Quorum介绍(一):Quorum整体结构概述
Official Docs 官方文档
https://docs.goquorum.com/en/latest/Getting%20Started/Getting%20Started%20Overview/
一、什么是Quorum?
一句话概括,就是企业级以太坊模型。与传统的以太坊模型不同,Quorum既然是企业级应用,那么准入门槛、共识处理以及交易的安全机制上一定与传统的公链模型不同。稍后我们也将从以下几个方面详细介绍Quorum的结构模型和核心功能特色。
- 共识
- 交易机制
- 安全框架
- 网络准入门槛设置
二、Quorum交易状态
Quorum本身支持两种交易状态
- 公有状态:网络中所有的Quorum节点都能获得及交易内容
- 私有状态:只有获得相应许可的节点才能解读。
两种交易核心不同就是内容是否加密。为了区别两种交易的类型,Quorum在每笔交易的签名中设置了一个特殊的value值,当签名中的value值为27或28时,表示这是一笔公开交易,如果是37或者38则是一笔私密交易。私密交易的内容会被加密,只有具有解密能力的节点才能获得具体的交易内容。
所以最终每个节点会有两套账本:一个是所有人都一样的公有账本,另一个是自己本地存储的私有账本。
所以Quorum的账本状态改变机制允许以下几种情况的调用
1. S -> A -> B
2. S -> (A) -> (B)
3. S -> (A) -> [B -> C]
s 表示交易发起者,(X) 表示私密, X表示公开
上述公式可以翻译为:
- 允许发起一笔公有交易,该公有交易合约可以调用另一个公有交易合约(公开智能合约调用公开智能合约)
- 允许发起一笔私有交易,该私有交易合约可以调用另一个私有交易合约(私有智能合约调用私有智能合约)
- 允许发起一笔私有交易,该私有交易可以只读另一个公有交易合约(私有交易读取公有账本信息,但不改变公有账本)
Quorum不允许以下两种情况的调用
1. (S) -> A
2. (S) -> (A)
- 私有合约调用公开合约
- (S) -> (A)这里笔者也比较模糊,不太明白
Quorum具体的状态状态校验(世界状态)可以调用RPC方法 eth_storageRoot(address[, blockNumber]) -> hash
三、Quorum部件分析
Quorum核心分为两大块:Node节点和隐私管理。
Quorum节点
Quorum节点本身是一个轻量版的Geth。沿用Geth可以发挥以太坊社区原有的研发优势,因此Quorum会随着Geth未来的版本更新而更新。
Quorum节点基于Geth做了一下改动:
- 使用Raft或者是IBFT共识,而不是POW共识
- P2P层节点直接只进行可允许的连接(节点之间的连接必须获得许可,一般公网节点是没有接入限制的)
- 块的产生逻辑不再是“全局账本状态”决定,而是“全局公开账本”状态决定
- 块的验证逻辑不再是“全局账本状态”决定,而是“全局公开账本”状态决定
- 账本分为两部分:公共账本和私有账本
- 块验证逻辑支持“私有交易”
- 允许创建交易时交易内容是加密hash值,这样能确保私密交易的加密性
- 保留了gas的概念,但是交易不会产生gas费用
Quorum安全管理 - Constellation & Tessera
Constellation和Tessera(以下简称C&T)是一种用Java和Haskell实现的安全传输信息模型,他们的作用就像是网络中的信息传输代理(MTA, Message Transfer Agent)所有消息的传输都通过会话信息秘钥进行加密
PGP加密, 可以用来发送机密消息。这是通过对称的一组密钥-公钥组合来实现的。消息采用对称加密算法加密,采用一组对称密钥。每个对称密钥只使用一次,所以也叫做会话密钥。PGP定义介绍
C&T其实是一种多方参与网络中实现个人消息加密的常用组件,在许多应用中都很常见,并不是区块链领域专有技术(笔者注,其实区块链本身就是各种技术的大杂烩,我们很难专门找到一门技术,说它就是区块链 )。C&T主要包括两个子模块:
- The Node Quorum使用这个模块实现了PrivateTransactionManager 私有交易管理
- The Enclave
Transaction Manager 交易管理
交易管理模块主要负责交易的隐私,包括存储私密交易数据、控制私密交易的访问、与其他参与者的交易管理器进行私密交易载荷的交换。Transaction Manager 本身并不涉及任何私钥和私钥的使用,所有数字加密模块的功能都由The Enclave来完成。
Transaction Manager属于静态/Restful模组,能够非常容易的被加载。
The Enclave
分布式账本协议通常都会涉及交易验证、参与者授权、历史信息存储(通过hash链)等。为了在加密这一方面实现平行操作的性能扩展和,所有公私钥生成、数据的加密/解密都由Enclave模块完成。