人區塊鏈Private區塊鏈((privateblockchains)):只有區塊鏈的總賬技術用於記賬。它可以是一個公司或個人獨家書面許可的區塊鏈。這個鏈與其他分布式存儲方案沒有太大的不同。目前(2015年12月)，保守的巨頭(傳統金融)想要嘗試私有的區塊鏈，而公共鏈的應用，如比特幣，已經產業化，私有鏈的應用產品還在探索中。區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密演算法等計算機技術的一種新的應用模式。區塊鏈是比特幣的一個重要概念。本質上，它是一個去中心化的資料庫。

2.同時，作為比特幣的底層技術，它是一系列與加密方法相關聯的數據塊。每個數據塊包含一批比特幣網路交易信息，驗證其信息的有效性(防偽)並生成下一個區塊。事實上，區塊鏈這個詞並沒有出現在英文原版的比特幣白皮書中，而是出現在區塊鏈中。在最早的比特幣白皮書中，區塊鏈被翻譯為區塊鏈。這是漢語「區塊鏈」最早出現的時間。國家互聯網信息辦公室於2019年1月10日發布《區塊鏈信息服務管理條例》，自2019年2月15日起施行。從狹義上講，區塊鏈是一種按時間順序組合數據塊的鏈式數據結構，以及由密碼學保證的防篡改和可偽造的分布式分類帳。廣義上講，區塊鏈技術是一種新的分布式基礎設施和計算方法，它使用區塊鏈數據結構來驗證和存儲數據，使用分布式節點共識演算法來生成和更新數據，使用密碼學來確保數據傳輸和訪問的安全性，採用由自動腳本代碼組成的智能契約對數據進行編程和操作。

比特幣P2P網路中的各個節點相互對等，但是根據所提供的功能不同，各節點可能具有不同的分工，每個比特幣節點都是錢包、礦工、完整區塊鏈、網路路由節點的功能集合。

本文試圖對區塊鏈有關技術流派和主流平台進行一個概覽，作為學習區塊鏈技術體系的導覽，意在拋磚引玉，促進區塊鏈開發社區的討論與共識。區塊鏈技術的流派未戰先謀局，你想投入區塊鏈開發這個領域，至少先要搞清楚現在有哪些玩家，各自的主張和實力如何。劃分區塊鏈技術流派並無一定之規，據我所見，或可有以下四種方式：第一是按照節點准入規則，劃分為公有鏈、私有鏈和聯盟鏈。公有鏈的代表自然是比特幣和以太坊，私有鏈則以R3Corda聲名最盛，聯盟鏈的代表作品是Hyperledger名下的Fabric。公有鏈注重匿名性與去中心化，而私有鏈及聯盟鏈注重高效率，而且還往往設置了准入門檻。公有鏈、私有鏈與聯盟鏈之間的這些不同都在技術中有所體現，比如私有鏈和聯盟鏈假設節點數目不大，可以採用PBFT演算法來形成共識。而公有鏈假設有大量且不斷動態變化的節點網路，用PBFT效率太低，只能採用類似抽彩票的演算法來確定意見領袖。這就意味著，私有鏈與聯盟鏈很難變成公有鏈，而用公有鏈來作聯盟鏈或私有鏈雖然容易，卻也並非即插即用。此種差異，學者不可不察。第二是按照共享目標，劃分為共享賬本和共享狀態機兩派。比特幣是典型的共享賬本，而Chain和BigchainDB也應屬此類，這幾個區塊鏈系統在各個節點之間共享一本總賬，因此對接金融應用比較方便。另一大類區塊鏈系統中，各個節點所共享的是可完成圖靈完備計算的狀態機，如以太坊、Fabric，它們都通過執行智能合約而改變共享狀態機狀態，進而達成種種復雜功能。第三是按照梅蘭妮·斯旺所描述的代際演進，將區塊鏈系統分為1.0、2.0和3.0三代。其中1.0支撐去中心化交易和支付系統，2.0通過智能合約支撐行業應用，3.0支撐去中心化的社會體系。比特幣和Chain應屬於區塊鏈1.0系統，而以太坊和Fabric是區塊鏈2.0系統，目前尚無成功的區塊鏈3.0系統出現，不成功的嘗試倒是有那麼一個，就是著名的TheDAO。第四是按照核心數據結構，分為區塊鏈和分布式總賬兩派。區塊鏈這一派在系統中真的實現了一個區塊的鏈作為核心數據結構，而分布式總賬這一派，只是吸取了區塊鏈的精神，並沒有真用一條區塊鏈作為核心數據結構，或者雖然暫時用了，但聲明說吾項庄舞區塊鏈，意在分布式總賬耳，若假以時日，因緣際會，未嘗不可取而代之也。主流區塊鏈技術平台了解流派劃分，仍是只能用來指點江山，吹牛論道，要動手，總要有個切入點。區塊鏈貨幣據說已經有上千個了，但值得關注的技術平台大概只有數十個，而如果要進入區塊鏈開發領域，打下一個好基礎，練出一身好功夫，撈到幾個好offer，則值得深入研究學習的平台，屈指可數。首先當然是比特幣。比特幣作為區塊鏈的第一個也是目前為止最成功、最重要的樣板工程，已經上線運行了八年多，本身沒有發生任何嚴重的安全和運維事故，其穩定與強悍堪稱當代軟體系統典範。比特幣BitcoinCore是一個代碼質量高、文檔良好的開源軟體，從學習區塊鏈原理、掌握核心技術的角度來說，BitcoinCore是最佳切入點，能夠學到原汁原味的區塊鏈技術。當然，BitcoinCore是用C++寫的，而且用了一些C++11和Boost庫的機制，對學習者的C++水平提出了較高的要求。學習比特幣平台開發還有一個優勢，就是可以對接繁榮的比特幣技術社區。目前圍繞比特幣進行改進和提升的人很多，人多力量就大，諸如隔離驗證、閃電網路、側鏈等比較新的想法和技術，都率先在比特幣社區里落地。比如側鏈技術的主要領導者Blockstream是由密碼學貨幣元老AdamBack領銜的，而Blockstream是BitcoinCore最大的貢獻者之一，所以一些有關側鏈的技術在比特幣社區里討論最充分。但比特幣作為一個典型的區塊鏈1.0系統，是不是支撐其他類型區塊鏈應用的最佳技術平台，存在很大的爭議。另外，也不是所有人都有能力和必要精通區塊鏈底層技術。所以對那些急於沖到區塊鏈領域里做（quān）事（qián）的人來說，可能更直截了當的學習目標是以太坊和HyperledgerFabric。在以太坊上面用Solidity進行的智能合約開發是切入區塊鏈開發最簡單的方式，沒有之一。以太坊的理想非常宏大，由於配備了強大的圖靈完備的智能合約虛擬機，因此可以成為一切區塊鏈項目的母平台，是馱住整個區塊鏈世界的大烏龜。在以太坊上開發一個類似比特幣的加密貨幣，是一個不折不扣的小目標。一般有經驗的開發者在文檔指導下，半天到一天即可入門。問題在於，入門以後又如何？靠寫Solidity是否就可以包打天下？這是大大存疑的。我們也可以反過來說，如果以太坊+Solidity是區塊鏈的終極解決方案，那麼怎麼還會出現那麼多區塊鏈技術門派呢？特別是，以太坊似乎並沒有給現實世界中巨型的中心化組織們留下一條活路，這種徹底不妥協的革命態度有可能也成為以太坊推廣的障礙。當前以太坊項目的開發進展並不順利。一個比較突出的問題是項目過多，力量分散，導致項目質量參差不齊。但盡管如此，跟其他區塊鏈2.0平台相比，以太坊提供的開發環境是最簡單最完善的。初學區塊鏈的人絕對有必要學習以太坊，從而對區塊鏈和智能合約建立起一個最「正宗」的認識。主流區塊鏈技術平台的第三支就是Fabric，它是Hyperledger的第一個也是最知名的孵化項目。Fabric最早來自IBM的OpenBlockchain項目，到2015年11月，IBM將當時已經開發完成的44,000行Go語言代碼交給Linux基金會，並入Hyperledger項目之中。在2016年3月一次黑客馬拉松中，Blockstream和DAH兩家公司將各自的代碼並入OpenBlockchain，隨後改名為Fabric。到目前為止，Fabric與Intel提供的SawtoothLake並列為Hyperledger的一級孵化項目，但前者得到的關注遠超後者。從技術角度來說，Fabric思路不錯，重點是滿足企業商用的需求，比如解決交易量問題。眾所周知，比特幣最大的短板是它每秒鍾7個交易的上限，完全無法滿足現實需要。而Fabric目標是實現每秒鍾10萬交易，這個量接近剛剛過去的雙十一交易量瞬時峰值，完全可以滿足正常條件下的行業級應用。Fabric用Go語言開發，也提供多種語言的API。特別值得一提的是，Fabric比較充分地運用了容器技術，比如其智能合約就運行在容器當中。這也是Go語言帶給Fabric的一項福利，因為Go語言靜態編譯部署的特徵很適合開發容器中的程序。Fabric還有一些特點，比如其membership服務可以設置節點准入審查，這是典型的聯盟鏈特徵。再比如其共識演算法是可定製的。Fabric的短板是體系較為復雜，雖有文檔，但缺少經驗的開發者學習起來障礙比較大。然而由於其定位清楚，迎合了不少企業的心態，所以已經有多家機構在基於Fabric秘密研發行業內的聯盟鏈項目。

㈡ 在網路上有團隊在叫大家購買ISCM區塊鏈幣，說是國家發行的，請問那位朋友知道是不是真的

目前來說，打著國家發行的，基本上都是傳銷。

加上區塊鏈三個字，就是用區塊鏈傳銷，加上紅酒，就是用紅酒傳銷，就這么簡單。