區塊鏈:區塊鏈超級賬本Fabric如何構建？_FAB

導語：時至今日區塊鏈技術的應用已被諸多行業熟悉及采用，真正意義上實現了區塊鏈技術對產業的賦能，產業區塊鏈應用也越來越吸引市場的目光，引領著技術發展的新方向。從區塊鏈的本質上來講，可以分為公有鏈、聯盟鏈以及私有鏈三種形式，雖然公鏈的完全去中心化是眾所共同期望的，但在公鏈的環境下運行效率低下，且全網都可接入的公鏈，賬本完全共享，這對很多企業是無法接受的。因此，用于企業與企業之間的聯盟鏈基礎平臺——Hyperledger（超級賬本）運用而生，接入有了準入限制，并且支持多種商業環境的應用。

本文翻譯自行業技術巨頭IBM研究院2016年的一篇研究報告，詳盡闡述了區塊鏈Hyperledger Fabric如何構建這個問題。IBM作為行業技術的先行者及實踐者，早在區塊鏈超級聯盟鏈概念及生態誕生之初即開展了廣泛且深入的探索研究， 即使在今日依然對區塊鏈超級聯盟鏈的課題研究具有深遠的指導意義，讀者可以從無論技術層面還是思維層面領悟IBM研究院對此課題所闡述的含義。

經濟日報：充分利用區塊鏈等推動金融產品和服務創新應用:4月30日，經濟日報刊文“完善金融支撐體系 保障中小企業創新發展”。文章表示，要想更好滿足中小企業融資需求，進一步推動中小企業發展，就要從解決金融服務理念、執行機制、服務路徑、服務產品等問題入手，通過調整供給結構、做好增量改革、優化資源配置、完善擔保體系、因地因情制宜、完善治理體系，建立完善全方位、多層次的金融支撐體系，從而有效保障中小企業創新發展。做好增量改革，加快推出有利于中小企業創新的金融產品。要充分利用大數據、區塊鏈等技術手段，推動金融產品和服務創新應用，解決信息不對稱問題，增加服務供給效率。[2020/4/30]

區塊鏈是一種分布式系統，其所屬的分布系統又被稱為“復制狀態機模型”，即多個節點上從相同的初始狀態開始，執行相同的一串命令，產生相同的最終狀態。區塊鏈中服務維護著一些狀態，而客戶端可以調用轉換狀態和生成輸出的操作。區塊鏈通過分布式協議模擬“可信任的”計算服務，該協議是由互聯網上連接的節點運行。服務呈現或創建一個資產，其中所有節點都有一些權益相關。節點共享運行服務的共同目標，但不一定相互信任。在“無許可”的區塊鏈中，比如比特幣加密貨幣底層的區塊鏈中，任何人都可以操作一個節點，并通過消耗CPU循環參與其中，并演示“工作證明”。另一方面，區塊鏈在“許可”模式控制誰參與驗證和協議；這些節點已經建立了明確的身份并組成了一個聯盟。Swanson的一份報告比較了這兩種模式。

隨著區塊鏈等新技術的快速發展，銀行認識到金融科技在未來銀行業中所起到的作用:日前，據零壹智庫發布的《商業銀行科技戰略案例庫》顯示，股份制銀行紛紛將金融科技提升到總戰略高度，加大自身科技投入的同時，也在不斷擴大“朋友圈”，通過與科技公司在人工智能、5G技術、區塊鏈等方面的合作，促進銀行的數字化轉型進程。隨著人工智能、區塊鏈等新技術的快速發展，銀行已經充分認識到金融科技在未來銀行業商業模式顛覆中所起到的決定性作用，因此各行開始逐漸將金融科技從業務保障的輔助角色提升到業務引領的戰略地位。[2020/4/1]

Hyperledger：超級賬本項目(www.hyperledger.org) 是一個合作創建的企業級項目，由開源的分布式賬本框架和代碼 構成。旨在通過識別和實現跨行業分布式賬本開放標準平臺，推進區塊鏈技術，改變全球范圍內的商業交易方式。Hyperledger是Linux基金會于2016年初成立的一個項目，開始不久即有50多名成員。

動態 | 盧森堡財政部長暗示該國對Ripple區塊鏈技術感興趣:據Today's Gazette消息，盧森堡財政部長Pierre Gramegna近日暗示該國可能將接受Ripple區塊鏈技術。Pierre Gramegna在推特分享自己和Ripple執行主席和聯合創始人Chris Larson的合影，“與Chris Larson極好地交換了意見。期待Ripple在盧森堡和歐洲的進一步發展”。 在另一次更新中，他透露了該部對加密貨幣和區塊鏈技術的興趣。“與IMFNews副總法律顧問Ross Leckow以及LU咨詢委員會成員Nasir Zubairi就金融技術、區塊鏈和加密資產的法律和監管框架進行了良好的意見交流”。 此外，盧森堡大學確認參與了Ripple資助的區塊鏈大學研究計劃。[2019/4/15]

Hyperledger Fabric：Hyperledger Fabric 是一個實現運行智能合約的分布式賬本平臺，利用熟悉和證明技術，采用模塊化架構，允許實施各種可插拔的功能。它是Hyperledger項目中正在孵化的多個項目之一。Hyperledger Fabric的開發者預覽版(稱為“v0.5開發者預覽版”)已于2016年6月發布。

聲音 | 瑞士聯邦委員會：現行金融法應適用于區塊鏈產業，但需進行調整:據cointelegraph報道，瑞士聯邦委員會（聯邦參議院）表示，該國現行的金融法適合區塊鏈行業，但需要進行具體調整。政府在12月14日公布的聯邦財政部（FDF）官方聲明中提出了幾項修正案。據悉，在12月7日的一次會議上，聯邦參議院通過了一份關于金融部門區塊鏈和分布式分類賬技術（DLT）法律框架的報告。具體而言，該報告建議為基于區塊鏈的金融市場基礎設施開發一個新的靈活授權類別。還主張為數字登記的權利持有人提供更好的法律清晰度，并確保去中心化的的交易平臺遵守反洗錢法（AML）。在報告通過后，聯邦參議院已指示FDF以及聯邦司法和警察局制定2019年第一季度的調整計劃。聯邦參議院還委托FDF研究是否應根據情況重新考慮洗錢法如何應用于某些類型的眾籌。[2018/12/15]

Fabric的分布式賬本協議是由對節點運行的。這種Fabric能區分有兩種類型的節點：驗證節點是網絡上運行共識、驗證交易和維護賬本的節點。另一方面，非驗證節點是作為代理連接客戶端(發出交易)和驗證peer節點。非驗證節點不執行交易，但可以驗證交易。

李啟元：區塊鏈與數據庫截然不同:比特幣中國（BTCC）創始人李啟元發布消息稱：“人們沒有意識到，區塊鏈應該與幾十年前發明的數據庫截然不同。比特幣真正的區塊鏈只是在2009年才發明出來的。就功能而言，每個使用數字分類帳的人都把它叫做區塊鏈，這完全不誠實。”[2018/5/30]

當前發布Fabric的一些關鍵特性是：

獲批準的有即時確定性的區塊鏈；

運行在Go(golang.org)中執行的任意的智能合約（稱為鏈碼）：

- 將用戶自定義的鏈碼封裝在Docker容器中；

- 系統鏈碼與peer節點運行相同的進程；

共識協議是可插拔的，目前拜占庭容錯共識的實現由PBFT協議支持，提供了一個用于尋址不確定性鏈碼的SIEVE原型，并且協議存根（命名為NOOPS）服務于單個節點上的開發；

安全支持通過權威認證（Cas）的TLS證書、注冊證書和交易證書；

RocksDB (rocksdb.org)支持Persistent state（持久狀態）使用鍵值存儲系統；

支持預定義和自定義事件的事件框架；

與fabric接口的客戶端SDK (Node.js)為開發工具包；

支持基礎REST API和CLIs。

在開發人員預覽版中，對非驗證節點的支持是最小的。

架構：驗證節點運行BFT共識協議來執行狀態機可復制機制接受三種交易操作: Deploy transaction（部署交易）：接受用Go編寫的鏈碼(表示為智能合同)作為參數；鏈碼安裝在對等節點上，并準備隨時被調用。Invoke transaction（調用交易）：調用之前通過部署交易安裝的特定鏈碼的交易；參數是特定于交易類型的；鏈碼執行交易，可以相應地讀寫其狀態中的條目，并指示它是成功還是失敗。Query transaction（查詢交易）：從讀取對等節點的持久狀態直接返回進入狀態項；這有可能不能確保線性化。每個鏈碼都可以定義自己的持久狀態，區塊鏈的哈希鏈是計算執行的交易和結果的持久狀態。

通過復制執行鏈碼和給出潛在的BFT共識的錯誤假設來驗證交易，比如，在n個驗證對等節點中，最多f < n/3 可以“說謊”并任意執行，但其他正確執行鏈碼。在PBFT共識之上執行時，鏈碼交易必須是確定的，否則對等節點的狀態可能會發生分歧。有一個模塊化的解決方案可以過濾出明顯發散的非確定性交易，并且已經在SIEVE協議中實現。運行BFT 共識的驗證節點之間的成員關系目前是靜態的需要手動干預。計劃在未來的版本中支持動態更改運行共識的節點集。

由于fabric實現了一個許可的分類賬，因此它包含一個用于身份驗證和授權的安全基礎設施。通過公鑰證書支持注冊和交易授權，通過內加密實現鏈碼的機密性。更準確地說，為了連接到網絡，每個對等節點都需要從注冊CA獲得注冊證書和成員服務的一部分。它授權對等點連接到網絡并獲得提交交易所需的交易證書。交易證書由交易CA頒發，并支持提交交易的對等節點的匿名授權，因為頒發給同一對等節點(即同一注冊證書)的多個交易證書不能相互鏈接。鏈碼和狀態的機密性是通過交易和狀態的對稱密鑰加密提供的，使用特定于區塊鏈的密鑰對所有具有區塊鏈注冊證書的對等方可用。未來版本計劃對加密機制進行擴展，使其具有更詳細的交易和狀態條目的機密性。

區塊鏈的共識協議一直在研究中保持熱度，金融科技初創公司(如tendermint.com, kadena.io)也在討論。Fabric的設計使用了共識的模塊化概念，這與分布式計算中公認的共識概念是一致的。這確保了fabric的區塊鏈相關特性可以獨立于特定的共識協議進行開發。PBFT協議是已經在fabric中實現的第一個共識協議，這是由于其顯著突出在：它受益于近20年系統性研究拜占庭共識的經驗，密切相關知名Viewstamped Replication和Paxos之類的協議，分析了在許多環境中的使用和教科書中的描述。

Hyperledger Fabric是一個用于商業用途的區塊鏈平臺。它是開源的并且基于標準，能夠運行用戶自定義的智能合約，支持強大的安全和身份特征，使用模塊化架構和可插拔的共識協議。

在Hyperledger項目的管理下，Fabric目前正在被積極的開發中。有關Fabric的更多信息，請登錄網站:

github.com/hyperledger/fabric/blob/master/docs/protocol-spec.md

來源：IBM研究院

翻譯：Emily

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