Fabric基础架构原理(3):通道

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:

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)

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