使用Hyperledger Fabric和Composer實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈應(yīng)用程序

目前無法繞過技術(shù)領(lǐng)域的是區(qū)塊鏈話題。但除了加密貨幣之外，還有更多有趣的應(yīng)用程序可以帶來許多激動(dòng)人心的軟件生態(tài)系統(tǒng)。這也適用于Hyperledger項(xiàng)目，該項(xiàng)目提供了一個(gè)非常模塊化的區(qū)塊鏈框架。讓我們看看使用Hyperledger Fabric和Composer實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈應(yīng)用程序是多么容易。

關(guān)于項(xiàng)目Hyperledger

Hyperledger是一個(gè)umbrella項(xiàng)目的名稱，在該項(xiàng)目下開源區(qū)塊鏈方法和工具是協(xié)同開發(fā)的。它由Linux基金會(huì)于2015年推出，并享有IBM，英特爾和富士通等軟件巨頭以及大型社區(qū)的熱烈參與。Hyperledger的GitHub存儲(chǔ)庫目前比以往更加活躍。任何人都可以參與開發(fā)。

在Hyperledger中，不僅開發(fā)了單個(gè)區(qū)塊鏈框架（或平臺(tái)）。相反，重點(diǎn)是并行采用多種方法，創(chuàng)造協(xié)同效應(yīng)，可重復(fù)使用的組件和靈活性。從Hyperledger概念的角度來看，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)與比特幣或以太網(wǎng)等加密貨幣的代表無法比較。相反，Hyperledger網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)分布在參與組織中，這使得私有，許可或聯(lián)盟區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)特別有趣。首先，我們可以忘記公共區(qū)塊鏈的工作證明，股權(quán)證明和其他共識機(jī)制。所涉及的組織從應(yīng)用程序業(yè)務(wù)價(jià)值和所涉及的信任中作為聯(lián)合體驗(yàn)證彼此的交易和利益。這也很大程度上解決了可擴(kuò)展性問題（我們從比特幣網(wǎng)絡(luò)中了解到）并且可以實(shí)現(xiàn)高交易吞吐量。

項(xiàng)目Hyperledger的不同區(qū)塊鏈方法是Fabric，Burrow，Iroha，Indy和Sawtooth。私有，許可和聯(lián)合區(qū)塊鏈可以與所有這些區(qū)塊鏈一起開發(fā)，但每種實(shí)現(xiàn)都遵循不同的方法。

我們將在本文中詳細(xì)介紹Fabric，因?yàn)樗鼡碛凶罨钴S的社區(qū)，并且是最靈活的變體。由于其強(qiáng)大的模塊化，fabric是普遍可用的。 “你可以將Hyperledger Fabric視為類似于Apache Web Server”，Linux基金會(huì)Hyperledger執(zhí)行董事Brian Behlendorf說。其他方法更多用于在有限的環(huán)境中實(shí)施特殊情況。

Hyperledger Fabric ——靈活的區(qū)塊鏈應(yīng)用平臺(tái)

使用Fabric作為平臺(tái)，可以開發(fā)完全獨(dú)立的分布式分類帳解決方案。Fabric包含可以盡可能自由實(shí)現(xiàn)的概念。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)是對所需組織結(jié)構(gòu)的建模。每個(gè)參與者都有固定的身份，可以通過頒發(fā)的證書來識別自己。除了身份驗(yàn)證之外，還包括授權(quán)。使用這種基于角色的系統(tǒng)，可以獲得許可區(qū)塊鏈中隱私和機(jī)密性的靈活方面。對于證書和參與者的管理，可以使用結(jié)構(gòu)證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)（1.0版之前的成員服務(wù)提供者）。

資產(chǎn)的定義（要在區(qū)塊鏈上管理的項(xiàng)目）完全取決于區(qū)塊鏈應(yīng)用程序。這些資產(chǎn)，例如來自汽車行業(yè)的引擎塊由JSON和/或二進(jìn)制格式的鍵值對模型定義。

鏈代碼的概念旨在基于資產(chǎn)及其所有者實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯。這可用于實(shí)現(xiàn)Go，Java或Node.js等語言中的規(guī)則，這些規(guī)則定義讀取權(quán)限或資產(chǎn)修改。執(zhí)行鏈代碼功能可以讀取和返回資產(chǎn)和/或創(chuàng)建和修改資產(chǎn)并將它們存儲(chǔ)在本地分類帳數(shù)據(jù)庫中。在節(jié)點(diǎn)上的本地持久性更改之后，將更改提交給網(wǎng)絡(luò)（“認(rèn)可”）并在其他組織接受后插入到區(qū)塊鏈中。在以太坊或其他公共區(qū)塊鏈平臺(tái)的背景下，可以將鏈碼與智能合約進(jìn)行比較。

通道用于實(shí)現(xiàn)隱私領(lǐng)域。在最簡單的場景中，整個(gè)鏈代碼部署在所有參與者加入的單個(gè)通道上。但是，為了創(chuàng)建封裝區(qū)域并僅允許選定的參與者在其中進(jìn)行通信，可以配置具有受限參與者組的通道。每個(gè)通道可以部署不同的鏈代碼，從而可以實(shí)現(xiàn)功能隔離。此外，可以使用AES部分或完全加密通道中的通信。

結(jié)果，在每個(gè)通道中維護(hù)一個(gè)分布式分類帳，這可以被想象為鏈接交易的現(xiàn)金簿。每個(gè)參與者為他們所屬的每個(gè)通道保留一份分類帳副本。這為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)現(xiàn)有信道創(chuàng)建了區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。與區(qū)塊鏈一樣，交易存儲(chǔ)在塊中，這些塊在單個(gè)連接列表中成為加密鏈。

但是，為了向客戶端應(yīng)用程序提供分類帳數(shù)據(jù)的單獨(dú)視圖，甚至可以執(zhí)行針對網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜讀取請求。由于使用了像CouchDB這樣的面向文檔的數(shù)據(jù)庫，這是可能的。這為連接到Fabric網(wǎng)絡(luò)的客戶端提供了靈活的數(shù)據(jù)訪問。

使用Composer添加更簡單的概念

Hyperledger-Composer是Hyperledger生態(tài)系統(tǒng)中的工具之一。你可以將其視為Fabric的框架。如果你想開發(fā)，構(gòu)建和管理Fabric網(wǎng)絡(luò)，那么即使不是強(qiáng)制性的，也是實(shí)用的。它引入了基于Fabric的進(jìn)一步概念，以提供精美的抽象概念。

除資產(chǎn)外，還可以在Composer建模語言中定義網(wǎng)絡(luò)參與者，交易和事件的方案。每種交易類型的流都通過JavaScript代碼在簡單的API上實(shí)現(xiàn)。訪問控制文件可用于限制參與者對某些資源的訪問權(quán)限?？梢栽贑omposer Query Language中定義對分類帳中數(shù)據(jù)的常用查詢，這是一種類似SQL的語言。

然后，必須將所有必需文件打包到.bna文件中的BND（業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)定義）。然后，可以將此存檔安裝在現(xiàn)有Fabric網(wǎng)絡(luò)上。BND的源代碼當(dāng)然可以在我們選的編輯器中進(jìn)行本地開發(fā)和測試，因此可以通過Git進(jìn)行版本控制。對于原型設(shè)計(jì)和演示目的，有Composer Playground。這提供了一個(gè)現(xiàn)代，清晰且直觀可用的Web界面，可訪問Composer CLI的本地配置。使用Playground，你可以輕松創(chuàng)建，安裝，測試，編輯，導(dǎo)入和導(dǎo)出BND。

在Composer Playground中，你可以以用戶友好的方式安裝，修改和測試新的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，而無需先前的樣本區(qū)塊鏈應(yīng)用知識（例如車輛生命周期，汽車拍賣或農(nóng)場動(dòng)物跟蹤）。在設(shè)置工具之后，可以在本地完成相同的操作，這樣我們就可以在短時(shí)間玩游戲后離開托管游樂場。這個(gè)游樂場非常適合使用原型驗(yàn)證想法并了解底層的Composer和Fabric模型。

使用案例：引擎塊的供應(yīng)鏈跟蹤

為了使用Hyperledger-Fabric和Composer實(shí)現(xiàn)私有區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，以汽車行業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)組跟蹤為例。在這種情況下，有制造商和經(jīng)銷商作為網(wǎng)絡(luò)參與者。發(fā)動(dòng)機(jī)及其安裝的車輛顯示為資產(chǎn)。制造商和經(jīng)銷商的公司被引入并被識別為網(wǎng)絡(luò)中的組織。

Fabric鏈代碼應(yīng)提供以下功能：

• 1.生產(chǎn)具有唯一序列號的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。
• 2.生產(chǎn)后將發(fā)動(dòng)機(jī)缸體傳送給經(jīng)銷商。
• 3.跟蹤車輛的序列號。
• 4.將發(fā)動(dòng)機(jī)缸體安裝到注冊車輛中。

下一步是安裝所需的工具和設(shè)置項(xiàng)目。

開發(fā)環(huán)境設(shè)置和項(xiàng)目創(chuàng)建

首先，需要安裝文檔中列出的Fabric的所有要求。然后我們安裝Composer和Composer及其相關(guān)工具本身的要求。

然后，最好讓自己熟悉新環(huán)境。如果我們完全按照上一個(gè)鏈接的說明操作，則fabric-tools現(xiàn)在位于我們的主目錄中。通過描述的腳本，我們可以在Docker-Compose中啟動(dòng)一個(gè)簡單的Fabric網(wǎng)絡(luò)，獲得對等管理員訪問權(quán)限并停止并再次刪除它。首先，我們下載1.1版的Docker鏡像并啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)：

export FABRIC_VERSION=hlfv11 && ./downloadFabric.sh && ./startFabric.sh

在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)，composer-playground web-UI可以通過composer-playground啟動(dòng)。它使用composer-cli的所有托管配置并訪問正在運(yùn)行的Fabric網(wǎng)絡(luò)。從現(xiàn)在開始，我們將Fabric視為可配置的平臺(tái)/基礎(chǔ)架構(gòu)，其狀態(tài)通過合適的工具進(jìn)行更改。我們不直接使用Fabric概念開發(fā)鏈代碼，權(quán)限或任何模型，因?yàn)镃omposer提供了更多優(yōu)勢。

實(shí)施功能

現(xiàn)在我們在我們選擇的目錄中創(chuàng)建我們的BND項(xiàng)目。對于Yeoman（使用模板設(shè)置項(xiàng)目的代碼生成器，如Maven Archtypes），有一個(gè)模板（hyperledger-composer：businessnetwork。但是，我已經(jīng)準(zhǔn)備了一個(gè)存儲(chǔ)庫，我們現(xiàn)在也可以使用JavaScript ES6和一些很好的工具。我們應(yīng)該從開始分支“初始”開始。master分支具有最終版本和工作版本。我們首先克隆存儲(chǔ)庫的初始分支。

現(xiàn)在我們在我們選擇的編輯器中打開文件夾。Visual Studio Code非常適合Composer，因?yàn)樗哂锌砂惭b的語法高亮擴(kuò)展。稍作修改后你會(huì)發(fā)現(xiàn)它是一個(gè)NPM項(xiàng)目，所以我們從npm install開始安裝所有依賴項(xiàng)。使用npm test我們可以運(yùn)行單元測試，使用npm run lint我們可以測試代碼樣式，并且使用npm run createArchive我們可以創(chuàng)建the.bna文件，我們以打包格式完成業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)定義。讓我們馬上試試看是否一切正常。

然后我們熟悉項(xiàng)目結(jié)構(gòu)。lib文件夾包含實(shí)現(xiàn)交易處理器功能的JS文件。當(dāng)然，我們想測試這個(gè)業(yè)務(wù)邏輯并將我們的單元測試存儲(chǔ)在test/文件夾中。模型定義（參與者，資產(chǎn)，交易等）在models/中。

我們想首先為所需的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)建模。為此，我們刪除模型文件的內(nèi)容，并在第一行為其指定一個(gè)新的命名空間：

namespace org.acme.enginesupplychain

我們?yōu)閰⑴c者制造商和經(jīng)銷商建模，并使用Composer建模語言的繼承。我們還希望每個(gè)參與者除了姓名外還有一個(gè)可選地址。我們將這些屬性放入一個(gè)概念中：

participant Member identified by memberId {
o String memberId
o String name
o Address address optional
}
participant Manufacturer extends Member {
}
participant Merchant extends Member {
}
concept Address {
o String country
o String city
o String street
o String streetNo
}

然后我們介紹我們網(wǎng)絡(luò)的資產(chǎn)：引擎塊和稍后安裝引擎的汽車。在這里，我們了解資產(chǎn)和參與者可以互相參考。引用始終指向任何類型的現(xiàn)有資源。我們以小“o”開頭的屬性總是存在于資源本身中。

asset Engine identified by engineId {
o String engineId
o EngineProperties data
--> Manufacturer manufacturer
--> Car currentCar optional
--> Merchant merchant optional
}
asset Car identified by carId {
o String carId
o String legalDocumentId
}
concept EngineProperties {
o String brand
o String model
o Double horsePower
o Double cubicCapacity
o Integer cylindersAmount
}

在對系統(tǒng)建模之后，我們定義了可以在現(xiàn)有資產(chǎn)和參與者之上執(zhí)行的所有可用操作。這些是交易資源。之后，我們?yōu)橐韵旅總€(gè)交易模型測試并實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)交易邏輯。

transaction EngineMerchantTransfer {
--> Engine engine
--> Merchant merchant
}
transaction EngineCarInstallation {
--> Engine engine
--> Car car
}
transaction EngineCreation {
--> Manufacturer manufacturer
o EngineProperties data
}
transaction CarCreation {
o String legalIdDocument
}

現(xiàn)在我們已經(jīng)定義了可能發(fā)生的事情，我們可以在提交交易時(shí)開始實(shí)現(xiàn)它如何影響分類帳狀態(tài)。首先，我們致力于創(chuàng)建引擎資產(chǎn)。引擎應(yīng)該以UUID格式獲得隨機(jī)生成的ID，并且應(yīng)該從一開始就始終屬于制造商。所以我們清空logic.js文件并從頭開始。我們定義常量modelsNamespace和函數(shù)uuid，因?yàn)槲覀儗⒏l繁地需要它們。接下來是createEngineAsset函數(shù)。函數(shù)上方的文檔塊非常重要，以便Composer可以識別打包代碼時(shí)實(shí)現(xiàn)的交易類型。

/* global getAssetRegistry getFactory */
const modelsNamespace = 'org.acme.enginesupplychain'
function uuid() {
const s4 = () => Math.floor((1 + Math.random()) * 0x10000).toString(16).substring(1)
return `${s4()}${s4()}-${s4()}-${s4()}-${s4()}-${s4()}${s4()}${s4()}`
}
/**
* Creation of a Engine asset triggered by physical production.
* @param {org.acme.enginesupplychain.EngineCreation} tx - the transaction to create an engine
* @transaction
*/
async function createEngineAsset(tx) { // eslint-disable-line no-unused-vars
const engineRegistry = await getAssetRegistry(modelsNamespace + '.Engine')
const engine = getFactory().newResource(modelsNamespace, 'Engine', uuid())
const engineData = getFactory().newConcept(modelsNamespace, 'EngineProperties')
engine.data = Object.assign(engineData, tx.data)
engine.manufacturer = tx.manufacturer
await engineRegistry.add(engine)
}

通過這種方式，我們還實(shí)現(xiàn)了其他交易類型EngineMerchantTransfer，EngineCarInstallation和CarCreation。

/**
* An engine is transfered to a merchant.
* @param {org.acme.enginesupplychain.EngineMerchantTransfer} tx - the engine transfer transaction
* @transaction
*/
async function transferEngineToMerchant(tx) { // eslint-disable-line no-unused-vars
const engineRegistry = await getAssetRegistry(modelsNamespace + '.Engine')
tx.engine.merchant = tx.merchant
await engineRegistry.update(tx.engine)
}
/**
* An engine is installed in a car.
* @param {org.acme.enginesupplychain.EngineCarInstallation} tx - the engine into car installation transaction
* @transaction
*/
async function installEngineToCar(tx) { // eslint-disable-line no-unused-vars
const engineRegistry = await getAssetRegistry(modelsNamespace + '.Engine')
if (tx.car) {
tx.engine.currentCar = tx.car
await engineRegistry.update(tx.engine)
} else {
return Promise.reject('No target car was set on the transaction!')
}
}
/**
* A car is created.
* @param {org.acme.enginesupplychain.CarCreation} tx - transaction to create a new car
* @transaction
*/
async function createCar(tx) { // eslint-disable-line no-unused-vars
const carRegistry = await getAssetRegistry(modelsNamespace + '.Car')
const factory = getFactory()
const carId = uuid()
const car = factory.newResource(modelsNamespace, 'Car', carId)
car.legalDocumentId = tx.legalIdDocument
await carRegistry.add(car)
}

功能本身的單元測試相對簡單，如果我們有經(jīng)驗(yàn)，我們不需要了解更多。只有對此所需的對象的boostrapping仍然有點(diǎn)超載樣板代碼。測試首先啟動(dòng)內(nèi)存中的Fabric網(wǎng)絡(luò)，在其上安裝業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，然后以默認(rèn)管理員身份對其進(jìn)行身份驗(yàn)證。因?yàn)檫@個(gè)Composer提供了庫composer-admin，composer-client，composer-common和composer-connector-embedded。在測試設(shè)置之后，我們現(xiàn)在可以針對嵌入式網(wǎng)絡(luò)編寫測試用例。由于其長度，設(shè)置代碼未包含在列表中，但可以在test/EngineSupplychainSpec.js中的主分支上查看和測試。

用于測試交易類型的單元測試用例通常具有類似的模式。他們使用其屬性和關(guān)系重新創(chuàng)建交易，針對網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行交易，然后檢查所涉及的資產(chǎn)和參與者的數(shù)據(jù)狀態(tài)。我們來看看createEngineAsset的現(xiàn)有測試用例。

describe(‘EngineSupplychainSpec’, () => {
// setup is done in the before and beforeEach hook
// results are the bnc (BusinessNetworkConnection), target namespace
// as well as test assets, participants and required registries
describe('createEngineAsset', () => {
it('should create an Engine by submitting a valid EngineCreation transaction', async () => {
const factory = bnc.getBusinessNetwork().getFactory()
const engineCreationTrans = factory.newTransaction(namespace, 'EngineCreation')
engineCreationTrans.data = factory.newConcept(namespace, 'EngineProperties')
engineCreationTrans.data.brand = 'Audi'
engineCreationTrans.data.model = 'Fancy engine model'
engineCreationTrans.data.horsePower = 400
engineCreationTrans.data.cubicCapacity = 4000
engineCreationTrans.data.cylindersAmount = 10
const manufacturerRegistry = await bnc.getParticipantRegistry(namespace + '.Manufacturer')
await manufacturerRegistry.addAll([])
engineCreationTrans.manufacturer = factory.newRelationship(namespace, 'Manufacturer', testManufacturer.$identifier)
await bnc.submitTransaction(engineCreationTrans)
const allEngines = await engineRegistry.getAll()
allEngines.length.should.equal(2)
})
})
})

在Hyperledger Composer中實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)定義的方法應(yīng)該通過這些見解變得清晰。此外，BND可以為我們定義更多的東西。在permissions.acl中，你可以使用訪問控制語言為給定簡單條件的參與者定義訪問限制。對于許多應(yīng)用程序，事件和查詢功能也非常有用和有趣。

最后，我們來看看主分支上的解決方案。所有這些要求都已在其中實(shí)施和測試。我們現(xiàn)在用npm run createArchive生成完成的.bna文件，然后在dist/文件夾中。我們現(xiàn)在可以將它導(dǎo)入到我們在控制臺(tái)中啟動(dòng)的Composer Playground中，以便在我們的本地Fabric網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行嘗試。通過Web UI的方式應(yīng)該是不言自明的，但它也是正式記錄的。

總結(jié)和展望

我們已經(jīng)了解了Hyperledger項(xiàng)目的重要部分。具體來說，我們現(xiàn)在知道Fabric作為具有基本概念的區(qū)塊鏈平臺(tái)。Composer添加了許多重要概念，使開發(fā)人員可以非常方便地實(shí)施和管理區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。通過實(shí)施的關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)和跟蹤的區(qū)塊鏈應(yīng)用案例，我們了解了一個(gè)簡單但功能強(qiáng)大的私人/聯(lián)盟區(qū)塊鏈用例。

最終的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)最初只在本地執(zhí)行。我們還沒有擴(kuò)展同行組織和訂購服務(wù)的配置。但我們可以輕松添加更多組織并通過多個(gè)主機(jī)分發(fā)對等節(jié)點(diǎn)。對于由真正的組織聯(lián)盟跨越的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，我們?nèi)匀挥幸恍﹩栴}需要解決：

我們?nèi)绾喂芾斫M織和對等節(jié)點(diǎn)？組織如何自動(dòng)將新的對等節(jié)點(diǎn)添加到網(wǎng)絡(luò)中？我們?nèi)绾潍@得一個(gè)可以抵御失敗的公平和同質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)？客戶如何與網(wǎng)絡(luò)通信？

這個(gè)仍然年輕的平臺(tái)已經(jīng)提供了很多功能和舒適性。但是，仍有許多任務(wù)需要完成。從開發(fā)人員的角度來看，單元測試代碼看起來仍然非常臃腫。很快就會(huì)出現(xiàn)庫，通過它可以更容易地實(shí)現(xiàn)通常的測試模式。我們迫切希望看到Hyperledger等項(xiàng)目將如何繼續(xù)推動(dòng)業(yè)務(wù)中分布式賬本技術(shù)的適應(yīng)性。

故障排除

確保所有工具都與Fabric 1.1兼容。這意味著必須下載此版本的所有docker鏡像。應(yīng)安裝最新版本的Composer和Composer Playground。目前是v0.19.1。本文中Fabric和Composer文檔的所有鏈接都是故意修復(fù)到Fabric 1.1和最新的Composer版本。

網(wǎng)站名稱：使用Hyperledger Fabric和Composer實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈應(yīng)用程序
當(dāng)前網(wǎng)址：http://www.muchs.cn/news26/104326.html

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