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在Fabric、 Quorum以及Corda之間實現跨鏈,超級賬本的集成框架是這樣的

來源: 巴比特 作者:灑脫喜
當前區塊鏈平臺的數量正在迅速增長,這對于行業而言無疑是一件好事,但區塊鏈之間信息孤島的問題,一直是個未解難題。 在公鏈領域,比特幣和以太......
當前區塊鏈平臺的數量正在迅速增長,這對于行業而言無疑是一件好事,但區塊鏈之間信息孤島的問題,一直是個未解難題。

在公鏈領域,比特幣和以太坊是最大的兩個公鏈,因此很多跨鏈協議主要解決的就是這兩大區塊鏈之間的通信問題。

而在聯盟鏈領域,IBM的Fabric、摩根大通的Quorum以及R3的Corda是企業使用最多的區塊鏈框架,那如何去實現這些聯盟鏈之間的通信呢?

在去年的時候,埃森哲(Accenture)宣布,他們開發并測試了兩個解決方案,其旨在使兩個或多個主要的聯盟鏈生態系統能夠實現集成。從那時起,Hyperledger(超級賬本)聯盟開發了一個新的解決方案,專門為沒有中央連接者節點的許可區塊鏈創建,而這個新的區塊鏈集成框架,被稱為Hyperledger Lab。

而這個區塊鏈集成框架的設計原則是這樣的:

1. 在不同聯盟鏈賬本之間實現直接傳輸;
2. 可插拔模型和組件;
3. 靈活的需求和數據協議;
4. 利用預先存在的角色;

這個區塊鏈集成框架為每個可互操作的區塊鏈(這里指聯盟鏈)引入了一個“互操作性驗證者”覆蓋網絡。

互操作性驗證者將通過驗證本地節點的賬本版本(步驟1到3)來共同處理來自本地節點的導出請求。每個請求都由驗證者簽名的(可配置的)最低quorum數應答(步驟4和5)。即使某些驗證者關閉或不參與,網絡也可以繼續工作,前提是可以保證最低quorum數。任何安全的鏈外通信系統,都可以傳遞由分布式賬本的傳輸驗證者認證的消息(步驟6)。而來自外部分布式賬本的證明,可以由接收者在本地或使用鏈上邏輯(通常是智能合約)根據該外部分布式賬本的傳輸驗證者的公鑰進行驗證(步驟7和8)。

而下面這個教程,演示了如何在Fabric、Quorum以及Corda網絡之間傳輸簡單資產。

一、部署先決條件

Docker
Docker-compose
Node.js npm>=5.6,node >= 8.9
Fabric1.4
JDK 8

注意:Fabric SDK有更嚴格的引擎要求(npm<6.0和node<9.0)
腳本和以下命令只在Ubuntu 18.04上測試過

一、安裝程序
 
由于該示例運行在Hyperledger Fabric和Quorum上,因此我們首先需要安裝并運行這兩種結構的本地網絡。考慮到我們需要運行2個或更多的DLT網絡,演示的首選設置是在Docker容器中,目前我們還沒有支持手動安裝。我們將部署2條對接的區塊鏈(每條鏈4個節點加上聯盟),我們建議在不同的機器上部署環境:例如,在一臺機器上部署Fabric區塊鏈和相關聯盟,在另一臺機器上部署Quorum區塊鏈和相關聯盟。

導航到示例文件夾:cd examples/simple-asset-transfer 安裝 npm 依賴項:npm i

導航到示例Fabric API文件夾:cd example/simple-asset-transfer/fabric/api 安裝 npm 依賴項:npm i

導航到示例Quorum API文件夾:cd example/simple-asset-transfer/quorum/api 安裝 npm 依賴項:npm i

有關可用命令,請查看example package.json,它在簡單資產轉移(simple-asset-transfer)文件夾中:cat package.json。

1、1 Fabric區塊鏈

要運行Fabric區塊鏈,你可使用以下腳本:npm run fabric
這將自動為Fabric節點拉取必要的鏡像(image),并運行一個由同一通道( channel)內的2個組織劃分的4個節點組成的環境,以及監聽端口4000 的Fabric SDK。如果你已經有一個進程在監聽端口4000,那么你可以在 Fabric api 配置文件Fabric/api/config.json中更改它。注意:一些bash腳本將直接引用在端口4000上運行的應用程序,如果你更改了Fabric SDK端口,完成后,你可能需要自己終止應用程序。

Fabric 網絡和SDK將在后臺啟動,你可以使用npm run fabric:log顯示Fabric節點輸出,并使用cat fabric/logs/start.log顯示SDK輸出。

或者,你可以使用Fabric/artifacts中的配置來遵循Fabric文檔,并部署來自``fabric/contracts`的合約。

1、2 Fabric聯盟

要啟用驗證者的覆蓋網絡,我們需要在本地構建docker 鏡像 :npm run fed:build
然后,你就可以運行4個驗證者的聯盟:npm run fed:fabric 聯盟驗證者依賴于Fabric節點和連接器來執行區塊鏈操作和驗證,默認配置設置為在端口4000本地查找Fabric SDK的運行實例。如果要在不同端口或其他計算機上運行Fabric SDK,則相應地修改federations/docker-compose-Fabric.yml,為每個服務查找URL:“http://172.20.0.1:4000”,并修改字符串以指向正確的端點。

聯盟將在后臺啟動,你可以使用npm run fed:fabric:log顯示Fabric聯盟驗證者輸出。

1、3 Quorum區塊鏈

要運行Quorum區塊鏈,你可以使用以下腳本:npm run quorum
這將使用Tessera和RAFT運行一個由7個節點組成的Quorum網絡,Tessera可能需要幾分鐘才能完全啟動,你必須等待它,然后才能啟動以下命令。當Tessera準備好時,你可以列出你的docker容器docker ps,并等待它們全部變為“健康”(healthy)狀態。

然后,你就可以構建npm run quorum:api:build,然后運行自定義Quorum API npm run quorum:api ,Quorum API將默認使用端口5050、5051、5052和5053,你可以在Quorum api docker-compose文件quorum/api/docker-compose.yml 中更改它,為每個服務查找APP_PORT: 505。

Quorum網絡和SDK將在后臺啟動,你可以分別使用npm run quorum:log和npm run Quorum api:log來顯示Quorum節點和Quorum API輸出。

1、4 Quorum聯盟

與Fabric聯盟相同,為了啟用驗證者的覆蓋網絡,我們需在本地構建docker鏡像:npm run fed:build。如果你計劃在同一臺計算機上部署兩個聯盟,則不必重新生成鏡像。

然后,你就可以運行4個驗證者組成的聯盟:npm run fed:quorum Quorum聯盟驗證者依賴于Fabric 節點和連接器執行區塊鏈操作和驗證,默認配置設置為在端口5050上本地查找Fabric SDK的運行實例。如果要在不同端口或其他計算機上運行Fabric SDK,則相應地修改federations/docker-compose-Fabric.yml,為每個服務查找URL:“http://172.20.0.1:5050”,并修改字符串以指向正確的端點。

1、5  Corda區塊鏈

首先你需要建立和部署一個Corda網絡,為此,你需要運行以下腳本:npm run corda:build
加載必要的組件和組裝Corda節點的過程,可能會消耗你幾分鐘的時間。在成功部署Corda節點和web服務器后,你就可以運行Corda網絡了。

要運行Corda區塊鏈,你可以使用以下腳本:npm run Corda

這將運行一個由5個節點和4個web服務器組成的Corda網絡。部署過程大概需要幾分鐘的時間。

1、6 Corda聯盟

如上所述,如果你已經建立了docker鏡像,那么你就不需要重建它了。建立完后,運行下腳本:npm run fed:build
然后,你就可以運行一個由4個驗證者組成的聯盟:npm run fed:corda Corda聯盟驗證者依賴于連接器來觸發Corda流和驗證。

聯盟將在后臺啟動,你可以使用npm run fed:corda:log來顯示Corda聯盟驗證者輸出。

二、場景
 
所有的場景都連接到了上面提到的三個區塊鏈及其聯盟。如果使用默認端口在本地運行所有內容,則可以前進并使用以下命令啟動其中一個場景。否則,你將不得不修改位于場景(scenarios)文件夾/simple-asset-transfer(簡單資產轉讓)文件夾中的配置文件,以匹配每個網絡的正確url。

場景1 : share-pub-key(共享公鑰):npm run scenario:share

從Corda、Quorum和Fabric區塊鏈獲取所有驗證者的公鑰,并在參與區塊鏈之間共享它們。

步驟1為每個活躍的Corda驗證者調用askForPubKey,并收集它們;
步驟2為每個活躍的Quorum驗證者調用askForPubKey,并收集它們;
步驟3為每個活躍的Fabric驗證者調用askForPubKey,并收集它們;
調用addForeignValidator,將Corda + Quorum的公鑰存儲到Fabric智能合約當中;
調用addForeignValidator,將Corda + Fabric的公鑰存儲到Quorum智能合約當中;
調用addForeignValidator,將Fabric + Quorum的公鑰存儲到Corda賬本當中;

注:如果已經存儲了公鑰,則最后的步驟將失敗,多次啟動腳本將自動導致此問題。

場景2:  fabric到quorum:npm run scenario:FtQ
場景3 :quorum到fabric:npm run scenario:QtF
場景4:  corda到quorum:npm run scenario:CtQ
場景5:  corda到fabric:npm run scenario:CtF
場景6: fabric到corda:npm run scenario:FtC
場景7: quorum到corda:npm run scenario:QtC

而上面的應用場景,就需要以下這些步驟:

步驟1調用createAsset在“導出鏈”上生成具有偽隨機ID的標準資產;
步驟2調用 lockAsset以注銷指定“導出鏈”上目標公鑰(可選)的資產;
步驟2.5(可選)調用getAsset以驗證“導出鏈”上的資產狀態;
步驟3 為資產的報廢調用askForSignature并收集驗證者的簽名(應該有4個);
步驟4 調用verifySignature檢查“導入鏈”上生成的證明;
步驟5調用copyAsset在“導入鏈”上創建導出資產的副本;

三、測試
 
測試有兩個版本:本地單元測試和測試調用正在運行的區塊鏈環境。要運行本地單元測試,可以在simple-asset-transfer(簡單資產轉讓)文件夾中使用npm run test。要運行擴展測試,則可以使用npm run test:bc。注意:與場景類似,test:bc同時連接到Fabric和Quorum區塊鏈。如果使用默認端口在本地運行所有內容,則可以繼續,否則,你將不得不修改位于tests(測試)文件夾中的配置文件,以匹配每個網絡的正確url。

四、未來的工作
 
集成Hyperledger Indy以管理不同區塊鏈的互操作性驗證者身份;
實現更復雜的互操作性用例(例如,原子互換或資產同步);
測試可擴展性和性能;
集成更多聯盟鏈平臺(例如Hyperledger Sawtooth、Digital Asset等);
在覆蓋網絡內實現保密通信,驗證者網絡應與本地賬本的保密設置相匹配;
用BLS簽名方案替換當前簽名方案,以優化證明大小(Hyperledger Ursa在這方面是領先者);

相關資料:

1、https://www.hyperledger.org/blog/2019/11/20/accenture-open-sources-blockchain-integration-framework-as-a-hyperledger-lab
2、https://github.com/hyperledger-labs/blockchain-integration-framework/blob/master/docs/tutorials/simple-asset-transfer.md
3、https://github.com/hyperledger-labs/blockchain-integration-framework
關鍵詞: Fabric  Quorum  超級賬本  
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