比特币不能在中国流通:Fabric 架构和概念

  基本架构

  fabric构建的区块链网络是一个分布式系统,包含了一些逻辑节点,这些逻辑节点各司其职,完整的执行着交易的发起,验证,账本状态更新,一致性等功能。

  主要概念

  chaincode

  chaincode是一个按照一定规范实现的应用程序,运行于容器中,chaincode可以被安装到peer上,应用程序(客户端)通过发起交易请求,endsorerpeer执行chaincode并进行签名,经过orderer的验证后,下发到对应的channel中,对账本进行更新。

  交易

  fabric中的交易分为两种,一是发布chaincode到peer的deploytransaction,二是chaincode的执行,称为invoketransaction;其实还可能存在querytransaction(v1版本加入)和cross-chaincodetransaction(v1之后的版本会加入),不过不在本文讨论范围内。

  MembershipServiceProvider

  由于fabric提供了权限控制,因此,对于peer和client来说,对于交易的结果和交易本身,都需要进行授权,这个组件是一个抽象的接口,它定义了提供权限控制的一系列标准,对于不同的网络,可以通过注入不同的实现来实现自己的认证授权机制。

  Member

  member是fabric中最粗的逻辑单位,一个member可以类比于一个参与该交易网络的组织,例如在电商网络中,京东,淘宝都是一个member,这个member包含自己的rootCA,自己的集群用于维护账本。

  区块链的结构

  状态

  整个区块链的状态可以看作是一个versionedKVS(带有版本的key-valuestore,类似于git仓库),这些kv通过chaincode(智能合约)进行更新,它只提供了put和get方法,所有的状态变更都有日志记录。

  

  账本

  如上所述,区块链的账本,其实就是其KVS模型的当前状态。并且账本会记录所有的成功或失败的交易请求。账本的修改都来自于orderer下发的事件,其中包含了打包好的block,这些block中,既包含成功的交易,也包含失败的交易,经过排序后形成一个顺序存储的结构保存在block中,而账本(区块链)就是这样一个一个block首尾相连所形成的数据集合。

  分布式账本

  前文提到了,所有的node上,都会存在一个当前账本(或子集)的副本,是否是子集,取决于该节点所在的组织(organization)是否能看到所有的交易信息。而最全的账本,是在orderernode上,称之为ordererledger,而存在于peernode上的账本,则称之为peerledger,peer还在本地维护了一个bitmap,用于标记ledger中哪些交易是invalid的,而ordererledger则主要作为(peerledger的)容错和高可用而存在。

  node

  fabric1.0中,定义了三种node,分别是:

  client

  peer

  orderer

  client

  client模拟的是交易网络中的普通用户,普通用户连接到某个peer上,调用注册在该peer上的某个chaincode,从而完成对账本的更新

  peer

  peernode通过channel和orderernode建立了一种发布/订阅的关系,ordererservice会把其关心的息发通过channel发送给peernode,peer接收到这些交易后,就会更新本地账本(peerledger)的状态,peer可以说是fabric网络中最基本的节点,所有的账本和智能合约都存储在其中,同时,anchorpeer负责某个org在某个网络中的代表,而leadpeer则是本org的所有peer的首脑,order通过peer将数据的更新扩散到org

  orderer

  由于fabric是一个分布式系统,因此每个node上都存储着一个账本,而当各个节点要对账本状态的修改时,必须有一个机制保证所有的这些CUDR操作的一致性,这就是ordererservice,ordererservice由一些orderernode组成,将所有提交的交易进行排序,验证,然后分发给对这个交易感兴趣(订阅了某个channel)的member(organization),使副本和原始账本保持一致。

  ordererAPI

  broadcast(blob):客户端使用这个API来发起一次提交请求,该消息blob会被endsor,然后将其结果发送给orderer

  deliver(seqno,prevhash,blob):当ordererservice验证了某个交易是有效性的(valid)后,会使用该API分发消息到对应的channel,所有订阅了这个channel的peer都会收到这个deliver消息,消息包含一个正整数序列号(seqno),前一个blob的hash值和blob消息体的

  orderer特性

  一言以蔽之,orderer有如下几个特性

  一致性:经过ordererdeliver的交易,seqno一定时,blob和prevhash都一样

  hash链的完整性:对于deliver(seqno,hash0,blob0)和deliver(seqno-1,hash1,blob1),HASH(seqno-1,hash1,blob1)==hash0

  不会凭空创造交易:每一次deliver,都是由于一次boardcast产生的。

  不会缺失交易:如果一个deliver(seqno,hash,blob)已经发生,那么一定有deliver(seqno-1,hash0,blob0)...deliver(0,default-hash,blob)

  不会重复交易:如果产生了两次boardcast(blob),boardcast(blob1),则deliver(seqno1,hash,blob1)和deliver(seqno,hash0,blob)中,seqno1==seqno,

  hash==hash0,blob==blob1

  channel

  channel可以理解为一个独立的交易网络,每一个channel都维护着自己的账本,也可以理解为,一个账本对应了一个channel,这个channel中的账本的状态由所有订阅了该channel的member(organization)维护

  更多概念可以参考glossary

  结论

  总的来说,fabric的交易网络可以如下图所示:

  

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