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Hyperledger Fabric基础之账本
作者: 潘昊 于 2020年04月03日 发布在分类 / 区块链基础知识 / 技术入门 下,并于 2020年04月03日 编辑

Ledger记账本是Hyperdger Fabric基础的最后一章。

记账本我们天天都在使用,银行卡,支付宝和微信支付,我们最关心的肯定是账号上的余额了(即资产的当前状态),我想看下昨天我具体花了多少钱花在哪里就需要看交易的流水明细。同理Hyperledger Fabric结构也是类似的,需要记录Asset资产的当前状态和交易的历史。

区块链的账本

区块链的账本包含两部分,world state(世界的状态?整体的状态?)和区块链。

首先是World state 通常使用数据库保存一组账本的当前的状态值,这样就不用遍历所有的交易日志去计算当前的状态值,通常使用key-value键值对表示,状态值可被创建,更新和删除。

其次是区块链,记录着决定world state状态的交易日志。交易的信息会收集起来追加到区块链,一旦写入,就不能修改了。



World State


World state如上所述,程序和应用更多的时候需要获取账本当前的状态值。


上面的例子, 有两个车, 第一个车CAR1(key值/键值), 它的值是Audi。而CAR2的值就更完善些, 类型是BMW,红色,归属于Jane。两个车的版本号都是0。

账本的状态用于记录在区块链中共享的应用信息,我们可以编写程序调用链码采访这些状态,例如通过key操作(查增删)。

现实中,World state常用数据库实现,数据库对于读取和存储状态都提供了高效的实现,是不是和no-sql中的couchdb, mongodb有点像 :-)

交易保存了World state的变化,它是有生命周期的, 从应用发起到提交到区块链保存为止。 只是交易必须要足够的背书节点签名之后才可以更新world state.

我们注意到CAR的记录都有版本号,状态值变化,版本号就会增加。交易创建的时候会对应到状态的版本号,如果交易记录打包到区块分发到其它节点,其它节点的账本副本发现对应的状态版本变了, 那么这个交易记录认为是无效的。 这个跟我们实际开发中常用的乐观锁的概念是类似的。

区块链

我们学习下区块链的大体结构。 区块链是交易日志,内部连接的区块,每个区块包含一系列的交易,每个交易代表一个查询或更新world state的操作。

每个区块的头部包含了区块所有交易的哈希值,还有上一个区块头部的哈希值,

有点像链表,这样所有的交易就有序的串起来了,也可以保证数据的安全。即使保存账本的一个节点被篡改了,它不能让其它有正确区块记录的记账节点认同。

实际上,区块链于world state不同,通常不使用数据库保存,通常使用文件保存。这是一个合理的设计选择,因为区块链的数据结构偏向于大量的小操作的集合, 区块链追加数据是最常用的操作,而查询频率不高。



上图为例, B0是第一个区块,也称为genesis block创世块,没交易记录,只会保存有通道,orderer,peer等信息,后面我们实际部署配置的时候会用到创世块。


区块

(1)区块头部

头部的数字编号,从0开始递增。

当前区块的哈希值,例如下图的CH2

上一块区块的哈希值, 例如PH1



(2)区块数据段

B2开始保存的都是有序的交易日志。

(3)区块的元数据

包含区块写入的时间戳,证书,公钥,写入者的签名,是否合法的标记位等。

交易

参考下图交易数据的具体结构



(1)头部

即上图H4, 包含交易必要的元数据,例如对应的链码和版本等。

(2)Sinature签名

上图S4, 由客户端应用创建,使用客户的私钥做签名。

(3)Proposal 提议

上图P4, 封装了应用提供给链码使用的输入参数,链码执行,使用这些入参, 与现有world state一起使用,就能计算出新的world state.

(4)响应

R4, 保存world state改变前后的状态值,作为读写的结合。 这个就是链码的响应,如果后面交易验证通过了,账本就按照响应去更新world state状态值。

(5)Endorsements背书记录

E4, 如之前章节所述,更新交易第一步发起提议后,需要背书节点的签名,就在这里记录了。


World State数据库的选择

Hyperledger Fabric当前支持Level DB和CouchDB.

Level DB适合于简单的key-value键值对,嵌入网络的peer节点进程。

CouchDB适合于复杂些的world state状态要用JSON文档表示的场景,提供了更多的富查询特性,与peer节点进程隔离开。

重要的是,Hyperledger Fabric作为state DB实现的level DB或couchDB都是可插拔的设计, 完全可能用其它的关系型数据库或非关系型数据库实现。

基础完结, 后面我们会通过Hyperledger Fabric的入门例子, 实际操作和配置, 使用Go和Nodejs编写联链码。

再之后估计就是学下更方便些的Hyperledger Composer的方式去开发部署区块链。

但是相信有了前面这些核心基础知识, 后面的学习会相对简单很多。技术原本就是苦中作乐的事情,希望大家多些快乐。

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