Fabric 架構和概念

本文基于fabric 1.0.4版本，如果相關概念有所改動，請以官方文檔為準。

fabric構建的區塊鏈網絡是一個分布式系統，包含了一些邏輯節點，這些邏輯節點各司其職，完整的執行著交易的發起，驗證，賬本狀態更新，一致性等功能。

chaincode是一個按照一定規范實現的應用程序，運行于容器中，chaincode可以被安裝到peer上，應用程序（客戶端）通過發起交易請求，endsorer peer執行chaincode并進行簽名，經過orderer的驗證后，下發到對應的channel中，對賬本進行更新。

fabric中的交易分為兩種，一是發布chaincode到peer的deploy transaction，二是chaincode的執行，稱為invoke transaction；其實還可能存在query transaction（v1版本加入）和cross-chaincode transaction（v1之后的版本會加入），不過不在本文討論范圍內。

由于fabric提供了權限控制，因此，對于peer和client來說，對于交易的結果和交易本身，都需要進行授權，這個組件是一個抽象的接口，它定義了提供權限控制的一系列標準，對于不同的網絡，可以通過注入不同的實現來實現自己的認證授權機制。

member是fabric中最粗的邏輯單位，一個member可以類比于一個參與該交易網絡的組織，例如在電商網絡中，京東，淘寶都是一個member，這個member包含自己的root CA ，自己的集群用于維護賬本。

整個區塊鏈的狀態可以看作是一個 versioned KVS（帶有版本的 key-value store，類似于git倉庫），這些kv通過chaincode（智能合約）進行更新，它只提供了put和get方法，所有的狀態變更都有日志記錄。

如上所述，區塊鏈的賬本，其實就是其 KVS模型的當前狀態。并且賬本會記錄所有的成功或失敗的交易請求。賬本的修改都來自于orderer下發的事件，其中包含了打包好的block，這些block中，既包含成功的交易，也包含失敗的交易，經過排序后形成一個順序存儲的結構保存在block中，而賬本（區塊鏈）就是這樣一個一個block首尾相連所形成的數據集合。

前文提到了，所有的node上，都會存在一個當前賬本（或子集）的副本，是否是子集，取決于該節點所在的組織（organization）是否能看到所有的交易信息。而最全的賬本，是在orderer node上，稱之為orderer ledger，而存在于peer node上的賬本，則稱之為peerledger，peer還在本地維護了一個bitmap，用于標記ledger中哪些交易是invalid的，而ordererledger則主要作為（peerledger的）容錯和高可用而存在。

fabric 1.0中，定義了三種node，分別是：

1. client

2. peer

3. orderer

client模擬的是交易網絡中的普通用戶，普通用戶連接到某個peer上，調用注冊在該peer上的某個chaincode，從而完成對賬本的更新

peer node通過channel和orderer node建立了一種 發布/訂閱的關系，orderer service會把其關心的息發通過channel發送給peer node，peer接收到這些交易后，就會更新本地賬本（peerledger）的狀態，peer可以說是fabric網絡中最基本的節點，所有的賬本和智能合約都存儲在其中，同時，anchor peer負責某個org在某個網絡中的代表，而lead peer則是本org的所有peer的首腦，order通過peer將數據的更新擴散到org。

由于fabric是一個分布式系統，因此每個node上都存儲著一個賬本，而當各個節點要對賬本狀態的修改時，必須有一個機制保證所有的這些CUDR操作的一致性，這就是orderer service，orderer service由一些orderer node組成，將所有提交的交易進行排序，驗證，然后分發給對這個交易感興趣（訂閱了某個channel）的member（organization），使副本和原始賬本保持一致。

broadcast(blob): 客戶端使用這個API來發起一次提交請求，該消息blob會被endsor，然后將其結果發送給orderer deliver(seqno, prevhash, blob)：當orderer service驗證了某個交易是有效性的（valid）后，會使用該API分發消息到對應的channel，所有訂閱了這個channel的peer都會收到這個deliver消息，消息包含一個正整數序列號（seqno），前一個blob的hash值和blob消息體的。

一言以蔽之，orderer有如下幾個特性：

1. 一致性：經過orderer deliver的交易，seqno一定時，blob和prevhash都一樣；

2. hash鏈的完整性：對于deliver(seqno, hash0, blob0)和deliver(seqno-1, hash1, blob1)，HASH(seqno-1, hash1, blob1) == hash0；

3. 不會憑空創造交易：每一次deliver，都是由于一次boardcast產生的；

4. 不會缺失交易：如果一個deliver(seqno, hash, blob)已經發生，那么一定有deliver(seqno-1, hash0, blob0) ... deliver(0, default-hash, blob)；

5. 不會重復交易：如果產生了兩次 boardcast(blob)，boardcast(blob1)，則deliver(seqno1, hash, blob1)和deliver(seqno, hash0, blob)中，seqno1==seqno，hash==hash0，blob==blob1。

channel可以理解為一個獨立的交易網絡，每一個channel都維護著自己的賬本，也可以理解為，一個賬本對應了一個channel，這個channel中的賬本的狀態由所有訂閱了該channel的member（organization）維護。

更多概念可以參考 glossary

總的來說，fabric的交易網絡可以如下圖所示：

作者：飛起一砣子

來源：簡書