FBS观察全球区块链应用与商业模式——Hyperledger Fabric|18009

Posted 2021-04-17 金科商学

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全球区块链应用与商业模式——Hyperledger Fabric

                     什么是Hyperledger Fabric

       Hyperledger项目是由Linux基金会于2015年12月开始宣布创建的项目，是开源区块链和相关工具的总括项目，用于支持基于区块链的分布式分类账的协作开发。Hyperledger是一个为了提高跨行业的区块链技术的开源合作项目。它是由Linux基金会主导的全球合作项目，包括了金融、银行、物联网、供应链、制造和科技产业的领导者。

       Hyperledger Fabric为开发模块化体系结构的区块链应用程序提供技术基础，实现应用组件的即插即用。例如，公司的会员服务等。它使用容器技术来托管构成系统应用逻辑的智能合约（也称为链代码）。

图1 Hyperledger Fabric的界面首页

资料来源： https://cn.hyperledger.org/

      该项目的目标是通过开发区块链和分布式分类账来促进跨行业协作，相比较于加密的货币设计，Hyperledger Fabric特别关注于提高这些系统的性能和可靠性，以便它们能够通过核心技术、金融和供应链公司支持全球商业贸易。该项目将通过特定用途模块框架（包括具有自己的共识和存储例程的区块链）以及身份识别，访问控制和智能合同服务来整合独立的开放协议和标准。

      Hyperledger Fabric的具体目的可以分为以下几个方面：一是创建企业级、开源、分布式账本框架和代码库，以支持商业交易；二是提供中立、开放和社区驱动的基础设施由技术和商业治理支持；三是建设技术社区，开发区块链和共享账本的概念验证（POC）、应用案例、实地跟踪和部署；四是教育公众关于区块链技术的市场机会；五是推广Hyperledger Fabric社区对许多平台和框架采用工具包方法。

                                       Hyperledger Fabric的发展

    2015年12月，Linux基金会宣布创建Hyperledger项目，并确定项目的目标在于建立分布式记账的区块链协作开发。 该项目的创始成员于2016年2月宣布，并于3月29日宣布10名成员和理事会成员。5月19日，Apache软件基金会的共同发起人Brian Behlendorf被任命为该项目的执行董事。Behlendorf 接受职务以后，在很短的时间内，立即开始社区规划，帮助社区确定了未来发展战略。9月，他描述了 Hyperledger伞形架构的商业区块链远景。

       在2016年年初，该项目开始接受以编码库和其他技术为核心元素的孵化提案。最初的建议之一是将数字资产，Blockstream的libconsensus和IBM的OpenBlockchain的先前工作结合在一起的代码库。这个后来被命名为Fabric。5月，英特尔的名为Sawtooth的分布式账本被孵化。

     早前业界曾传Hyperledger会开发自己的比特币类型的加密货币，但Behlendorf 随后声明，Hyperledger项目本身不会建立自己的加密货币。2017年7月12日，该项目宣布Hyperledger Fabric 1.0生产就绪，并投入市场使用。Hyperledger Fabric 1.0在初始投币市场中受到广泛地欢迎。2017年8月，甲骨文加入Hyperledger联盟并宣布发布Blockchain Cloud Service产品。

       2017年7月，伦敦证券交易所集团与IBM合作宣布它将创建一个专为数字化发行意大利公司股票而设计的区块链平台。 Hyperledger Fabric将构成该平台的基础。2017年9月，加拿大皇家银行（RBC）已开始使用Hyperledger进行美国和加拿大银行间拆借交易。

Hyperledger Fabric的成员组成

      Hyperledger Fabric创世之初公司拥有30个创始公司会员和一套技术和组织治理机构组成。早期成员包括区块链独立软件开发商（Blockchain，ConsenSys，Digital Asset，R3，Onchain），知名技术平台公司（思科，富士通，日立，IBM，英特尔，NEC，NTT DATA，红帽，VMware），金融服务公司（荷兰银行，澳新银行，纽约梅隆银行，CLS集团，芝商所，存托信托和清算公司，德意志交易所集团，摩根大通，State Street，SWIFT，富国银行），SAP等商业软件公司 ，系统集成商和其他公司，如：（埃森哲，Calastone，Wipro，Credits，Guardtime，IntellectEU，Nxt基金会，Symbiont）。

     开始时，Hyperledger技术指导委员会接受了两个商业区块链框架代码库进行孵化: Hyperledger Fabric, 由Digital Asset、Blockstream的libconsensus、IBM的OpenBlockchain共同组合的作品; 以及Hyperledger Sawtooth, 由 Intel的孵化小组所开发。

     Hyperledger项目的董事会由二十名由Blythe Masters（数字资产首席执行官）担任主席的成员组成，另外还有由十二位成员组成的技术指导委员会，由IBM开放技术首席技术官Christopher Ferris担任主席。

     Hyperledger的治理委员会，现在有21个成员，与Linux基金会的领导一起， Brian Behlendorf 担任执行总监。在后来的2016年和2017年, Hyperledger技术指导委员会增加了7个商业区块链的代码库。企业会员和准会员扩展到将近200名会员。在Linux基金会发起的超过70个开源组织中，Hyperledger是增长最快的项目。

                            Hyperledger 框架

     1.Hyperledger Burrow

     Burrow是一个区块链客户端，包含一个内置规格的以太坊虚拟机。由Monax贡献，Monax和Intel赞助。

     2.Hyperledger Fabric

     Hyperledger Fabric是一个许可的区块链基础架构，最初由IBM和Digital Asset提供，提供了一个模块化架构，其中包含基础架构中节点之间角色的描述，智能合同的执行（Fabric中称为“链条代码”）和可配置共识和会员服务。结构网络包括“对等节点”，它们执行链式代码，访问账目数据，认可交易和与应用程序的接口。“Orderer节点”确保区块链的一致性并将认可的交易传递给网络的对等方和MSP服务，通常作为认证中心实施，管理用于认证成员身份和角色的X.509证书。Fabric主要面向集成项目，其中需要分布式总账技术（DLT），除了Node.js，Java和golang的SDK外，不提供面向用户的服务。Fabric支持golang，javascript和Java中的链式代码，因此比闭合的智能合同语言更具灵活性。

图2 Hyperledger 的主要框架

资料来源： https://cn.hyperledger.org/

      3.Hyperledger Iroha

      Hyperledger Iroha是基于Hyperledger Fabric的平台应用，主要应用于移动应用程序，由Soramitsu贡献。

      4.Hyperledger Sawtooth

     Hyperledger Sawtooth由英特尔提供，Sawtooth利用被称为“经过时间证明”的新型共识机制，这是一种基于英特尔软件防护扩展（SGX）提供的基于可信执行环境的彩票设计共识协议。正在努力将Hyperledger Burrow EVM应用引擎作为Sawtooth交易处理器。

                                                           Hyperledger开发人员工具

    1.Hyperledger Cello

     Hyperledger Cello旨在给区块链生态系统带来按需部署服务的模式，减少创建、管理、终止区块链的难度。IBM提供的区块链部署工具，IBM研究部的Baohua Yang和Haitao Yue承担了开发和维护该项目的兼职工作。由Soramitsu，华为和英特尔共同主办。

     2. Hyperledger Composer

     IBM提供的区块链管理工具。Composer是面向用户的快速原型制作工具，也是一个构建区块链商业网络的协作工具，用来加速智能合约的开发以及在分布式账本的部署。运行于Hyperledger Fabric之上，可轻松管理资产（存储在区块链中的数据），参与者（身份管理或会员服务）和交易（Chaincode或智能合同）代表参与者对资产进行操作）。生成的应用程序可以作为一个包（一个BNA文件）导出，可以在Hyperledger Fabric实例上执行，并且支持Node.js应用程序（基于Loopback应用程序框架），并为外部应用程序提供REST接口。

Composer为创建应用程序提供了一个GUI用户界面“操场”，因此它是概念验证工作的绝佳起点。

      3.Hyperledger Explorer

      Hyperledger Explorer 可以查看、调用、部署或查询区块、交易和相关数据、网络信息、链码和交易序列，以及账本中的其他相关信息，主要由IBM，英特尔和DTCC提供的区块链分析工具。

      4.Hyperledger Indy

      Indy是支持分布式账本独立身份的Hyperledger项目。它提供工具，库和可重用组件，用于提供植根于区块链或其他分布式账本的数字身份。由Sovrin基金会提供。

     5. Hyperledger Quilt

    Hyperledger Quilt主要是一个支付协议，使账本系统间通过执行ILP协议互操作，它被设计用于跨分布式账本和非分布式账本之间转移价值。

Hyperledger Fabric的运营模式

     Hyperledger Fabric为企业构建的领先的开源、通用区块链结构，构建于一种模块化架构之上，该架构将交易处理分为 3 个阶段：分布式逻辑处理和协商（“链代码”）、交易订购，以及交易验证和提交。这种分离提供了一些优势：不同节点类型之间需要的信任和验证水平更低，网络可伸缩性和性能得到了优化。

   为了进行演示，如图 1 所示Hyperledger Fabric v1.0 中的交易流。

图 1. Hyperledger Fabric v1.0 中的交易生命周期

     资料来源： https://cn.hyperledger.org/

     从图1可以分析Hyperledger Fabric的交易模式及过程：1)应用程序将交易方案递交给背书对等节点。2)背书策略规定需要多少个背书者和/或何种背书者组合来签署提案。背书者执行链代码，以便在网络对等节点中模拟该提案，并创建一个读/写集。3)然后背书对等节点将经过签署的提案回复（背书）发回给应用程序。4)应用程序将交易和签名提交给订购服务。5)创建一批或一组交易，并将它们传送给提交对等节点。6)提交对等节点收到一批交易后，对于每个交易，它会 7) 确认满足背书策略，并检查读/写集以检测冲突的交易。如果两项检查都通过，则将该组交易提交到账本，并在状态数据库中反映出每个交易的状态更新。

       由于在新的 v1.0 架构中，仅在网络上发送签名和读/写集，所以可伸缩性和性能得到了优化。此外，因为仅背书者和提交者能够真正看到该交易，所以区块链系统的不同部分中需要的信任水平更低，提供了更高的安全性。拆分链代码执行还在网络中实现了动态增长。在 Hyperledger Fabric v1.0 中，可以动态地或以编程方式添加对等节点，而不是像 v0.6 中一样静态添加。

     由于竞争形势、保护法律和有关个人数据机密性的法规，企业规定需要确保某些数据元素的隐私，这可以通过区块链上的数据分区来实现。Hyperledger Fabric 中支持的渠道允许仅将数据传递给需要知道的相关方。

       区块链应用程序的状态过渡主要通过账本进行有序记录。每个交易都会产生一组资产键值对，这些信息以创建、更新或删除数据的形式提交给账本。v1.0 的不可变事实来源被附加到嵌入了 LevelDB 的对等节点的文件系统中。

     通常情况下，LevelDB 有一个键值数据库，支持键查询、组合键查询和键范围查询。此外，可以选择支持 CouchDB 等文档数据库，内容需是 JSON 格式，而且完全可查询，其数据模型应与现有的键/值编程模型兼容。因此，在利用 CouchDB 时，如果将链代码数据建模为JSON，则不需要在应用程序上进行修改。

     JSON 格式有助于最大限度减少生成简单报告和执行审计功能所需的工作。例如，在供应链场景中，可以使用 JSON 文档样式来帮助列出商品和运输实体的特定数据。对于运送到资产最终目的地的过程中涉及的位置和运输实体，可以轻松地为它们生成资产报告。

     Hyperledger Fabric 架构的模块化使网络设计师能够插入其首选实现的组件。该架构中可轻松插入的其他组件包括一致性或加密组件，其中一些国家/地区有自己的加密标准。Hyperledger Fabric 提供了经过修改和未经修改的 PKCS11 来生成密钥，这支持处理各种情况，比如需要更多保护的身份管理。

                            Hyperledger Fabric的优点

      通过Hyperledger Fabric建立的区块链平台是通过共识建立起来的、与“智能合约”系统和其他辅助技术相结合的对等分布式账本。这些技术可以一起用于构建新一代的交易应用。这些应用能够建立平台节点之间的信任、强化责任和提高平台应用及交易的透明度，同时简化业务流程。

      Hyperledger Fabric是市场、数据共享网络、微型货币和分散的数字社区的操作系统。它有可能极大地降低在现实世界中完成工作的成本和复杂性。

     Hyperledger Fabric是由软件开发者社区构建区块链框架和平台，通过开放源代码、协作式软件开发方法确保将区块链技术推向主流商业采用所需的透明度、寿命、互操作性和支持。

Hyperledger Fabric未来

      随着区块链技术的发展，Hyperledger Fabric在未来将得到更加广泛的应用。Hyperledger框架和工具的的丰富和多样化，是其作为基础平台的不断发展和推广的基础。与此同时，要防止平台的“滥用”和“不正当”应用，确保平台应用符合法律规范和工具使用适当性原则。

【FBS观察】

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