7.2.1　Fabric基本运行分析

Fabric项目的目的是要实现一个面向商业环境的通用权限区块链底层设施，它是用于开发企业级区块链应用的主要 框架，2017年7月11日，官方网站宣布发布了1.0正式版，标志着这个框架已经可以进入到生产环境的实践阶段。本节将会通过部署运行一个示例来体会一 下如何使用Fabric实现一个智能合约系统并且部署一个网络，在开始之前，我们来了解一下Fabric与比特币、以太坊这些区块链系统有什么差别，以及 它的运行框架是什么样的。

先看一下彼此的区别：

从上表可以看出，Fabric与其他公链系统主要的区别是一个带有许可授权的区块链网络系统，并且不使用通常依靠算力的工作量证明共识算法，而是使用更适 合在商业环境下使用的PBFT算法。既然Fabric有着许多的不同，那么它的运行框架是什么样的呢？我们就看一下1.0正式版的运行框架图：

通过上图，我们可以看到对等节点分解为两个角色：一个背书，一个提交。整个运行环路如下：

1）应用程序通过SDK调用发送请求到对等节点；

2）对等节点通过智能合约执行请求，请求完毕后会进行背书，背书就是节点对请求执行的确认，返回YES或NO，参与背书的对等节点将执行结果返回给应用程序；

3）应用程序将接收到的背书结果提交给共识服务节点；

4）共识服务节点执行共识过程，生成区块数据并发送给对等节点；

5）对等节点进行交易数据的验证之后再提交到本地的账本数据中。

这便是Fabric中的一个交易运行流程，这里提醒一下读者，Fabric的版本发布过程中，有过一个重要的版本0.6版，这个版本与1.0正式版的流程略有差别，这里不再赘述，读者在试用Fabric时，务必注意下版本，接下来我们就开始安装使用Fabric示例。

7.2.2　Fabric安装

要使用Fabric，首先要安装这个项目框架，本示例在Mac上进行，对于Linux和Windows过程是类似 的，不过还是建议使用Mac或者Linux，能省去很多麻烦。对于Linux发行版，以常见的Ubuntu来说，可以使用16.04版，如果是 CentOS则可以使用CentOS7，使用较高版本的系统，可以省去很多额外安装依赖的麻烦，让我们一步步开始。

（1）安装Docker运行环境

Docker是一个轻量级的容器环境，类似于虚拟机，但是比虚拟机要轻很多，在一个操作系统中可以运行相当多数量 的Docker容器，每一个容器中可以运行独立的服务，容器与容器之间是隔离的，不会互相有干扰，通常在安装Docker的时候都会连带一起安装 Docker Compose，通过Docker Compose可以方便地部署多个Docker容器实例，我们将使用这些工具来部署Fabric节点，每一个节点都运行在一个独立的Docker容器中。 安装时请选择不低于1.12的版本，安装完毕后，可以分别运行如下命令检查Docker和Docker Compose的版本：

docker -v
docker-compose -v

（2）安装Go运行环境

Fabric使用Go语言开发，因此需要安装Go的环境，这个也不再赘述了，安装完毕后不要忘记设置GOPATH环境变量。分别使用如下命令查看Go的版本以及GOPATH的设置：

go version
echo $GOPATH

（3）安装Node.js以及NPM

Fabric提供有多种语言版本的SDK，可以用于通过API的调用与Fabric构建的区块链服务进行交互，我 们使用Fabric提供的针对Node.js的SDK来开发应用，注意保持Node运行时的版本为6.9.x，这里使用的版本是6.9.5，目前官方的 SDK还没有支持更高版本的Node，通过以下命令可以查看Node安装的版本：

node -v
npm -v

至此，基础环境就安装完毕了，接下来安装Fabric。

（4）创建目录

下载官网提供的平台相关的二进制文件到创建的目录中。

cd ~ | mkdir fabricsample
cd ~/fabricsample

（5）下载Fabric组件

curl -sSL https://goo.gl/iX9dek | bash

使用curl工具下载Fabric的组件，使用这些文件就可以设置Fabric网络了，下载完毕后，可以看到在目录中生成了一个bin目录，进去后可以看到有以下的文件：

我们解释一下几个组件的作用：

·configtxgen：用于生成共识服务启动以及通道创建所需的配置数据，它需要一个名为configtx.yaml的配置文件，在这个文件中包含了Fabric节点网络的定义。

·configtxlator：可以用来将通道配置信息转换为可读形式。

·cryptogen： 用于生成x509标准证书，用于实现身份识别等鉴权功能，这个命令工具需要使用一个名为crypto-config.yaml的配置文件，在这个配置文件 中包含需要部署的Fabric网络拓扑结构，根据网络结构，cryptogen命令可以生成所需的证书库以及密钥。

·get-byfn.sh：用来下载名为byfn的脚本程序，实际上其中包含了一个下载命令。

·get-docker-images.sh：这是一个脚本程序，可以用来下载Fabric的各个组件到本地的Docker容器中。

·orderer：共识服务程序，在超级账本中将共识服务独立为一个节点程序，负责将网络中的交易事务打包进区块，并使用通道机制订阅给其他的对等节点（也可以说是账本节点）。

·peer：账本节点程序，用于维护账本数据并且运行智能合约，以下统称这种节点为对等节点。

我们可以看到，运行超级账本的Fabric，要比运行比特币或者以太坊复杂很多，作为一个商业级的联盟链基础设施，增加了很多公链系统没有的组件功能。

除了下载这些文件，命令脚本同时还安装了Fabric组件的Docker镜像，从Docker Hub下载到本机的Docker仓库，使用docker images可以查看到，分别是：

这里需要对Fabric的结构和模块做一些介绍。在Fabric中，对区块链应用中的各个角色进行了明确的划分，这也 是其高度模块化的一个体现，不再像比特币这样一股脑儿都混在一起，Fabric面向商业应用，因此其本质上是设计为一个私有链或者说是联盟链，除了通常的 模块元素外，主要特点表现在以下几个方面。

1）具有多种类型的节点，比如负责管理账本数据的peer对等节点，负责提供共识服务的orderer共识服务节点，负责鉴权的身份服务节点，负责创建和校验交易并且维护智能合约状态的验证节点，负责提供用户端服务的应用节点等。

2）对等节点之间的账本数据共享通过一个称为channel（也就是通道）的机制来过滤，通道是Fabric中一 个富有特色的机制，正是通过通道的概念，实现了数据的隔离分发，只有处于同一个通道的节点之间才会分享账本数据，通过这种机制，在同一个联盟链的对等节点 之间，可以根据策略拥有不同的账本副本数据。

注意，对于共识服务节点来说，是接收所有数据的，通道只是与对等节点相关，实际上对等节点是通过向共识服务节点订阅了不同的主题，而每个主题就是一个通道，它们的关系如下图所示：

图中peer1与peer2订阅了同一个通道，peer3与peer4订阅了同一个通道，peer5与peer6订阅了同一个通道，根据不同的通道订阅，共识服务根据策略分发不同的区块数据，我们可以发现，在Fabric的设计中充分考虑了作为商业环境使用的安全问题。

通过证书颁发服务进行身份认证与鉴权，这个与传统的企业级系统是类似的，限制进入系统的用户，设置不同的权限，作为面向商业使用的系统，这个显然是必备的，也是与公链系统（如比特币、以太坊等）很大的一个差别。

Fabric由于有通道和身份认证的设施，使得对于每一个节点看到的数据都是可以不一样的，也就是说从逻辑上来 看，Fabric是一个实现了多通道多链结构的一个区块链网络。这是很有意思的，此前的比特币、以太坊等公链系统，每个节点看到的数据都是一样的，无论是 实际的物理数据还是逻辑上的视图数据都是一致的。Fabric的这个特点，类似于数据库系统中的物理表与视图的概念，通过设定不同的视图逻辑，实现不同的 数据管控要求。

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