Fabric基础架构原理(3)：通道 | 赠书活动

题图摄于加州北部

本文选自新书《区块链核心技术与应用》，略有删节。上期介绍了Fabric基础架构的共识与交易机制，本次介绍Fabric私密交易方式：通道。欢迎大家参与文末"转发即挖矿"的赠书活动。

本文首发于哈希1024社区：

https://hash1024.org/topics/50

通道的结构

通道是Fabric中非常重要的概念，它实质是由排序节点划分和管理的私有原子广播通道，目的是对通道的信息进行隔离，使得通道外的实体无法访问通道内的信息，从而实现交易的隐私性。

目前通道分为系统通道（System Channel）和应用通道（Application Channel）。排序节点通过系统通道来管理应用通道，用户的交易信息通过应用通道传递。对一般用户来说，通道是指应用通道。系统通道与应用通道的关系如图10-5所示：

系统通道与应用通道

通道由排序服务节点负责管理，同时该节点还负责排序通道中的交易。在通道中一般包含有若干成员（组织），若两个网络实体的身份证书能够追溯到同一个根CA，则认为这两个实体属于同一组织。此外，通道中的每个组织都会有一个或以上的“锚节点”，它负责与其他组织交换共享账本的数据。

创建通道的时候定义了成员，只有通过成员MSP验证的实体，才能够加入到通道并访问通道数据。一个验证例子如下：

Org1 是通道 mychannel 的成员之一，与 Org1 绑定的 MSP 标识为 Org1MSP，其代表的 CA 称为 CA1；若实体的 MSP 满足以下条件则认为实体有权限访问 mychannel 的数据：

• 实体的MSP标识(ID)为 Org1MSP；
• 实体身份证书的信任链源头为 CA1。

实体只要满足通道中任意成员的 MSP 校验，则认为该实体有权限访问通道中的数据。

1. 通道的配置

通道的配置信息都被打包到一个区块中，并存放在通道的共享账本中。该区块除了配置信息外不包含其他交易信息，称之为通道的配置区块（Configuration Block）。通道可以使用配置区块来更新配置，因此在账本中每新添加一个配置区块，通道就按照最新配置区块的定义来修改配置。通道账本的首个区块一定是配置区块，也称为初始区块（Genesis Block）。

2. 使用configtxgen工具生成通道的配置

configtxgen 是 Fabric 提供的工具，用于生成通道所需要的配置文件。configtxgen工具以一个yaml文件作为输入，一般称为 configtx.yaml，该文件定义了将要创建通道的配置信息，该文件通常包括以下部分：

1）Profiles: 包含了通道的配置模板，通过 configtxgen 工具的参数 -profile 来指定使用哪个模板。

2）Organizations: 定义了组织以及与之相应的 MSP。

3）Orderer: 定义系统通道的相关配置，如排序节点地址、共识算法。

4）Application: 定义应用通道相关配置，被 profile 引用。

以下面的配置文件configtx.yml为例，解释如何通过 configtxgen 创建通道的初始区块。 configtx.yml 清单如下：

Profiles:
    Genesis:                                                          
        Orderer:
            <<: *OrdererDefaults
            Organizations:
                - *OrdererOrg
        Consortiums:
            SampleConsortium:
                Organizations:
                    - *PeerOrg1
                    - *PeerOrg2
    Channel:
        Consortium: SampleConsortium
        Application:
            <<: *ApplicationDefaults
            Organizations:
                - *PeerOrg1
                - *PeerOrg2
Organizations:
    - &OrdererOrg
        Name: OrdererOrg
        ID: OrdererMSP
        MSPDir: OrdererOrg/msp
 
    - &PeerOrg1
        Name: PeerOrg1MSP
        ID: PeerOrg1MSP
        MSPDir: PeerOrg1/msp
        AnchorPeers:
            - Host:  peer0.peerOrg1.com
              Port: 7051
 
    - &PeerOrg2
        Name: PeerOrg2MSP
        ID: PeerOrg2MSP
        MSPDir: PeerOrg2/msp
        AnchorPeers:
            - Host: peer0.peerOrg2.com
              Port: 7051
 
Orderer: &OrdererDefaults
    OrdererType: solo
    Addresses:
        - orderer.ordererOrg.com:7050       #orderer地址
    BatchTimeout: 2s
    BatchSize: 
        MaxMessageCount: 10
        AbsoluteMaxBytes: 98 MB
        PreferredMaxBytes: 512 KB
    Kafka:
Organizations:
 
Application: &ApplicationDefaults
    Organizations:     
                                       
Profiles字段定义：
Profiles:
    Genesis:                                                         
        Orderer:
            <<: *OrdererDefaults
            Organizations:
                - *OrdererOrg
        Consortiums:
            SampleConsortium:
                Organizations:
                    - *PeerOrg1
                    - *PeerOrg2
    Channel:
        Consortium: SampleConsortium
        Application:
            <<: *ApplicationDefaults
            Organizations:
                - *PeerOrg1
                - *PeerOrg2

上面的 profile 定义了系统通道和应用通道两种不同类型的通道。

系统通道必须定义 Orderer 和 Consortiums 两部分，应用通道必须定义 Application 和 Consortium 两部分。 （更详细的说明请参看 哈希1024社区文章[需粘贴地址到浏览器]：https://hash1024.org/topics/50 ）

定义好 yaml 文件后，需要把 configtxgen 工具以及 msp 目录都拷贝到yaml文件的所在的目录下，configtxgen 默认会读取当前目录的 configtx.yaml 作为输入：

1）创建排序节点的初始区块：

configtxgen -profile Genesis -outputBlock genesis.block

该命令通过 profile 参数来指定生成 yaml 文件中 Profile.Genesis 的配置，通过 -outputBlock 参数来将区块写入 genesis.block 文件。

2）创建应用通道 mychannel 的初始区块的交易文件 channel.tx：

configtxgen -profile Channel -outputCreateChannelTx channel.tx -channelID mychannel

该命令通过-outputCreateChannelTx参数将生成的交易写入channel.tx文件，通过-channelID来指定创建通道的名称为mychannel。

3）创建配置区块的交易文件Org1MSPanchors.tx以更新mychannel中PeerOrg1的锚节点：

configtxgen -profile Channel -outputAnchorPeersUpdate Org1MSPanchors.tx -channelID mychannel -asOrg PeerOrg1MSP

该命令通过-asOrg来指定使用PeerOrg1MSP身份创建配置区块，并且通过-outputAnchorPeersUpdate参数将配置区块写入到文件Org1MSPanchors.tx中。

类似地，创建配置区块的交易文件 Org2MSPanchors.tx 以更新 mychannel 中 PeerOrg2 的锚节点：

configtxgen -profile Channel -outputAnchorPeersUpdate Org2MSPanchors.tx -channelID mychannel -asOrg PeerOrg2MSP

3. 通道相关命令

对通道的管理可通过命令行的方式，与通道相关的命令如下：

• peer channel create: 用于创建通道，主要参数有-c, -f, -o分别用于指定通道ID, configtx的路径和orderer的地址。
• peer channel fetch：抓取通道中的特定区块，通过-c和-f参数来指定通道ID和orderer地址。
• peer channel join：加入通道，通过-b参数指定初始区块。
• peer channel list：列出peer加入的通道。
• peer channel update ：签名并且发送configtx以升级通道配置，需要通过-c, -f, -o参数分别指定通道ID, configtx的路径以及排序节点的地址。

4. 动态修改通道配置

在通道创建后，通道相关的配置以区块的形式存在于通道的账本中。如果需要修改通道的配置，可通过生成新的配置区块去更新。修改通道配置的步骤如下：

1) 通过sdk或CLI获得最新的配置区块。

2) 编辑配置区块。

3) 计算配置更新量。

4) 为配置区块添加配置更新量。

5) sdk或CLI签名并发送配置区块。

若新的配置区块通过验证，则通道配置以最新配置区块为准。具体操作流程请参考后文修改通道配置。

（未完待续）