Fabric初探及搭建Fabric第一个网络

超级账本介绍

超级账本(hyperledger)项目是首个面向企业应用场景的开源分布式账本平台，于2015年12月份由Linux基金会牵头，成立项目组，推动区块链的相关协议，规范，标准的发展。

参与超级账本的规范制定，开发的企业和组织有IBM，Intel，Cisco等国际知名机构，国内参与机构有小蚁，布比，万达等企业。

超级账本项目，致力于构建透明，公开，去中心化的企业级分布式应用，主要应用在银行，证券，数字资产等金融领域，减少企业间的信任成本，增加机构之间互助合作的可能性。

超级账本项目

fabric：由IBM发起，包括fabric,fabric-ca,fabric-sdk等子项目，是区块链的基础核心平台。github地址：https://github.com/hyperledger/fabric；

swatooth：由Intel公司发起的项目，共识机制基于硬件芯片时间消逝证明(PoET)。github地址：https://github.com/hyperledger/sawtooth-core；

Iroha：由Soramitsu发起，用c++语言实现，支持web端和移动端的一些分布式需求。github地址：https://github.com/hyperledger/iroha；

Cello：由IBM发起，提供区块链平台的部署和运行时管理功能。使用Cello部署区块链，应用开发者不需要关心如何搭建和维护区块链。github地址：https://github.com/hyperledger/cello；

除以上主流项目之外，还有Blockchain Explorer, Indy， Composer, Burrow等小型项目。

Fabric 框架结构

架构图如下：

应用程序角度

1. 身份管理

   用户注册和登陆系统后，获取到用户注册证书，所有其他的操作都需要与用户证书关联的私钥进行签名，消息接收方首先会进行签名验证，才进行后续的消息处理。

2. 账本管理

   授权的用户是可以查询账本数据的，这可以通过多种方式查询，包括根据区块号查询区块，根据区块哈希查询区块，根据交易号查询区块，根据交易号查询交易，还可以根据通道名称获取查询到的区块信息。

3. 交易管理

   账本数据只能通过执行交易才能更新，应用程序通过交易管理提交交易并获取到交易背书以后，再给排序服务节点提交交易，然后打包生成区块。

4. 智能合约

   实现“可编程的账本”，通过链码执行提交的交易，实现基于区块链的智能合约业务逻辑。

底层角度

1. 成员管理(MSP)

   MSP对成员管理进行了抽象，每个MSP都会建立一套根信任证书体系，利用公钥基础设施PKI对成员身份进行认证，验证成员用户提交请求的签名。结合Fabric-CA或者第三方的CA系统(Certificate Authority:证书颁发机构)，提供成员注册功能，并对成员身份证书进行管理。

2. 共识服务

   在分布式节点环境下，要实现同一个链上不同节点区块的一致性，同时要确保区块里的交易有效和有序。共识机制由3个阶段完成： (1)　客户端向背书节点提交提案进行背书签名； (2)　客户端将背书后的交易提交给排序服务节点进行排序，生成区块和排序服务； (3)　广播给记账节点验证交易后写入本地账本。

3. 链码服务

   智能合约的实现依赖于安全的执行环境，确保安全的执行过程和用户数据的隔离。Fabric采用Docker管理普通的链码，提供安全的沙箱环境和镜像文件仓库。

4. 安全和密码服务

   Fabric定义了一个BCCSP(BlockChain Cryptographic Service Provider)的概念，使其实现密钥生成，哈希运算，签名验签，加密解密等基础功能。

First Network

环境准备

linux(ubuntu)：Fabric运行的系统平台；

docker, docker-compose：部署虚拟化镜像容器，学习时减少机器开销；链码运行环境为docker容器的沙箱环境；

golang：Fabric运行的基础环境，编译Fabric项目。

源码下载和编译

• 下载

在$GOPATH/src/github.com/hyperledger目录下执行：

git clone https://github.com/hyperledger/fabric

• 编译

cd fabric
make all

编译中可能出现的问题及解决办法

1. 服务器访问问题

   错误信息：package golang.org/x/tools/imports: unrecognized import path "golang.org/x/tools/imports"

   

   原因：golang.org/x/tools包在国内是访问不到它的服务器的

   解决方法：

   (1)用VPN翻墙编译;

   (2)从https://github.com/golang/tools上克隆再拷贝到GOPATH的golang.org/x/tools目录;

   (3)从https://gopm.io/download下载解压使用

2. 缺少protobuf工具问题

   错误信息：cp: 无法获取‘.build/docker/gotools/bin/protoc-gen-go’ 的文件状态(stat): 没有那个文件和目录

   !(proto-error)[https://img.learnblockchain.cn/2019/06/28_protoerror.png!wl]

   原因：系统环境下没有protoc-gen-go工具，无法拷贝到docker镜像

   解决方法：

   • 在系统终端执行go get -u github.com/golang/protobuf/protoc-gen-go，会在$GOROOT/bin生成protoc-gen-go文件；
   • 将$GOROOT/bin下的protoc-gen-go拷贝到.build/docker/gotools/bin目录

3. 检查dep错误

   错误信息：./scripts/check-deps.sh: line 7: dep: command not found

   

   原因：docker buildenv镜像中没有将dep包管理工具打包进去，造成找不到dep命令

   解决方法：

   (1). 自己编写buildenv的Dockerfile，将dep拷贝进去；

   (2). 注释掉./scripts/check-deps.sh文件中的dep version和dep check两行，因为这两行命令只做了查看版本和检测的功能，在正常情况下是不需要用到的，注释掉不影响fabric的使用,如下：

   

编译结果

1. 在./build/bin目录下生成了以下执行文件：

   chaintool  configtxgen  configtxlator  cryptogen  discover  idemixgen  orderer  peer

   注意：要能正常使用fabric，则需要将./build/bin中的执行文件放到环境变量$PATH中

2. 生成了hyperledger fabric 的一批镜像，包括

    hyperledger/fabric-tools
    hyperledger/fabric-buildenv
    hyperledger/fabric-ccenv
    hyperledger/fabric-orderer
    hyperledger/fabric-peer
    hyperledger/fabric-ca
    hyperledger/fabric-zookeeper
    hyperledger/fabric-kafka
    hyperledger/fabric-couchdb
    hyperledger/fabric-baseimage
    hyperledger/fabric-baseos
    hyperledger/fabric-ccenv

运行first network示例程序

fabric-samples文件夹中包含了许多示例,first-network 可以快速引导一个由4个代表2个不同组织的peer节点以及一个排序服务节点的Hyperledger fabric网络,　我们来运行下．

1. 从github下载示例程序

   git clone https://github.com/hyperledger/fabric-samples

2. 进入fabric-samples/first-network目录执行运行脚本

   cd fabric-samples/first-network
   ./byfn.sh up

3. 执行成功结果

   出现以下标志则成功：

   

在下一篇我们将介绍在这个网络上部署应用：Fabric 链码Chaincode　的安装、初始化、调用、升级　。