區塊鏈國產化實踐指南 基於Fabric 2.0

本書以Hyperledger Fabric 2.0為藍本，由淺入深地剖析底層源碼，系統講解Fabric 2.0的技術框架、各個模塊實現以及背後所蘊含的技術思想，並結合區塊鏈國產化的當前發展，分析Fabric技術的國產化實踐。本書主要分為三個部分，第一部分（第1～12章）介紹區塊鏈和Fabric技術相關概念、Fabric 2.0底層源碼；第二部分（第13章）講述如何部署Fabric 2.0，包括使用Kubernetes進行部署；第三部分（第14～17章）融合自主可控技術國產化趨勢，結合“5G+物聯網”等區塊鏈國內應用場景，通過實際應用分析Fabric技術的國產化實踐。

無論是對區塊鏈感興趣，想要入門Fabric技術的新手，還是初涉Fabric技術，需要通過源碼深入理解並使用該技術的區塊鏈行業從業者，抑或是對區塊鏈國產化實踐有需求，需要實踐案例參考的區塊鏈國產化踐行者，都能從本書中獲益。

王雅震，目前就职于北京微芯区块链与边缘计算研究院，任区块链高级开发工程师，从事区块链硬件加速和隐私计算相关的研发工作，具有8年研发经验。

第 1章　Fabric概述 1

1.1　Fabric核心概念 1

1.2　Fabric經典網絡架構 3

1.3　Fabric經典交易流程 4

1.4　Fabric項目源碼目錄結構 5

第 2章　Fabric中的配置 7

2.1　配置的形式 7

2.2　網絡配置 9

2.3　應用通道配置 10

2.4　peer節點配置 13

2.5　orderer節點配置 16

2.6　MSP配置 17

第3章　成員服務提供者（MSP） 21

3.1　MSP的類型和關聯 21

3.2　本地MSP 24

3.2.1　MSP的初始化 25

3.2.2　MSP的使用 28

3.3　多通道下的MSP管理者 30

第4章　加密服務提供者（BCCSP） 32

4.1　BCCSP初始化 33

4.1.1　BCCSP的條件編譯 33

4.1.2　默認類型SWBCCSP 33

4.1.3　公鑰加密標準類型PKCS11BCCSP 34

4.2　BCCSP的使用 36

4.2.1　簽名方法 36

4.2.2　驗簽方法 37

第5章　身份對象 38

5.1　身份對象的初始化 38

5.1.1　公開身份對象 38

5.1.2　簽名身份對象 39

5.1.3　序列化身份對象 40

5.2　身份對象的使用 40

5.2.1　公開身份的使用 40

5.2.2　簽名身份的使用 41

5.2.3　序列化身份的使用 41

第6章　策略 43

6.1　MSP主體 43

6.2　策略的類型 44

6.2.1　簽名策略 45

6.2.2　隱式元策略 46

6.3　策略對象 48

6.4　簽名策略對象 48

6.4.1　簽名策略分析器 48

6.4.2　簽名策略評估員 49

6.4.3　身份反序列化工具 50

6.4.4　接口實現 51

6.5　隱式元策略對象 51

6.5.1　隱式元策略分析器 51

6.5.2　接口實現 51

6.6　策略管理員 52

6.7　策略檢查器 53

6.8　策略的層級 54

6.9　策略的使用 55

6.9.1　通道策略 55

6.9.2　背書策略 56

6.9.3　ACL策略 58

第7章　賬本 60

7.1　賬本的配置 60

7.2　賬本的結構 61

7.3　區塊鏈數據結構 62

7.4　私有數據結構 64

7.5　賬本對象的層級 66

7.6　賬本數據的存儲流程 67

7.7　塊存儲對象 70

7.7.1　狀態數據庫 70

7.7.2　blockfile的管理 71

7.7.3　簡化塊文件存儲 77

7.8　私有數據存儲對象 77

7.9　賬本存儲對象 81

7.10　節點賬本對象和賬本管理者對象 82

7.10.1　交易管理工具 83

7.10.2　歷史狀態數據庫 96

7.10.3　賬本初始化工具 97

7.10.4　節點賬本對象 99

7.10.5　節點賬本管理對象 104

第8章　通道 106

8.1　通道的配置 107

8.2　系統通道的啟動 109

8.3　應用通道的啟動 112

8.4　加入應用通道 118

第9章　通道服務 124

9.1　基礎gRPC網絡通信服務 124

9.1.1　Fabric對gRPC的封裝 124

9.1.2　服務通信功能 125

9.2　背書服務endorse 127

9.2.1　服務功能和原型定義 127

9.2.2　服務流程 128

9.3　原子廣播服務AtomicBroadcast 136

9.3.1　服務功能和原型定義 136

9.3.2　服務流程 138

9.4　共識排序服務etcdraft 145

9.4.1　etcdraft共識網絡的拓撲結構 150

9.4.2　etcdraft共識網絡的配置和啟動 150

9.4.3　etcdraft共識網絡的服務流程 156

9.5　散播服務gossip 161

9.5.1　服務功能和原型定義 162

9.5.2　服務的配置和啟動 163

9.5.3　服務流程 169

9.6　發現服務discovery 177

9.6.1　服務配置和原型定義 177

9.6.2　服務流程 178

9.7　操作服務operation 180

9.7.1　服務配置和原型定義 182

9.7.2　服務流程 182

第 10章　通道配置更新和交易驗證 184

10.1　通道配置更新流程 184

10.2　交易驗證流程 192

10.2.1　TLS連接驗證 192

10.2.2　身份認證 195

10.2.3　多版本並發控制驗證 203

10.2.4　版本能力驗證 204

第 11章　Fabric區塊鏈網絡核心節點 207

11.1　peer節點 207

11.1.1　peer程序的命令結構 207

11.1.2　peer節點的啟動過程 211

11.2　orderer節點 212

11.2.1　orderer程序的命令結構 213

11.2.2　orderer節點的啟動過程 213

11.3　第三方節點 215

11.3.1　ZooKeeper、Kafka節點和共識排序服務 215

11.3.2　CouchDB節點與狀態數據庫 217

第 12章　鏈碼生命周期管理 219

12.1　系統鏈碼 220

12.1.1　系統鏈碼的類型和功能 220

12.1.2　系統鏈碼的初始化 220

12.2　應用鏈碼 225

12.2.1　應用鏈碼與系統鏈碼的關系 225

12.2.2　應用鏈碼與容器的關系 225

12.2.3　應用鏈碼的安裝交易過程 229

12.2.4　應用鏈碼的實例化交易過程 237

12.2.5　應用鏈碼的升級交易過程 246

12.2.6　應用鏈碼作為外部服務 246

第 13章　Fabric區塊鏈網絡部署 253

13.1　Fabric SDK 253

13.1.1　Fabric SDK的分類 253

13.1.2　Fabric SDK在Fabric區塊鏈網絡中的角色 253

13.2　Fabric鏡像 254

13.2.1　Fabric區塊鏈網絡中的核心鏡像 254

13.2.2　獲取Fabric核心鏡像 255

13.3　Fabric的編譯 255

13.3.1　編譯工程文件Makefile 255

13.3.2　編譯Fabric項目工程 256

13.4　官方示例fabric-samples 257

13.4.1　fabric-samples的結構 257

13.4.2　部署first-network 258

13.4.3　擴展first-network 262

13.4.4　以Kubernetes為容器，部署first-network 262

第 14章　國內區塊鏈技術的發展 270

14.1　區塊鏈技術應用發展趨勢淺析 270

14.2　區塊鏈技術與網絡信息安全 273

14.3　區塊鏈技術與自主可控 276

14.4　Fabric的發展與自主可控 278

第 15章　Fabric的國產化之路 280

15.1　超級賬本社區與中國的橋梁 280

15.2　加解密算法領域的國產化實踐 280

15.2.1　應用國密算法的重要性 280

15.2.2　Fabric應用國密算法的難點和方向 281

15.2.3　Fabric國密改造實踐 283

15.3　性能優化領域的國產化實踐 298

15.3.1　Fabric性能模型分析 298

15.3.2　已做的性能優化 301

15.3.3　打造高性能交易數據模型 302

15.3.4　性能優化的方向性實踐 303

第 16章　BaaS平臺的應用實踐 313

16.1　BaaS平臺的特性與應用場景 313

16.2　BaaS平臺架構設計實踐 318

16.3　BaaS平臺開發實踐 320

16.3.1　部署負載均衡層 321

16.3.2　接口層 323

16.3.3　資源編排層 324

16.3.4　執行層 327

16.3.5　消息隊列 328

第 17章　當Fabric遇上樹莓派 331

17.1　區塊鏈與物聯網發展的融合 331

17.2　樹莓派參與的Fabric區塊鏈網絡架構 333

17.3　搭建樹莓派參與的Fabric開發環境 336

17.4　部署樹莓派參與的Fabric區塊鏈網絡 339

17.5　Fabric+物聯網的應用場景 341