区块链技术和Hyperledger Fabric介绍

news2025/1/21 12:09:21

1 区块链介绍

1.1 区块链技术形成

1.1.1 起源

在比特币诞生之时，技术专家们开始研究比特币的底层技术，并抽象提取出来，形成区块链技术，或者称分布式账本技术。

1.1.2 定义

简称BT（Blockchain technology），也称为分布式账本技术，是一种互联网数据库技术，其特点是去中心化、公开透明，让每个人均可参与数据库记录，同时数据不可篡改。

1.1.3 理解

把数据库比喻为一个账本，一次记账的行为就是一次数据库的读写；当产生一个数据时，在一段时间内谁最快拿到记账权的人，将由这个人来记账，然后把这个账本信息发给整个系统里的其它所有人，所有人达成共识时，本次记账有效，最终在账本上的数据谁也无权修改。

1.2 区块链技术发展

1.2.1 区块链1.0

以比特币为代表的去中心化虚拟货币，是与转账、汇款和数字化支付相关的密码学货币应用，主要以公有链方式存在。

1.2.2 区块链2.0

被广泛应用于各个金融领域，不只是单纯的虚拟货币，如股票、债券、期货、贷款、抵押、产权、智能财产和智能合约，主要以公有链、联盟链方式存在。

1.2.3 区块链3.0

被应用到除金融以外的各个领域，不再需要第三方信任认证机构的前提下，实现信息的交换和共享，达到人与人之间的信任，变革生产关系；主要以公有链、联盟链和私有链方式存在。

1.3 区块链技术基本概念

1.3.1 理解

区块链从字面上理解：数据记录在区块中，通过一定的算法把区块连成一个链。

1.3.2 核心概念

交易（Transaction）
区块（Block）
链（Chain）

1.4 区块链技术原理

每一次交易，都需要对账本状态进行一次改变，生成一个区块，需要所有人进行确认，达成全员共识时，该区块才生效。区块链通过哈希（Hash）算法，生成一串字符串，保存在区块的头部中，一个区块通过指向上一个Hash值，加入到区块链中；Hash算法是一种加密算法，指对原始信息进行特定的转换运算，换算成对应的加密值（称为Hash值）；是一种单向的加密方式，加密后的密文不可逆推，只有加密过程，没有解密过程；区块链中使用SHA-256算法对区块进行加密。

1.5 区块链工作过程

交易产生
交易广播
节点计算
获取记账权
记账权广播
验证区块
完成记账

1.6 区块链开发平台分类

1.6.1 公有链平台

主要以以太坊为主的平台，可以在该类平台上进行代币的发行和根据各种模块搭建应用。

1.6.2 联盟链平台

主要以超级账本为主的开源系统，该类开源系统提供完善的区块链底层技术，开发者只要在其框架下进行二次开发，根据自身需求编写智能合约，通过SDK接口访问区块中的数据，实现具体的区块链业务场景。

2 超级账本(Hyperledger)介绍

2.1 超级账本起源

2.1.1 起源

开放式账本项目（Open Ledger Project）是超级账本（Hyperledger）前身，由Linux基金会于2015年发起的推进区块链数字技术和交易验证的开源项目，在2015年底IBM宣布加入到开放式账本项目（Open Ledger Project）后，该项目更名为超级账本（Hyperledger）。

2.1.2 目前

2016年12月1日，超级账本项目（Hyperledger Project）开源联盟技术指导委员会（TSC）宣布成立TWG China 中国技术工作组，促进超级账本当中的各国成员与中国贡献者和技术用户之间的交流，目前中国区成员有百度、万达、小米、华为、招商银行、民生银行等。

2.2 超级账本简介

2.2.1 定义

超级账本（Hyperledger）是推动区块链跨行业应用的开源项目的总称，组织成员可以发起新的区块链项目，加入到超级账本项目（Hyperledger）中，但需要遵循Hyperledger的生命周期。

2.2.2 流程

Hyperledger的生命周期分为五个阶段，分别为Proposal（提案）、Incubation（孵化）、Active（活跃）、Deprecated（过时）、End of Life（结束）。

2.2.3 项目

超级账本（Hyperledger）有Fabric、Sawtooth、Iroha、Blockchain Explorer、Cello、Indy、Composer、Burrow八大顶级项目，目前提到超级账本（Hyperledger）默认指Fabric。

3 Fabric介绍

3.1 Fabric简介

3.1.1 定义

Fabric是一个提供模块化分布式账本解决方案的框架。

3.1.2 交易流程

3.2 Fabric关键技术

帐本（Ledger）
智能合约（Smart contract）
通道（Channel）
节点（Peer）
排序（Orderer）
接口（SDK）

3.2.1 帐本（Ledger）

Fabric帐本（Ledger）是一系列有序和防篡改的状态转换的记录，结构由一个区块链构成，并将不可变的、有序的记录存放在区块中；同时包含一个状态数据库来记录当前的状态，账本的当前状态信息是链交易日志中记录过的所有键的最新值，由于当前状态表示的是通道已知的所有键的最新值，由此也被称为世界状态。

3.2.2 智能合约(Smart contract)

智能合约又称为链码，是在区块链上运行的一段代码，是应用系统与区块链底层交互的中间件，通过智能合约可以实现各种复杂的应用。

3.2.3 通道(Channel)

通道是两个节点（Peer）或多个节点之间信息通信的私有空间，在通道内的交易的数据与通道外隔绝，保证通道内数据的安全 Fabric是多通道设计，系统可以创建多条通道，某个节点（Peer）可以加入到不同的通道中，在每个通道中有自身的创世区块和实例化智能合约（Smart contract）每个通道都有属于自己的锚节点，通过锚节点可以与其它通道进行信息交互，但本身通道内的账本不会通过一个通道传到另一个通道上，通道对账本是分离的。