Ardán Blockchain don Fhiontar
Dea-tráthnóna, a léitheoirí daor, is é mo ainm Nikolai Nefedov, is speisialtóir teicniúil IBM mé, san Airteagal seo ba mhaith liom tú a chur in aithne don ardán blockchain - Hyperledger Fabric. Tá an t-ardán beartaithe le haghaidh feidhmeanna gnó ar leibhéal fiontair a thógáil (rang Fiontair). Tá leibhéal an ailt ann do léitheoirí neamhullmhaithe a bhfuil eolas bunúsach acu ar theicneolaíochtaí TF.
Is tionscadal foinse oscailte é Hyperledger Fabric, ceann de na brainsí de thionscadal foinse oscailte Hyperledger, cuibhreannas de chuid an Fhorais Linux. Sheol Digital Assets agus IBM Fabraic Hyperledger ar dtús. Is é príomhghné ardán Fabraic Hyperledger a fhócas ar iarratais chorparáideacha. Mar sin, forbraíodh an t-ardán ag cur san áireamh luas ard na n-idirbheart agus a gcostas íseal, chomh maith le sainaithint na rannpháirtithe go léir. Baintear na buntáistí seo amach tríd an tseirbhís fíoraithe idirbheart a scaradh agus bloic nua den chlár dáilte a fhoirmiú, chomh maith le húdarás deimhnithe a úsáid agus rannpháirtithe a údarú.
Tá mo chuid alt mar chuid de shraith alt faoi Hyperledger Fabric ina ndéanaimid cur síos ar thionscadal córais chun mic léinn a théann isteach in ollscoil a chlárú.
Ailtireacht ghinearálta Fabraic Hyperledger
Is líonra blockchain dáilte é Hyperledger Fabric comhdhéanta de chomhpháirteanna feidhmiúla éagsúla atá suiteáilte ar nóid líonra. Is coimeádáin Docker iad comhpháirteanna Fabraic Hyperledger ar féidir iad a íoslódáil saor in aisce ó DockerHub. Is féidir Fabraic Hyperledger a reáchtáil i dtimpeallacht Kubernetes freisin.
Chun conarthaí cliste a scríobh (chaincode i gcomhthéacs Fabraic Hyperledger), d'úsáidamar Golang (cé go gceadaíonn Fabraic Hyperledger duit teangacha eile a úsáid). Chun feidhmchlár saincheaptha a fhorbairt, inár gcás, baineadh úsáid as Node.js leis an Hyperledger Fabric SDK comhfhreagrach.
Ritheann na nóid loighic gnó (conradh cliste) - cód slabhra, stóráiltear staid na clárlainne dáilte (sonraí mórleabhair) agus déanann siad seirbhísí córais ardáin eile a fhorghníomhú. Níl sa nód ach aonad loighciúil, is féidir le nóid éagsúla a bheith ann ar an bhfreastalaí fisiceach céanna. Tá sé i bhfad níos tábhachtaí conas a dhéantar na nóid a ghrúpáil (fearann iontaofa) agus cad iad na feidhmeanna atá ag an líonra blockchain lena mbaineann siad.
Breathnaíonn an ailtireacht ghinearálta mar seo:
Pictiúr 1. Ailtireacht Ghinearálta Fabraic Hyperledger
Is feidhmchlár é feidhmchlár úsáideora (Cliant a chur isteach) lena n-oibríonn úsáideoirí leis an líonra blockchain. Chun oibriú, ní mór duit dul trí údarú agus na cearta cuí a bheith agat le haghaidh cineálacha éagsúla gníomhaíochtaí ar an líonra.
Bíonn roinnt róil ag piaraí (Nóid):
- Is nód é an Piaraí a Fhormhuiniú a shamhlaíonn cur i gcrích idirbheart (feidhmíonn sé an cód conartha cliste). Tar éis an conradh cliste a bhailíochtú agus a fhorghníomhú, cuireann an nód na torthaí forghníomhaithe ar ais chuig an bhfeidhmchlár cliant mar aon lena shíniú.
- Is seirbhís dáilte é an tSeirbhís Ordaithe ar roinnt nóid, úsáidtear í chun bloic nua den mhórleabhar dáilte a fhoirmiú agus chun seicheamh a chruthú chun idirbhearta a dhéanamh. Ní chuireann an tSeirbhís Ordaithe bloic nua leis an gclárlann (Ar athraíodh a ionad chuig Comhghleacaithe le haghaidh feidhmíochta níos fearr).
- Piaraí Tiomantas - nód ina bhfuil clárlann dáilte agus a chuireann bloic nua leis an gclár (a bhunaigh an tSeirbhís Ordaithe). Tá cóip áitiúil den mhórleabhar dáilte i ngach Piaraí Tiomanta. Seiceann an Piaraí Tiomanta, sula gcuirtear bloc nua leis go háitiúil, gach idirbheart laistigh den bhloc le haghaidh bailíochta.
Is beartas é Beartas Formhuinithe chun idirbheart a sheiceáil maidir le bailíocht. Sainmhíníonn na beartais seo an tsraith nóid riachtanacha ar a gcaithfear an conradh cliste a fhorghníomhú chun an t-idirbheart a aithint mar idirbheart bailí.
Tá dhá chuid sa chlár dáilte - Lerger -: WolrldState (ar a dtugtar State DataBase freisin) agus BlockChain.
Is slabhra bloic é BlockChain a stórálann taifid ar na hathruithe go léir a tharla ar réada mórleabhair dáilte.
Is comhpháirt chláraithe dáilte é WolrldState a stórálann luachanna reatha (foircneacha) na n-oibiachtaí clárlainne dáilte go léir.
Is bunachar sonraí é WorldState, sa leagan bunúsach - LevelDB nó níos casta - CouchDB, ina bhfuil péirí eochair-luacha, mar shampla: Céad ainm - Ivan, Sloinne - Ivanov, dáta clárúcháin sa chóras - 12.12.21/17.12.1961/XNUMX, dáta an breithe - XNUMX/XNUMX/XNUMX, etc. Caithfidh WorldState agus an mórleabhar dáilte a bheith comhsheasmhach thar gach ball de chainéal ar leith.
Ós rud é gur líonra é Hyperledger Fabric ina bhfuil na rannpháirtithe go léir ar eolas agus fíordheimhnithe, úsáidtear údarás deimhniúcháin tiomnaithe anseo - CA (Údarás Deimhniúcháin). Feidhmíonn CA ar bhonn bhonneagar caighdeánach X.509 agus eochair phoiblí - PKI.
Is seirbhís í an tSeirbhís Ballraíochta trína bhfíoraíonn baill go mbaineann réad le heagraíocht nó le cainéal ar leith.
Is éard is idirbheart ann, i bhformhór na gcásanna, taifead ar shonraí nua i mórleabhar dáilte.
Tá idirbhearta ann freisin chun bealaí nó conarthaí cliste a chruthú. Is é an feidhmchlár úsáideora a thionscnaíonn an t-idirbheart agus críochnaíonn sé le scríobh chuig an mórleabhar dáilte.
Is subnet dúnta é Channel (Cainéal) ar a bhfuil dhá rannpháirtí nó níos mó sa líonra blockchain, atá deartha chun idirbhearta rúnda a dhéanamh laistigh de chiorcal rannpháirtithe teoranta, ach ar a dtugtar. Cinneann na rannpháirtithe an cainéal, a mhórleabhar dáilte, conarthaí cliste, Seirbhís Ordaithe, WorldState. Ní mór údarú a bheith ag gach ball den chainéil rochtain a fháil ar an gcainéal agus an ceart a bheith aige cineálacha éagsúla idirbheart a dhéanamh. Déantar an t-údarú trí úsáid a bhaint as an tSeirbhís Ballraíochta.
Gnáthchás forghníomhaithe idirbheart
Ansin, ba mhaith liom labhairt faoi chás tipiciúil chun idirbheart a chur i gcrích ag baint úsáide as sampla ár dtionscadal.
Mar chuid dár dtionscadal inmheánach, tá líonra Fabraic Hyperledger cruthaithe againn, atá deartha chun mic léinn a théann isteach in ollscoileanna a chlárú agus a thaifeadadh. Tá ár líonra comhdhéanta de dhá eagraíocht, atá faoi úinéireacht Ollscoil A agus Ollscoil B. Tá iarratas cliant ag gach eagraíocht, chomh maith lena Piaraí Tiomanta agus Formhuinithe féin. Bainimid úsáid freisin as an gComhsheirbhís Ordaithe, as an tSeirbhís Ballraíochta agus as seirbhísí an Údaráis Deimhniúcháin.
1) Tionscnamh Idirbhirt
Cuireann an t-iarratas úsáideora, ag baint úsáide as an Hyperledger Fabric SDK, tús le hiarratas idirbhirt agus cuireann sé an t-iarratas chuig nóid le conarthaí cliste. Is féidir an t-iarratas a dhéanamh chun athrú nó léamh ó mhórleabhar dáilte (Mórleabhar). Má dhéanaimid machnamh ar shampla dár gcumraíocht tástála den chóras cuntasaíochta do mhic léinn ollscoile, ansin cuireann an t-iarratas cliant iarratas ar idirbheart chuig nóid ollscoileanna A agus B, atá san áireamh i bpolasaí formhuinithe an chonartha cliste ar a dtugtar. Is nód é nód A atá lonnaithe san ollscoil a chláraíonn mac léinn ag teacht isteach, agus nód é nód B atá lonnaithe in ollscoil eile. D'fhonn idirbheart a shábháil ar mhórleabhar dáilte, tá sé riachtanach go gcaithfidh gach nód, de réir loighic an ghnó, an t-idirbheart a fhormheas, conarthaí cliste a fhorghníomhú go rathúil leis an toradh céanna. Faigheann feidhmchlár úsáideora nód A, ag baint úsáide as na huirlisí SDK Fabraic Hyperledger, an beartas Formhuinithe (beartas formheasa) agus faigheann sé amach cé na nóid chun iarratas idirbheart a sheoladh chucu. Is iarratas é seo chun conradh cliste áirithe (feidhm chaincode) a ghlaoch (a agairt) chun sonraí áirithe a léamh nó a scríobh chuig an mórleabhar dáilte. Go teicniúil, úsáideann an cliant SDK an fheidhm chomhfhreagrach, a ritheann an API rud le paraiméadair idirbhirt, agus cuireann sé síniú cliant leis agus seolann sé na sonraí seo trí mhaolán prótacail thar gRPC chuig na nóid chuí (piaraí a fhormhuiniú).
Pictiúr 2. Tionscnamh Idirbhirt
2) Forghníomhú conartha cliste
Nóid (Piaraí a Fhormhuiniú), tar éis iarratas a fháil chun idirbheart a dhéanamh, síniú an chliaint a sheiceáil agus má tá gach rud in ord, glacann siad réad leis na sonraí iarratais agus reáchtálann siad insamhalta ar fhorghníomhú conradh cliste (feidhm chaincode) leis na sonraí seo. Is éard atá i gconradh cliste ná loighic ghnó an idirbhirt, sraith áirithe coinníollacha agus treoracha (inár gcás, is seiceáil mac léinn é seo, an mac léinn nua é, nó an bhfuil sé cláraithe cheana féin, seiceáil aoise, etc.). Chun conradh cliste a fhorghníomhú, beidh sonraí ó WorldState uait freisin. Mar thoradh ar an insamhalta conartha cliste ar an bpiaraí Formhuinithe, faightear dhá thacar sonraí - Léigh Socraigh agus Scríobh Set. Is iad Read Set and Write Set na luachanna bunaidh agus nua WorldState. (nua - sa chiall a fhaightear trí insamhladh le conradh cliste).
Pictiúr 3. Forghníomhú conartha cliste
3) Sonraí a chur ar ais chuig an iarratas cliant
Tar éis an conradh cliste a insamhladh, tugann Formhuiniú Piaraí ar ais chuig an iarratas cliant na sonraí tosaigh agus toradh an insamhalta, chomh maith leis an Set RW sínithe ag a dteastas. Ag an gcéim seo, níl aon athruithe ar an mórleabhar dáilte. Fíoraíonn an t-iarratas cliant síniú an phiaraí Formhuinithe, agus déanann sé comparáid freisin idir na sonraí idirbhirt bunaidh a seoladh agus na sonraí a cuireadh ar ais (is é sin, seiceálann sé cibé an bhfuil na sonraí bunaidh ar insamhladh an t-idirbheart truaillithe). Más rud é nach raibh an t-idirbheart ach le haghaidh sonraí a léamh ón gclárlann, ansin faigheann an t-iarratas cliant an Léamh Set riachtanach dá réir sin, agus de ghnáth críochnaíonn an t-idirbheart go rathúil gan an clár dáilte a athrú. I gcás idirbheart ar cheart dó na sonraí sa chlár a athrú, seiceálann an t-iarratas cliant freisin an bhfuil an beartas Formhuinithe curtha i bhfeidhm. Is féidir nach seiceálann an t-iarratas cliant toradh fhorghníomhú an Bheartais Formhuinithe, ach forálann an t-ardán Fabraic Hyperledger sa chás seo chun na polasaithe ar na nóid (Piaraí Comaitéireachta) a sheiceáil ag an gcéim ina gcuirtear idirbheart leis an gclárlann.
Pictiúr 4. Sonraí a chur ar ais chuig an bhfeidhmchlár cliant
4) Leagann RW a sheoladh chuig Piaraí Ordaithe
Seolann an feidhmchlár cliant an t-idirbheart mar aon le sonraí gaolmhara chuig an tseirbhís Ordaithe. Áiríonn sé seo an RW Set, sínithe na gcomhghleacaithe Formhuinithe, agus an Aitheantas Cainéal.
Seirbhís a ordú - Bunaithe ar an ainm, is é príomhfheidhm na seirbhíse seo idirbhearta ag teacht isteach a thógáil san ord ceart. Chomh maith le foirmiú bloc nua den chlár dáilte agus seachadadh ráthaithe de bhloic ginte nua chuig na nóid Tiomantas go léir, rud a áirithíonn comhsheasmhacht sonraí ar na nóid go léir ina bhfuil an chlár dáilte (Piaraí Tiomantas). Ag an am céanna, ní athraíonn an tseirbhís Ordaithe féin an chlár ar bhealach ar bith. Comhpháirt ríthábhachtach den chóras is ea an tSeirbhís Ordaithe, mar sin is braisle de nóid éagsúla í. Ní seiceálann an tSeirbhís Ordaithe an t-idirbheart le haghaidh bailíochta, ní ghlacann sé ach le hidirbheart le haitheantas cainéil ar leith, socraíonn sé idirbhearta isteach in ord sonrach, agus cruthaíonn sé bloic nua den mhórleabhar dáilte uathu. Is féidir le Seirbhís Ordú amháin freastal ar roinnt bealaí ag an am céanna. Áirítear sa tSeirbhís Ordaithe braisle Kafka, a choinníonn an scuaine idirbheartaíochta ceart (gan athrú) (féach pointe 7).
Pictiúr 5. Leagann RW a sheoladh chuig Piaraí Ordaithe
5) Na bloic ginte a sheoladh chuig an bPiaraí Tiomanta
Craoltar na bloic a foirmíodh sa tSeirbhís Ordaithe chuig gach nóid líonra. Seiceálann gach nód, tar éis bloc nua a fháil, é maidir le comhlíonadh an Pholasaí Formhuinithe, seiceálann sé go bhfuair gach Piaraí Formhuinithe an toradh céanna (Socraigh Scríobh) mar thoradh ar an insamhalta conartha cliste, agus seiceálann sé freisin an bhfuil na luachanna bunaidh athraigh (is é sin, - Read Set - sonraí arna léamh ag an gconradh cliste ó WorldState) ó cuireadh tús leis an idirbheart. Má chomhlíontar na coinníollacha go léir, tá an t-idirbheart marcáilte mar bailí, ar shlí eile, faigheann an t-idirbheart an stádas neamhbhailí.
Pictiúr 6. Bloic ghinte a sheoladh chuig an bPiara Tiomanta
6) Nuair a chuirfear bloc leis an gclárlann
Cuireann gach nód idirbheart lena chóip áitiúil den mhórleabhar dáilte, agus má tá an t-idirbheart bailí, ansin cuirtear Write Set i bhfeidhm ar an WorldState (staid reatha), faoi seach, scríobhtar luachanna nua rudaí a raibh tionchar ag an idirbheart orthu. . Má fuair idirbheart comhartha nach raibh bailí (mar shampla, bhí dhá idirbheart leis na cuspóirí céanna laistigh den bhloc céanna, ansin ní bheidh ceann de na hidirbhearta bailí, ós rud é go bhfuil na luachanna bunaidh athraithe cheana féin ag idirbheart eile ). Cuirtear an t-idirbheart seo leis an mórleabhar dáilte freisin le marcóir neamhbhailí, ach ní bhaineann Set Set an idirbhirt seo le staid reatha an WorldState agus, dá réir sin, ní athraíonn sé na cuspóirí atá rannpháirteach san idirbheart. Tar éis sin, seoltar fógra chuig an bhfeidhmchlár úsáideora go bhfuil an t-idirbheart curtha leis an mórleabhar dáilte go deo, chomh maith le stádas an idirbhirt, is é sin, cibé an bhfuil sé bailí nó nach bhfuil ...
Pictiúr 7. Ag cur bloc leis an gclárlann
SEIRBHÍS ORDÚ
Tá an tSeirbhís Ordaithe comhdhéanta de bhraisle Kafka le nóid ZooKeeper comhfhreagracha agus Nóid Seirbhíse Ordaithe (OSN) a shuíonn idir cliaint na seirbhíse Ordaithe agus Braisle Kafka. Is ardán bainistíochta sreabhadh (teachtaireacht) dáilte, locht-fhulangach é braisle Kafka. Is seicheamh domhalartaithe taifead é gach cainéal (ábhar) i Kafka nach dtacaíonn ach le taifead nua a chur leis (ní féidir ceann atá ann cheana a scriosadh). Tá léaráid thíos de struchtúr na topaicí. Is é an mhaoin seo de Kafka a úsáidtear chun an t-ardán blockchain a thógáil.
tógtha ó kafka.apache.org
- Pictiúr 8. Seirbhís Ordaithe Struchtúr na dTopaicí*
Naisc úsáideacha
Buíochas
Gabhaim buíochas ó chroí le mo chomhghleacaithe as a gcabhair agus an t-alt á ullmhú:
Nikolai Marina
Igor Khapov
Dmitry Gorbachev
Alexander Zemtsov
Ekaterina Guseva
Foinse: will.com