家蛙树

Hyperledger Fabric基础之账本

Zealot
区块链
2018-08-24

参考https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/release-1.2/ledger/ledger.html

Ledger记账本是Hyperdger Fabric基础的最后一章。
记账本我们天天都在使用,银行卡,支付宝和微信支付,我们最关心的肯定是账号上的余额了(即资产的当前状态),我想看下昨天我具体花了多少钱花在哪里就需要看交易的流水明细。同理Hyperledger Fabric结构也是类似的,需要记录Asset资产的当前状态和交易的历史。

区块链的账本

区块链的账本包含两部分,world state(世界的状态?整体的状态?)和区块链。

首先是World state 通常使用数据库保存一组账本的当前的状态值,这样就不用遍历所有的交易日志去计算当前的状态值,通常使用key-value键值对表示,状态值可被创建,更新和删除。

其次是区块链,记录着决定world state状态的交易日志。交易的信息会收集起来追加到区块链,一旦写入,就不能修改了。

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World State
World state如上所述,程序和应用更多的时候需要获取账本当前的状态值。

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上面的例子, 有两个车, 第一个车CAR1(key值/键值), 它的值是Audi。而CAR2的值就更完善些, 类型是BMW,红色,归属于Jane。两个车的版本号都是0。

账本的状态用于记录在区块链中共享的应用信息,我们可以编写程序调用链码采访这些状态,例如通过key操作(查增删)。

现实中,World state常用数据库实现,数据库对于读取和存储状态都提供了高效的实现,是不是和no-sql中的couchdb, mongodb有点像 :-)

交易保存了World state的变化,它是有生命周期的, 从应用发起到提交到区块链保存为止。 只是交易必须要足够的背书节点签名之后才可以更新world state.

我们注意到CAR的记录都有版本号,状态值变化,版本号就会增加。交易创建的时候会对应到状态的版本号,如果交易记录打包到区块分发到其它节点,其它节点的账本副本发现对应的状态版本变了, 那么这个交易记录认为是无效的。 这个跟我们实际开发中常用的乐观锁的概念是类似的。

区块链

我们学习下区块链的大体结构。 区块链是交易日志,内部连接的区块,每个区块包含一系列的交易,每个交易代表一个查询或更新world state的操作。

每个区块的头部包含了区块所有交易的哈希值,还有上一个区块头部的哈希值,
有点像链表,这样所有的交易就有序的串起来了,也可以保证数据的安全。即使保存账本的一个节点被篡改了,它不能让其它有正确区块记录的记账节点认同。

实际上,区块链于world state不同,通常不使用数据库保存,通常使用文件保存。这是一个合理的设计选择,因为区块链的数据结构偏向于大量的小操作的集合, 区块链追加数据是最常用的操作,而查询频率不高。

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上图为例, B0是第一个区块,也称为genesis block创世块,没交易记录,只会保存有通道,orderer,peer等信息,后面我们实际部署配置的时候会用到创世块。

区块

(1)区块头部
头部的数字编号,从0开始递增。
当前区块的哈希值,例如下图的CH2
上一块区块的哈希值, 例如PH1

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(2)区块数据段
B2开始保存的都是有序的交易日志。

(3)区块的元数据
包含区块写入的时间戳,证书,公钥,写入者的签名,是否合法的标记位等。

交易
参考下图交易数据的具体结构

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(1)头部
即上图H4, 包含交易必要的元数据,例如对应的链码和版本等。

(2)Sinature签名
上图S4, 由客户端应用创建,使用客户的私钥做签名。

(3)Proposal 提议
上图P4, 封装了应用提供给链码使用的输入参数,链码执行,使用这些入参, 与现有world state一起使用,就能计算出新的world state.

(4)响应
R4, 保存world state改变前后的状态值,作为读写的结合。 这个就是链码的响应,如果后面交易验证通过了,账本就按照响应去更新world state状态值。

(5)Endorsements背书记录
E4, 如之前章节所述,更新交易第一步发起提议后,需要背书节点的签名,就在这里记录了。

World State数据库的选择
Hyperledger Fabric当前支持Level DB和CouchDB.
Level DB适合于简单的key-value键值对,嵌入网络的peer节点进程。
CouchDB适合于复杂些的world state状态要用JSON文档表示的场景,提供了更多的富查询特性,与peer节点进程隔离开。
重要的是,Hyperledger Fabric作为state DB实现的level DB或couchDB都是可插拔的设计, 完全可能用其它的关系型数据库或非关系型数据库实现。

基础完结, 后面我们会通过Hyperledger Fabric的入门例子, 实际操作和配置, 使用Go和Nodejs编写联链码。
再之后估计就是学下更方便些的Hyperledger Composer的方式去开发部署区块链。

但是相信有了前面这些核心基础知识, 后面的学习会相对简单很多。技术原本就是苦中作乐的事情,希望大家多些快乐。

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其他心得
Zealot · 38天前 
对于Fabric的权限和MSP配置这块,可能大家实际部署会给一堆msp目录绕晕,我们回过头来梳理一下。 1.Peer节点如何控制用户的采访权限?我们以first-network为例, 先看下peer0的启动配置docker-compose-cli.yaml。 引用到base/docker-compose-base.yaml peer0.org1.example.com: container_name: peer0.org1.example.com extends: fi
Fabric在半天前发布1.3版本,参考 https://github.com/hyperledger/fabric/releases 介绍下1.3的新特性,参考 https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/release-1.3/whatsnew.html 1.MSP新实现方式,使用身份混合器/Identify Mixer 通过使用零知识证明(zero-knowledge proofs), 可实现身份的匿名和不可连接。 开发环境提供了
Zealot · 88天前 
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Zealot · 52天前 
1.基于Hyperledger Cello Cello的定位是为Fabric提供一个BaaS平台,使用Web UI方便的管理区块链网络,节点和链码。 理想丰满,希望兼容K8s,swarm等多容器,提供了安装网络,简单监控,安装链码,调用等基本功能,可惜bugs一堆,又得兼顾Fabric快速迭代的版本。还有一点,以docker为例,实际Work Node使用remote docker访问模式,需要在Master的管理平台手工输入所有的worker node ip和端口,有些维护
1.Consistency 一致性 一致性是分布式系统需要解决的基础问题,一致性是对外呈现的一致的状态或结果,一致性为什么很重要,举个扫码支付的例子。 小明到商场想玩夹娃娃机,他爸爸扫码支付了10元,娃娃取币机正常情况下需要弹出10个币,假设取币机出了问题,没接收到支付成功的通知,没弹出币就让人抓狂了。两个系统中订单状态不一致了,支付系统认为是支付成功,娃娃取币机认为订单待支付。 1.1一致性模型 一致性的模型定义,只列出一些常见的,一起学习研究。(1)Strict Consist