外匯天眼 APP 訊 : 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。

- 概述

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。

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。

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。

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。

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。

- 討論

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。

- 結論

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。