Hyperledger Fabric模型和工具介绍

在上一篇Linux环境下搭建Hyperledger Fabric 1.1开发环境的文章中，介绍了如何快速在本地运行起Fabric开发环境，在正式进入开发环节之前，需要先了解清楚Fabric的整个运行原理，才能更好的进行开发。

建议读者先了解一下区块链技术的一些基本概念，主要包括区块，链，分布式一致性算法，智能合约等，以便更好的理解Fabric是如何将这些理论知识通过技术手段实现的。

Fabric模型

Fabric为了适应企业的定制化区块链需求，抽象出以下部分的模型概念。

资产(Assets)

资产是指一切在网络中可以等价交换的物品，可以是有形资产，也可以是无形资产。Fabric通过链码(Chaincode)方式提供资产修改的能力。

资产在Fabric中抽象成kv对的形式表示，可以是JSON也可以是二进制格式，通过Hyperledger Composer可以方便的定义资产。

直接对标智能合约概念，就是Fabric网络中运行的程序，可以提供修改资产的功能，同时可以获取到当前交易中的各种状态。

账本(Ledger)是一个共享的，不可变的存储单元，记录了每一个交易频道(Channel)的历史，以及提供类SQL的查询功能。

账本的概念其实就涵盖了区块和链两部分的概念。而交易状态是存储在状态数据库的，目前Fabric使用LevelDB作为默认的状态数据库，同时提供可选CouchDB。

账本工作在每个频道上，既可以共享给整个网络，又可以私有化，仅共享给几个参与者。

如果要私有化账本，要求所有参与者加入同一个频道中，通过频道的隔离性隔离交易事务和账本。在记账之前，交易数据可以通过加密算法进行混淆和保护，如AES算法。

在Fabric的交易网络中，所有参与者都具有已知的身份，通过PKI(Public Key Infrastructure，公钥基础设施)产生加密证书，绑定组织，网络组件，最终用户或客户端程序。因此，数据访问控制可以在广泛的网络或频道级别中有效的管理起来。

Fabric引入“许可”(permissioned)的概念，结合频道的特性，可以工作在隐私性和机密性至上的场景中。

可以说是各种区块链首要需要解决的问题，在其他区块链项目都有大量的提及，Fabric这里也是大同小异。目前Fabric通过插件式的架构可以让开发者自由选择多种共识算法，最初的版本支持三种共识算法:

关于完整的交易流程可以参考Fabric官方文档中的交易流程一文。

如果运行过之前的Linux环境下搭建Hyperledger Fabric 1.1开发环境文章中提到的官方bootstrap脚本，会发现在fabric-samples/bin/目录下存放着Fabric的一些二进制工具:

了解了Fabric的基本模型之后，现在简单了解下各个工具的作用。

configtxgen可以创建和检查channel配置相关的元素，产生的元素由configtx.yaml配置文件的内容决定。主要产生用于以下几种元素:

configtxlator用于转换protobuf和JSON格式的fabric数据结构的，也可以创建配置更新。这个工具既可以作为HTTP服务以REST方式运行，也可以像普通的命令行工具一样运行。

cryptogen是用来产生加密证书的和密钥的，用于传输加密和身份验证。

orderer和peer分别用于运行orderer节点和peer节点。在Fabric的网络中，一共存在着三种类型的节点(Nodes):

client代表一个实际的终端用户行为，必须连接到区块链的节点上(可以是peer或orderer，也可以是两者同时，由实际场景需求决定)，从而创建交易。client节点的概念和其他C/S架构中的client没有区别。

peer节点接收ordered状态更新，并未维护账本的状态(实际就是作为账本的副本节点)。此外peer节点还可以作为特殊角色背书人存在。

orderer节点提供排序服务(ordering service)，比如交付担保。orderer节点为client和peer节点之前提供了共享的communication channel。排序服务支持多个频道，client可以连接到指定频道上发送和获取消息。

本篇内容简单介绍了下Fabric中的模型概念，以及二进制工具包的各种作用。后面我们将会利用fabric提供的二进制工具包，运行起来一个最基本的Fabric网络。