Hyperledger Fabric 简介

Hyperledger 是区块链行业中最大的项目之一，它由一套开源工具和子项目组成。这是一个由 Linux 基金会托管的全球合作项目，汇集了不同领域的领导者，他们的目标是构建一个强大、业务驱动型的区块链框架。

区块链网络主要有三种类型：公有链、联盟链或联合链以及私有链。Hyperledger 是一个区块链框架，旨在帮助公司构建私有或联盟许可区块链网络，在这些网络中，多个组织可以共享控制权和运营网络内节点的权限。

由于区块链是一个透明、不可篡改且安全的去中心化系统，因此它被认为是传统供应链行业的颠覆性解决方案。它可以通过以下方式支持有效的供应链系统：

• 跟踪整个链中的产品
• 验证和认证链中的产品
• 在供应链参与者之间共享整个链的信息
• 提供可审计性

本文以食品供应链为例，解释了 Hyperledger 区块链如何改变传统供应链。

食品行业供应链

传统供应链效率低下的主要原因是缺乏透明度，导致报告不可靠和竞争劣势。

在传统的供应链模型中，关于实体的信息对链中的其他参与者来说并非完全透明，这导致报告不准确和缺乏互操作性。电子邮件和打印文档提供了一些信息，但它们无法包含完全详细的可视化数据，因为产品在整个供应链中难以追踪。这也使得消费者几乎不可能了解产品的真实价值和来源。

食品行业的供应链是一个复杂的领域，多个参与者需要协调才能将货物交付到最终目的地——客户手中。下图显示了食品供应链（多级）网络中的主要参与者。

链的每个阶段都会引入潜在的安全漏洞、集成问题和其他效率问题。当前食品供应链中日益增长的主要威胁仍然是假冒食品和食品欺诈。

基于 Hyperledger 区块链的食品追踪系统实现了完全的可视性、跟踪和追溯。更重要的是，它通过以不可篡改和可行的方式记录产品的详细信息，确保了食品的真实性。通过在不可篡改的框架上共享产品的详细信息，最终用户可以自行验证产品的真实性。

Hyperledger Fabric

Hyperledger Fabric 是 Hyperledger 项目的基石。它是一个基于许可的区块链，或者更准确地说是一种分布式账本技术 (DLT)，最初由 IBM 和 Digital Asset 创建。它被设计为一个模块化框架，包含不同的组件（如下所述）。它也是一个灵活的解决方案，提供可插拔的共识模型，尽管它目前仅提供基于许可的、基于投票的共识（假设今天的 Hyperledger 网络在部分可信的环境中运行）。

鉴于此，不需要匿名矿工来验证交易，也不需要相关的货币来充当激励。所有参与者都必须经过身份验证才能参与区块链并进行交易。与 Ethereum 一样，Hyperledger Fabric 支持智能合约，在 Hyperledger 中称为 Chaincode，这些合约描述并执行系统的应用程序逻辑。

然而，与 Ethereum 不同，Hyperledger Fabric 不需要昂贵的挖矿计算来提交交易，因此它可以帮助构建可以以更低延迟扩展的区块链。

Hyperledger Fabric 与 Ethereum 或 Bitcoin 等区块链不同，不仅在于其类型或因为它与货币无关，还在于其内部机制。以下是典型 Hyperledger 网络的主要元素：

• 账本 存储一个区块链，其中保存所有状态转换的所有不可篡改的历史记录。
• 节点 是区块链的逻辑实体。有三种类型：
  
  – 客户端 是代表用户向网络提交交易的应用程序。
  
  – Peer 节点 是提交交易并维护账本状态的实体。
  
  – Orderer 节点 在客户端和 Peer 节点之间创建共享通信通道；它们还将区块链交易打包成区块，并将区块发送给提交 Peer 节点

除了这些元素之外，Hyperledger Fabric 还基于以下关键设计特性：

• Chaincode 类似于其他网络（如 Ethereum）中的智能合约。它是一种用高级语言编写的程序，针对账本的当前状态数据库执行。
• 通道 是用于在多个网络成员之间共享机密信息的私有通信子网。每个交易都在一个通道上执行，该通道仅对经过身份验证和授权的各方可见。
• 背书节点 (Endorser) 验证交易、调用 Chaincode，并将背书的交易结果发送回调用应用程序。
• 成员服务提供者 (MSP) 通过颁发和验证证书来提供身份验证和授权过程。MSP 识别哪些证书颁发机构 (CA) 被信任来定义信任域的成员，并确定参与者可能扮演的特定角色（成员、管理员等）。

交易如何验证

探索交易如何被验证是了解 Hyperledger Fabric 如何在底层工作的良好方式。下图显示了典型 Hyperledger 网络中处理交易的端到端系统流程：

首先，客户端通过向基于 Hyperledger Fabric 的应用程序客户端发送请求来发起交易，该客户端将交易提案提交给背书 Peer 节点。这些 Peer 节点通过执行交易指定的 Chaincode（使用状态的本地副本）来模拟交易，并将结果发送回应用程序。此时，应用程序将交易与背书结合，并将其广播到排序服务 (Ordering Service)。排序服务检查背书并为每个通道创建一个交易区块，然后将这些区块广播到通道中的所有 Peer 节点。然后，Peer 节点验证交易并提交它们。

Hyperledger Fabric 区块链可以通过透明、永久和共享的食品来源数据、加工数据、运输详细信息等记录将食品供应链参与者连接起来。Chaincode 由食品供应链中授权的参与者调用。所有已执行的交易记录都永久保存在账本中，所有实体都可以查找此信息。

Hyperledger Composer

除了 Fabric 或 Iroha 等区块链框架之外，Hyperledger 项目还提供了 Composer、Hyperledger Explorer 和 Cello 等工具。Hyperledger Composer 提供了一套工具，以帮助更轻松地构建区块链应用程序。它由以下部分组成：

• CTO，一种建模语言
• Playground，一种基于浏览器的开发工具，用于快速测试和部署
• 命令行界面 (CLI) 工具

Composer 支持 Hyperledger Fabric 运行时和基础设施，并且在内部，composer 的 API 利用了底层 Fabric API。Composer 在 Fabric 上运行，这意味着由 Composer 生成的业务网络可以部署到 Hyperledger Fabric 以供执行。

要了解有关 Hyperledger 的更多信息，请访问项目网站，您可以在其中查看成员、访问培训和教程，或了解如何贡献。

本文改编自 Coding Bootcamp 的文章 Building A Blockchain Supply Chain Using Hyperledger Fabric and Composer，并已获得许可使用。