1.节点术语
【1】Orderers:
提供共识服务的网络节点,例如,使用Kafka或PBFT
【2】Peers:
维护账本的网络节点,通常在Hyperledger Fabric中担任背书或者记账角色。
【3】Comitter:
检查交易的合法性,最终将交易提交到区块链中。
2.Orderers & Peers & Comitter节点关系
Orderers & Peers & Comitter 三者之间关系如下图所示:
Fabric中交易的处理过程
在整个交易过程中,各个组件的主要功能如下:
【1】客户端(APP):
客户端应用使用SDK来跟Fabric网络打交道。
首先,客户端从CA获取合法的身份证书来加入网络内的应用通道。
然后,将交易的提案发送给配置文件里指定的背书节点(Endorser节点)
【2】Endorser节点:
完成对交易提案的背书(目前主要是签名)处理。
检查是否合法,通过则模拟运行交易,对交易导致的状态变化进行背书并返回结果给客户端
【3】Orderer节点:
仅负责排序。
为网络中所有合法交易进行全局排序,并将一批排序后的交易组合生成区块结构。
Orderer一般不需要跟账本和交易内容直接打交道。
【4】Committer节点
负责维护区块链和账本结构。
该节点会定期地从Orderer获取排序后的批量交易区块结构,对这些交易进行落盘前的最终检查。
检查通过后执行合法的交易,将结果写入账本,同时构造新的区块。
注意!同一个物理节点可以仅作为Committer角色运行,也可以同时担任Endorser和Committer这两种角色。
【5】CA:
负责网络中所有证书的管理(分发、撤销等),实现标准的PKI(公共密钥基础)架构。
二、Fabric中的通道上面只是在一个交易中,从节点的角度,来看交易的处理过程。然而,究竟有多少节点参与背书?多少节点来进行共识排序呢?在Fabric中,引入了通道的概念。
一般情况下,一条区块链网路的子链是按照“1个通道+ 1个账本+ N个成员 ”的基本组成。一个通道具有一个独立的账本。
通道是两个或多个特定网络成员之间的通信的私有“子网”,用于进行需要数据保密的交易。在Fabric中,建立一个通道相当于建立了一个个子链。
创建通道是为了限制信息传播的范围,是和某一个账本关联的。每个交易都是和唯一的通道关联的。这会明确地定义哪些实体(组织及其成员)会关注这个交易。
1.通道术语
【1】通道:
Order 服务提供Peer节点供订阅的主题,每个主题是一个通道。
peer可以在订阅多个通道,并且只能访问订阅通道上的交易。关于“订阅-发布主题”,在后面会详细介绍。
【2】账本:
账本保存Orders提交经节点确认的交易记录。
【3】成员:
访问和使用账本的网络节点。
【4】链:
基本上,一个链由1个通道+ 1个账本+ N个成员组成。非链的成员无法访问该链上的交易。链的成员可以由应用程序动态指定。
从关键词“1个通道+ 1个账本+ N个成员”可以知道,要在Fabric区块链网络中,搭建一个子链,需要创建通道,利用通道将成员加入进来,由N个成员维护一个账本,从而实现一个区块链。
注意:
共识服务接收所有链的所有交易,因此保密性仅与peer而不是Orderers相关。
当共识服务由被许可网络中的可信方和监管机构组成时,这样是合理的,也就是说,这些交易作为业务需求仅对他们可见。
另一方面,如果应用程序不希望Orderers知道交易的内容,它必须利用其他技术来隐藏敏感数据,例如哈希散列或加密。
共识服务作为一个信任方存在,如果是由拜占庭容错(BFT)共识协议实现(例如PBFT),可以防止不可信的Orderers破坏账本的一致性和阻碍系统可用性。
然而,现在还没有一种协议可以在有不可信的Orderers存在的情况下,提供多通道设计的同时提供数据保密性。
三、Fabric的拓扑结构
Fabric网络-子链的拓扑关系图
上图解释如下所示:
【1】三条线,蓝色实线,红色实线,和橙色虚线,分别代表三个通道。
【2】所有的通道,都连接了Ordering Service说明,共识服务接收所有链的所有交易。这一点,也说明了HyperLedger Fabric不是完全的去中心化,而是多中心化。
【3】peer1.1等节点,接入了多个通道,说明一个peer节点也可以参与到多个channel中。每个Channel之间是相互隔离,且是并行运行的。这一特性大大提高了系统的吞吐量。
从上图可以知道:
【1】一个链由1个通道+ 1个账本+ N个成员组成。
【2】共识是由Ordering Service提供的。
【3】应用程序指定Peer节点的子集中架设通道。这些peer组成提交到该通道交易的相关者集合,而且只有这些peer可以接收包含相关交易的区块,与其他交易完全隔离。
四、Fabric子链示意图下图展示了多通道消息订阅与共识服务,账本之间的关系:
如上图所示:
peer 1,2和N订阅红色通道,并共同维护红色账本;
peer 1和N订阅蓝色通道并维护蓝色账本;
类似地,peer 2和peer N在黑色通道上并维护黑色账本。
在这个例子中,peer N在订阅了所有通道,我们看到每个通道都有一个相关的账本。
一般来说,我们称不涉及所有peer的账本为子账本,而涉及所有peer的账本另一种是系统账本,即全账本。
四、组织
组织Organization,代表区块链网络中的企业、机构等实体,一个组织应包含:
- CA
- Peer
那么这三者的关联关系,举例即为:
- A公司创建Fabric联盟网络,生成A组织,A组织包含各类节点;
- B公司创建Fabric联盟网络,生成B组织,B组织包含各类节点;
此时,A组织为B组织需要进行业务交互,如:供应链金融,即需要创建通道(供应链金融),该业务的数据将通过该通道的独立的账本进行存储。
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总结
在这里,我们理解了Fabric中的一个重要的概念,通道。以及一种重要的关系,通道和Peer节点的关系。
Hyperledger Fabric架构使用具有保证的发布-订阅模式消息传递通道(如Kafka中的主题分区),这种发布-订阅模式将共识服务与交易日志(账本)进行了有效的分离。
共识服务由称为Orderers的网络节点提供,并且账本由Peer节点管理。
从节点的角度来看,每个Peer节点连接到共识服务的一个或多个通道,就像发布-订阅通信系统中的客户端一样。
在通道上广播的交易按共识的顺序排列(例如PBFT、kafka),订阅通道的Peer节点接收到加密的区块。
每个peer节点验证区块并将其提交到账本,然后向应用程序提供其他使用账本的服务。
从通道的节点来看,通道在众多的节点中,选择N个节点,加入到通道中,共同维护账本。
以实现“1个通道+ 1个账本+ N个成员”为基本要素的子链!