Hyperledger Fabric分佈式賬本技術原理與應用

本書系統闡述了Hyperledger Fabric分佈式賬本技術原理及其應用。主要內容包括區塊鏈基本知識、Hyperledger Fabric分佈式賬本技術的基礎架構、網絡部署、賬本模型、共識機制、身份管理、隱私保護等技術原理以及Fabric重要模塊的使用方法，給出了多個應用開發示例。本書內容豐富，註重理論與實踐相結合，試圖用通俗易懂的語言、問題導向的邏輯架構、示例演示的實戰方式，讓讀者快速建立對Hyperledger Fabric的全面認識，理解與掌握Hyperledger Fabric重要模塊的原理與功能，並可以根據不同的業務場景進行分佈式賬本技術的應用開發。

目錄/CONTENTS
第1章　區塊鏈技術概述　1
1.1　區塊鏈發展的技術背景　1
1.1.1　密碼學　1
1.1.2　分佈式共識　3
1.2　區塊鏈發展的社會背景　4
1.2.1　數字經濟　5
1.2.2　數字社會　6
1.2.3　數字技術　7
1.3　區塊鏈基本概念與原理　8
1.3.1　基本概念　8
1.3.2　關鍵技術　12
1.3.3　基本原理　13
1.4　區塊鏈技術特性與分類　15
1.4.1　技術特性　15
1.4.2　區塊鏈分類　16
1.5　區塊鏈技術代際演進　18
1.5.1　密碼朋克　18
1.5.2　加密貨幣　19
1.5.3　智能合約　20
1.5.4　應用拓展　21
1.6　區塊鏈技術應用現狀與發展趨勢　21
1.6.1　應用現狀　21
1.6.2　發展趨勢　24
本章小結　29
第2章　Hyperledger Fabric分佈式賬本技術基礎架構　31
2.1　Fabric概述　31
2.1.1　Fabric項目背景　31
2.1.2　Fabric技術特徵　32
2.2　基礎架構　33
2.2.1　網絡層　34
2.2.2　核心層　36
2.2.3　接口層　36
2.3　基本概念　36
2.3.1　網絡節點　36
2.3.2　分佈式賬本　39
2.3.3　智能合約和鏈碼　39
2.3.4　賬本通道　39
2.3.5　私有數據集　40
2.4　交易流程　41
2.4.1　交易流程簡介　41
2.4.2　案例說明　42
本章小結　44
第3章　Hyperledger Fabric分佈式賬本技術環境　45
3.1　Ubuntu操作系統　45
3.1.1　Linux概述　45
3.1.2　Ubuntu Server操作　46
3.2　Docker　47
3.2.1　Docker原理　48
3.2.2　Docker操作　49
3.2.3　Docker-Compose　51
3.3　Go語言　57
3.3.1　Go語言環境配置　57
3.3.2　Go語言語法　59
3.3.3　Go語言編譯與運行　60
本章小結　61
第4章　Hyperledger Fabric分佈式賬本網絡　63
4.1　Fabric網絡原理　63
4.1.1　P2P網絡　63
4.1.2　RPC協議　65
4.1.3　gRPC協議　68
4.1.4　Gossip協議　73
4.2　Fabric網絡部署　75
4.2.1　環境配置　75
4.2.2　源碼編譯　79
4.2.3　身份證書生成　81
4.2.4　容器啟動模式　84
4.2.5　本地啟動模式　98
4.3　Fabric網絡運維與管理　108
4.3.1　增刪普通組織　108
4.3.2　網絡監控與測試　113
本章小結　116
第5章　Hyperledger Fabric分佈式賬本Peer節點　118
5.1　Peer概述　118
5.1.1　Peer節點類型　118
5.1.2　Peer交互流程　119
5.2　Peer編譯和部署　122
5.2.1　Peer編譯　122
5.2.2　Peer核心配置　123
5.2.3　Peer啟動　132
5.3　Peer命令　134
5.3.1　Peer命令類型　134
5.3.2　通道操作命令　135
5.3.3　鏈碼操作命令　137
5.3.4　節點操作命令　140
本章小結　141
第6章　Hyperledger Fabric分佈式賬本存儲　142
6.1　Fabric分佈式賬本　142
6.1.1　賬本概念　142
6.1.2　核心組件　144
6.1.3　賬本設計模式　146
6.1.4　賬本架構　148
6.1.5　文件存儲　151
6.2　賬本數據庫　153
6.2.1　LevelDB　154
6.2.2　CouchDB　155
6.2.3　數據庫索引　157
6.3　賬本區塊　159
6.3.1　區塊數據結構　159
6.3.2　區塊交易事務　162
6.3.3　區塊數據訪問　164
6.4　賬本區塊瀏覽器　168
6.4.1　區塊數據可視化概念　168
6.4.2　Hyperledger Explorer架構　170
6.4.3　Hyperledger Explorer頁面　171
6.4.4　Hyperledger Explorer實驗　173
本章小結　178
第7章　Hyperledger Fabric分佈式賬本共識　179
7.1　分佈式共識概述　179
7.1.1　共識問題　179
7.1.2　共識演進　183
7.2　分佈式共識理論　188
7.2.1　FLP理論　188
7.2.2　CAP理論　188
7.2.3　BASE理論　191
7.3　分佈式共識原理　192
7.3.1　Paxos　192
7.3.2　PBFT　197
7.3.3　PoW　201
7.3.4　PoS　203
7.4　Fabric共識機制　208
7.4.1　共識框架　208
7.4.2　Solo共識　216
7.4.3　Kafka共識　216
7.4.4　Raft共識　219
7.5　Fabric共識部署和測試　223
7.5.1　Solo部署和測試　223
7.5.2　Kafka部署和測試　225
7.5.3　Raft部署和測試　231
本章小結　233
第8章　Hyperledger Fabric分佈式賬本身份管理　234
8.1　PKI基本原理　234
8.1.1　PKI架構　234
8.1.2　數字證書　235
8.1.3　數字簽名　237
8.1.4　消息認證　239
8.1.5　PKI示例　239
8.2　Fabric CA架構與部署　244
8.2.1　Fabric CA架構　245
8.2.2　Fabric CA部署　247
8.3　Fabric CA操作　249
8.3.1　Fabric CA操作命令　249
8.3.2　Fabric CA操作示例　252
本章小結　260
第9章　Hyperledger Fabric分佈式賬本隱私保護機制　261
9.1　區塊鏈隱私保護問題、方法與機制　261
9.1.1　區塊鏈隱私保護問題　261
9.1.2　區塊鏈隱私保護方法與機制　262
9.2　Fabric隱私保護機制　264
9.2.1　Fabric隱私保護體系　264
9.2.2　訪問控制　265
9.2.3　通道隔離　267
9.2.4　私有數據集　271
9.3　Fabric隱私保護機制示例　276
9.3.1　通道隔離示例　276
9.3.2　私有數據集示例　279
本章小結　284
第10章　Hyperledger Fabric分佈式賬本鏈碼　285
10.1　智能合約概述　285
10.1.1　智能合約定義　285
10.1.2　智能合約應用　286
10.2　Fabric鏈碼開發規範　287
10.2.1　鏈碼類型　287
10.2.2　鏈碼編寫　289
10.2.3　鏈碼部署　291
10.2.4　鏈碼調用　292
10.3　Fabric鏈碼編程示例　293
10.3.1　狀態轉移型鏈碼　293
10.3.2　食品溯源型鏈碼　296
本章小結　304
第11章　Hyperledger Fabric Go SDK Web服務開發　305
11.1　Web服務概述　305
11.1.1　Web框架　305
11.1.2　Gin框架　306
11.2　Go Web服務控制層　307
11.2.1　連接配置文件　307
11.2.2　控制層開發　311
11.3　Go Web服務路由層　318
11.3.1　路由層開發　318
11.3.2　路由綁定　320
本章小結　321
第12章　基於Node SDK的數字版權保護系統實現　322
12.1　版權保護場景分析　322
12.1.1　需求分析　322
12.1.2　架構設計　324
12.1.3　數據模型設計　324
12.1.4　環境準備　325
12.2　Node SDK應用開發　328
12.2.1　模塊接口　328
12.2.2　鏈碼開發　331
12.2.3　網絡連接配置　336
12.2.4　客戶端身份註冊與登記　337
12.2.5　業務層實現　341
12.3　Express後端服務實現　346
12.3.1　路由文件　346
12.3.2　應用主文件　353
12.4　應用部署與測試　353
12.4.1　啟動網絡　353
12.4.2　啟動後端服務　354
12.4.3　應用測試　354
本章小結　356
第13章　基於Go SDK的物聯網數據採集系統　358
13.1　物聯網數據採集場景分析　358
13.1.1　需求分析　358
13.1.2　架構設計　358
13.1.3　數據模型設計　360
13.1.4　環境準備　360
13.2　傳感器數據採集　362
13.2.1　傳感器簡介　362
13.2.2　Gobot框架　363
13.2.3　數據採集實現　363
13.3　鏈碼與應用開發　365
13.3.1　鏈碼開發　365
13.3.2　網絡連接配置　369
13.3.3　應用開發　374
13.4　應用部署與測試　377
13.4.1　系統搭建　378
13.4.2　應用測試　378
本章小結　383
參考文獻　384