블록체인: 어떤 PoC를 구축해야 할까요?

눈이 무섭고 손이 가렵다!

이전 기사에서는 블록체인이 구축되는 기술을 다루었습니다.블록체인을 구축하려면 무엇을 해야 할까요?) 및 그들의 도움으로 구현할 수 있는 사례(왜 사례를 만들어야 할까요?). 이제 손으로 작업할 시간입니다! 파일럿 및 PoC(개념 증명)를 구현하려면 클라우드를 선호합니다. 이유는 다음과 같습니다. 세계 어디에서나 액세스할 수 있으며 지루한 환경 설치에 시간을 낭비할 필요가 없습니다. 사전 설정된 구성이 있습니다. 예를 들어 참가자 간에 코인을 전송하는 네트워크와 같이 간단한 것을 만들고 이를 비트코인이라고 부르겠습니다. 이를 위해 우리는 IBM 클라우드와 범용 블록체인 Hyperledger Fabric을 사용할 것입니다. 먼저 Hyperledger Fabric이 왜 유니버설 블록체인이라고 불리는지 알아볼까요?

Hyperledger Fabric - 범용 블록체인

일반적으로 보편적 정보 시스템은 다음과 같습니다.

• 비즈니스 로직을 수행하는 서버 및 소프트웨어 코어 세트입니다.
• 시스템과의 상호작용을 위한 인터페이스
• 장치/사람의 등록, 인증 및 승인을 위한 도구
• 운영 및 보관 데이터를 저장하는 데이터베이스:

Hyperledger Fabric의 공식 버전은 다음에서 읽을 수 있습니다. 온라인으로즉, Hyperledger Fabric은 프라이빗 블록체인을 구축하고 JS 및 Go 프로그래밍 언어로 작성된 임의의 스마트 계약을 실행할 수 있는 오픈소스 플랫폼입니다. Hyperledger Fabric의 아키텍처를 자세히 살펴보고 이것이 데이터 저장 및 기록에 대한 세부 사항만 갖춘 범용 시스템인지 확인하겠습니다. 특이성은 모든 블록체인에서와 마찬가지로 참가자가 합의에 도달한 경우에만 블록체인에 배치된 블록에 데이터가 저장되고 데이터를 기록한 후에는 조용히 수정하거나 삭제할 수 없다는 것입니다.

하이퍼레저 패브릭 아키텍처

다이어그램은 Hyperledger Fabric 아키텍처를 보여줍니다.

조직 — 조직에는 동료가 포함되어 있습니다. 블록체인은 조직의 지원으로 인해 존재합니다. 서로 다른 조직이 동일한 채널에 포함될 수 있습니다.

채널 — 피어를 그룹으로 통합하는 논리적 구조, 즉 블록체인이 지정됩니다. Hyperledger Fabric은 다양한 비즈니스 로직을 사용하여 여러 블록체인을 동시에 처리할 수 있습니다.

멤버십 서비스 제공업체(MSP) ID를 발급하고 역할을 할당하는 CA(인증 기관)입니다. 노드를 생성하려면 MSP와 상호 작용해야 합니다.

피어 노드 — 거래를 확인하고, 블록체인을 저장하고, 스마트 계약을 실행하고, 애플리케이션과 상호 작용합니다. 피어에는 MSP에서 발급한 ID(디지털 인증서)가 있습니다. 모든 노드가 동일한 권리를 갖는 비트코인 ​​또는 이더리움 네트워크와 달리 Hyperledger Fabric 노드는 서로 다른 역할을 수행합니다.

• 피어 어쩌면 지지하는 동료 (EP) 스마트 계약을 실행합니다.
• 커밋 피어 (CP) - 블록체인에만 데이터를 저장하고 "세계 상태"를 업데이트합니다.
• 앵커 피어 (AP) - 여러 조직이 블록체인에 참여하는 경우 앵커 피어가 이들 간의 통신에 사용됩니다. 각 조직에는 하나 이상의 앵커 피어가 있어야 합니다. AP를 사용하면 조직의 모든 피어는 다른 조직의 모든 피어에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. AP 간 정보를 동기화하는 데 사용됩니다. 가십 프로토콜.
• 리더 피어 — 조직에 여러 피어가 있는 경우 피어의 리더만이 Ordering 서비스에서 블록을 수신하여 나머지 피어에게 제공합니다. 리더는 정적으로 지정되거나 조직의 동료에 의해 동적으로 선택될 수 있습니다. 가십 프로토콜은 리더에 대한 정보를 동기화하는 데에도 사용됩니다.

자산 — 가치가 있고 블록체인에 저장되는 개체입니다. 보다 구체적으로 JSON 형식의 키-값 데이터입니다. 블록체인에 기록되는 것이 바로 이 데이터입니다. 그들은 블록체인에 저장되는 기록과 "세계 상태" 데이터베이스에 저장되는 현재 상태를 가지고 있습니다. 데이터 구조는 비즈니스 업무에 따라 임의로 채워집니다. 필수 필드는 없습니다. 유일한 권장 사항은 자산에 소유자가 있어야 하고 가치가 있어야 한다는 것입니다.

원장 — 자산의 현재 상태를 저장하는 블록체인과 Word 상태 데이터베이스로 구성됩니다. World State는 LevelDB 또는 CouchDB를 사용합니다.

Smart contract — 스마트 계약을 사용하여 시스템의 비즈니스 로직이 구현됩니다. Hyperledger Fabric에서는 스마트 계약을 체인코드라고 합니다. 체인코드를 사용하면 이에 대한 자산과 거래가 지정됩니다. 기술적인 측면에서 스마트 계약은 JS 또는 Go 프로그래밍 언어로 구현된 소프트웨어 모듈입니다.

보증 정책 — 각 체인코드에 대해 거래 확인 횟수와 대상에 대한 정책을 설정할 수 있습니다. 정책이 설정되지 않은 경우 기본값은 "채널에 있는 모든 조직의 모든 구성원이 거래를 확인해야 합니다."입니다. 정책의 예:

• 거래는 조직의 관리자에 의해 승인되어야 합니다.
• 조직의 구성원이나 고객의 확인을 받아야 합니다.
• 피어 조직의 확인을 받아야 합니다.

주문 서비스 — 트랜잭션을 블록으로 묶어 채널의 피어에게 보냅니다. 네트워크의 모든 피어에게 메시지 전달을 보장합니다. 산업용 시스템에 사용 카프카 메시지 브로커, 개발 및 테스트용 혼자.

통화 흐름

• 애플리케이션은 Go, Node.js 또는 Java SDK를 사용하여 Hyperledger Fabric과 통신합니다.
• 클라이언트는 tx 트랜잭션을 생성하여 이를 승인하는 피어에게 보냅니다.
• 피어는 클라이언트의 서명을 확인하고 트랜잭션을 완료한 다음 보증 서명을 클라이언트에 다시 보냅니다. 체인코드는 Endorsing Peer에서만 실행되며, 그 실행 결과는 모든 Peer에게 전송됩니다. 이 작업 알고리즘을 PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerant) 합의라고 합니다. 와 다르다 클래식 BFT 메시지가 전송되고 모든 참가자로부터 확인이 예상되는 것이 아니라 특정 세트에서만 확인이 예상된다는 사실;
• 클라이언트는 보증 정책에 해당하는 응답 수를 받은 후 트랜잭션을 Ordering 서비스로 보냅니다.
• Ordering 서비스는 블록을 생성하여 모든 커밋 피어에게 보냅니다. 주문 서비스는 블록의 순차적 기록을 보장하므로 소위 원장 포크(Ledger Fork)가 제거됩니다."포크" 섹션을 참조하세요.);
• Peer는 블록을 받고, 보증 정책을 다시 확인하고, 블록을 블록체인에 쓰고, “World State” DB에서 상태를 변경합니다.

저것들. 이로 인해 노드 간의 역할이 분할됩니다. 이를 통해 블록체인의 확장성과 보안이 보장됩니다.

• 스마트 계약(체인코드)은 피어 승인을 수행합니다. 이는 스마트 계약의 기밀성을 보장합니다. 이는 모든 참가자가 저장하는 것이 아니라 승인하는 피어에 의해서만 저장됩니다.
• 주문이 빨리 진행되어야 합니다. 이는 Ordering이 블록을 형성하고 이를 고정된 리더 피어 세트로 전송한다는 사실에 의해 보장됩니다.
• 커밋 피어는 블록체인만 저장합니다. 피어가 많을 수 있으며 많은 전력과 즉각적인 작업이 필요하지 않습니다.

Hyperledger Fabric의 아키텍처 솔루션에 대한 자세한 내용과 이것이 이런 방식으로 작동하고 다른 방식으로는 작동하지 않는 이유는 여기에서 찾을 수 있습니다. 건축의 기원 또는 여기 : Hyperledger Fabric: 허가된 블록체인을 위한 분산 운영 체제.

따라서 Hyperledger Fabric은 다음을 수행할 수 있는 진정한 범용 시스템입니다.

• 스마트 계약 메커니즘을 사용하여 임의의 비즈니스 논리를 구현합니다.
• JSON 형식으로 블록체인 데이터베이스에서 데이터를 기록하고 수신합니다.
• 인증 기관을 사용하여 API 액세스 권한을 부여하고 확인합니다.

이제 Hyperledger Fabric의 세부 사항에 대해 조금 이해했으므로 마침내 유용한 작업을 수행해 보겠습니다.

블록체인 배포

문제 성명

임무는 다음 기능을 사용하여 Citcoin 네트워크를 구현하는 것입니다: 계정 생성, 잔액 확보, 계정 충전, 한 계정에서 다른 계정으로 코인 전송. 스마트 계약에서 추가로 구현할 객체 모델을 그려보겠습니다. 따라서 우리는 이름으로 식별되고 잔액과 계정 목록을 포함하는 계정을 갖게 됩니다. 계정 및 계정 목록은 Hyperledger Fabric 자산 측면에서 나타납니다. 따라서 그들은 역사와 현재 상태를 가지고 있습니다. 나는 이것을 명확하게 그려보려고 노력할 것이다:

상단 수치는 "세계 상태" 데이터베이스에 저장된 현재 상태입니다. 그 아래에는 블록체인에 저장된 이력을 보여주는 그림이 있습니다. 자산의 현재 상태는 거래에 따라 변경됩니다. Asset은 전체적으로만 변경되므로 트랜잭션의 결과로 새로운 개체가 생성되고 자산의 현재 가치가 내역에 들어갑니다.

IBM 클라우드

우리는 계정을 만듭니다 IBM 클라우드. 블록체인 플랫폼을 사용하려면 종량제(Pay-As-You-Go)로 업그레이드해야 합니다. 이 과정은 빠르지 않을 수 있습니다. 왜냐하면... IBM은 추가 정보를 요청하고 이를 수동으로 확인합니다. 긍정적인 점은 IBM이 클라우드에 Hyperledger Fabric을 배포할 수 있는 훌륭한 교육 자료를 보유하고 있다고 말할 수 있습니다. 나는 다음 일련의 기사와 예제를 좋아했습니다.

• 블록체인 플랫폼을 사용하여 기본 블록체인 네트워크 생성
• 블록체인 스마트 계약 생성 및 실행
• 블록체인 플랫폼에서 이벤트 내보내기

다음은 IBM Blockchain 플랫폼의 스크린샷입니다. 이는 블록체인을 생성하는 방법에 대한 지침이 아니라 단순히 작업 범위를 보여주는 것입니다. 따라서 우리의 목적을 위해 하나의 조직을 만듭니다.

Orderer CA, Org1 CA, Orderer Peer에 노드를 만듭니다.

우리는 사용자를 생성합니다:

채널을 만들고 citcoin이라고 부릅니다.

본질적으로 채널은 블록체인이므로 블록 0(Genesis 블록)으로 시작합니다.

스마트 계약 작성

/*
 * Citcoin smart-contract v1.5 for Hyperledger Fabric
 * (c) Alexey Sushkov, 2019
 */
 
'use strict';
 
const { Contract } = require('fabric-contract-api');
const maxAccounts = 5;
 
class CitcoinEvents extends Contract {
 
    async instantiate(ctx) {
        console.info('instantiate');
        let emptyList = [];
        await ctx.stub.putState('accounts', Buffer.from(JSON.stringify(emptyList)));
    }
    // Get all accounts
    async GetAccounts(ctx) {
        // Get account list:
        let accounts = '{}'
        let accountsData = await ctx.stub.getState('accounts');
        if (accountsData) {
            accounts = JSON.parse(accountsData.toString());
        } else {
            throw new Error('accounts not found');
        }
        return accountsData.toString()
    }
     // add a account object to the blockchain state identifited by their name
    async AddAccount(ctx, name, balance) {
        // this is account data:
        let account = {
            name: name,
            balance: Number(balance),       
            type: 'account',
        };
        // create account:
        await ctx.stub.putState(name, Buffer.from(JSON.stringify(account)));
 
        // Add account to list:
        let accountsData = await ctx.stub.getState('accounts');
        if (accountsData) {
            let accounts = JSON.parse(accountsData.toString());
            if (accounts.length < maxAccounts)
            {
                accounts.push(name);
                await ctx.stub.putState('accounts', Buffer.from(JSON.stringify(accounts)));
            } else {
                throw new Error('Max accounts number reached');
            }
        } else {
            throw new Error('accounts not found');
        }
        // return  object
        return JSON.stringify(account);
    }
    // Sends money from Account to Account
    async SendFrom(ctx, fromAccount, toAccount, value) {
        // get Account from
        let fromData = await ctx.stub.getState(fromAccount);
        let from;
        if (fromData) {
            from = JSON.parse(fromData.toString());
            if (from.type !== 'account') {
                throw new Error('wrong from type');
            }   
        } else {
            throw new Error('Accout from not found');
        }
        // get Account to
        let toData = await ctx.stub.getState(toAccount);
        let to;
        if (toData) {
            to = JSON.parse(toData.toString());
            if (to.type !== 'account') {
                throw new Error('wrong to type');
            }  
        } else {
            throw new Error('Accout to not found');
        }
 
        // update the balances
        if ((from.balance - Number(value)) >= 0 ) {
            from.balance -= Number(value);
            to.balance += Number(value);
        } else {
            throw new Error('From Account: not enought balance');          
        }
 
        await ctx.stub.putState(from.name, Buffer.from(JSON.stringify(from)));
        await ctx.stub.putState(to.name, Buffer.from(JSON.stringify(to)));
                 
        // define and set Event
        let Event = {
            type: "SendFrom",
            from: from.name,
            to: to.name,
            balanceFrom: from.balance,
            balanceTo: to.balance,
            value: value
        };
        await ctx.stub.setEvent('SendFrom', Buffer.from(JSON.stringify(Event)));
 
        // return to object
        return JSON.stringify(from);
    }
 
    // get the state from key
    async GetState(ctx, key) {
        let data = await ctx.stub.getState(key);
        let jsonData = JSON.parse(data.toString());
        return JSON.stringify(jsonData);
    }
    // GetBalance   
    async GetBalance(ctx, accountName) {
        let data = await ctx.stub.getState(accountName);
        let jsonData = JSON.parse(data.toString());
        return JSON.stringify(jsonData);
    }
     
    // Refill own balance
    async RefillBalance(ctx, toAccount, value) {
        // get Account to
        let toData = await ctx.stub.getState(toAccount);
        let to;
        if (toData) {
            to = JSON.parse(toData.toString());
            if (to.type !== 'account') {
                throw new Error('wrong to type');
            }  
        } else {
            throw new Error('Accout to not found');
        }
 
        // update the balance
        to.balance += Number(value);
        await ctx.stub.putState(to.name, Buffer.from(JSON.stringify(to)));
                 
        // define and set Event
        let Event = {
            type: "RefillBalance",
            to: to.name,
            balanceTo: to.balance,
            value: value
        };
        await ctx.stub.setEvent('RefillBalance', Buffer.from(JSON.stringify(Event)));
 
        // return to object
        return JSON.stringify(from);
    }
}
module.exports = CitcoinEvents;

직관적으로 여기에서는 모든 것이 명확해야 합니다.

• 데모 프로그램이 Hyperledger Fabric API를 사용하여 호출하는 여러 기능(AddAccount, GetAccounts, SendFrom, GetBalance, RefillBalance)이 있습니다.
• SendFrom 및 RefillBalance 함수는 데모 프로그램이 수신할 이벤트를 생성합니다.
• 인스턴스화 함수는 스마트 계약이 인스턴스화될 때 한 번 호출됩니다. 실제로 한 번만 호출되는 것이 아니라 스마트 계약 버전이 변경될 때마다 호출됩니다. 따라서 빈 배열로 목록을 초기화하는 것은 좋지 않은 생각입니다. 이제 스마트 계약 버전을 변경하면 현재 목록이 손실됩니다. 하지만 괜찮아요. 그냥 배우는 중이에요).
• 계정 및 계정 목록은 JSON 데이터 구조입니다. JS는 데이터 조작에 사용됩니다.
• getState 함수 호출을 사용하여 자산의 현재 값을 가져오고 putState를 사용하여 업데이트할 수 있습니다.
• 계정을 생성할 때 AddAccount 함수가 호출되어 블록체인의 최대 계정 수(maxAccounts = 5)를 비교합니다. 그리고 여기에 계정 수가 끝없이 증가하는 잼이 있습니다 (알고 계셨나요?). 이런 실수는 피해야 합니다)

다음으로 스마트 계약을 채널에 로드하고 인스턴스화합니다.

스마트 계약 설치를 위한 트랜잭션을 살펴보겠습니다.

채널에 대한 세부정보를 살펴보겠습니다.

결과적으로 우리는 IBM 클라우드에서 다음과 같은 블록체인 네트워크 다이어그램을 얻습니다. 다이어그램은 또한 가상 서버의 Amazon 클라우드에서 실행되는 데모 프로그램을 보여줍니다(자세한 내용은 다음 섹션에서 설명).

Hyperledger Fabric API 호출을 위한 GUI 생성

Hyperledger Fabric에는 다음을 수행하는 데 사용할 수 있는 API가 있습니다.

• 채널을 생성하세요.
• 피어 투 채널 연결;
• 채널에 스마트 계약을 설치하고 인스턴스화합니다.
• 트랜잭션 호출
• 블록체인에 대한 정보를 요청합니다.

응용 프로그램 개발

데모 프로그램에서는 트랜잭션을 호출하고 정보를 요청하는 데에만 API를 사용합니다. 우리는 이미 IBM 블록체인 플랫폼을 사용하여 나머지 단계를 완료했습니다. 우리는 표준 기술 스택인 Express.js + Vue.js + Node.js를 사용하여 GUI를 작성합니다. 최신 웹 애플리케이션 제작을 시작하는 방법에 대한 별도의 기사를 작성할 수 있습니다. 여기에 제가 가장 좋아했던 일련의 강의에 대한 링크를 남겨두겠습니다. Vue.js 및 Express.js를 사용하는 풀 스택 웹 앱. 그 결과 Google 머티리얼 디자인 스타일의 친숙한 그래픽 인터페이스를 갖춘 클라이언트-서버 애플리케이션이 탄생했습니다. 클라이언트와 서버 간의 REST API는 여러 호출로 구성됩니다.

• HyperledgerDemo/v1/init - 블록체인을 초기화합니다.
• HyperledgerDemo/v1/accounts/list — 모든 계정 목록을 가져옵니다.
• HyperledgerDemo/v1/account?name=Bob&balance=100 — Bob 계정을 생성합니다.
• HyperledgerDemo/v1/info?account=Bob — Bob 계정에 대한 정보를 얻습니다.
• HyperledgerDemo/v1/transaction?from=Bob&to=Alice&volume=2 - Bob에서 Alice로 두 개의 코인을 전송합니다.
• HyperledgerDemo/v1/disconnect - 블록체인에 대한 연결을 닫습니다.

포함된 예제와 API에 대한 설명 우편배달부 웹사이트 - HTTP API 테스트를 위한 잘 알려진 프로그램입니다.

Amazon 클라우드의 데모 애플리케이션

Amazon에 애플리케이션을 업로드한 이유는 다음과 같습니다. IBM은 여전히 ​​내 계정을 업그레이드하고 가상 서버를 생성하도록 허용하지 못했습니다. 도메인에 체리를 추가하는 방법: www.citcoin.info. 잠시 동안 서버를 켜두었다가 끄겠습니다. 왜냐면... 임대료가 뚝뚝 떨어지고 있고 시트코인 코인은 아직 증권 거래소에 상장되어 있지 않습니다.) 작업의 논리가 명확하도록 기사에 데모 스크린샷을 포함시켰습니다. 데모 애플리케이션은 다음을 수행할 수 있습니다.

• 블록체인을 초기화합니다.
• 계정 생성(그러나 스마트 계약에 지정된 최대 계정 수가 블록체인에 도달했기 때문에 이제 새 계정을 생성할 수 없습니다)
• 계정 목록을 받습니다.
• Alice, Bob 및 Alex 간에 시트코인 코인을 전송합니다.
• 이벤트 수신(그러나 이제 이벤트를 표시할 방법이 없으므로 단순화를 위해 인터페이스에는 이벤트가 지원되지 않는다고 표시됩니다)
• 작업을 기록합니다.

먼저 블록체인을 초기화합니다.

다음으로 계정을 만들고 잔액으로 시간을 낭비하지 마십시오.

사용 가능한 모든 계정 목록이 표시됩니다.

보내는 사람과 받는 사람을 선택하고 잔액을 가져옵니다. 보낸 사람과 받는 사람이 동일하면 해당 계정이 보충됩니다.

로그에서 우리는 트랜잭션 실행을 모니터링합니다.

사실 데모 프로그램이 전부입니다. 아래에서 블록체인에서의 거래를 볼 수 있습니다.

그리고 일반적인 거래 목록은 다음과 같습니다.

이를 통해 우리는 Citcoin 네트워크를 만들기 위한 PoC 구현을 성공적으로 완료했습니다. Citcoin이 코인 전송을 위한 본격적인 네트워크가 되려면 또 무엇을 해야 합니까? 아주 작은:

• 계정 생성 단계에서 개인/공개 키 생성을 구현합니다. 개인 키는 계정 사용자와 함께 저장되어야 하며, 공개 키는 블록체인에 저장되어야 합니다.
• 이름이 아닌 공개키를 이용해 사용자를 식별하는 코인 이체를 진행합니다.
• 개인 키를 사용하여 사용자에서 서버로 이동하는 트랜잭션을 암호화합니다.

결론

우리는 다음 기능을 갖춘 Citcoin 네트워크를 구현했습니다: 계정 추가, 잔액 확보, 계정 충전, 한 계정에서 다른 계정으로 코인 전송. 그렇다면 PoC를 구축하는 데 드는 비용은 얼마입니까?

• 일반적으로 블록체인을 공부하고 특히 Hyperledger Fabric을 공부해야 합니다.
• IBM 또는 Amazon 클라우드 사용 방법을 배우십시오.
• JS 프로그래밍 언어와 일부 웹 프레임워크를 배우십시오.
• 일부 데이터를 블록체인이 아닌 별도의 데이터베이스에 저장해야 하는 경우 예를 들어 PostgreSQL과 통합하는 방법을 배우십시오.
• 그리고 마지막으로 중요한 것은 Linux에 대한 지식 없이는 현대 세계에서 살 수 없다는 것입니다!)

물론 로켓 과학은 아니지만 열심히 노력해야 합니다!

GitHub의 소스

출처는 올려놨다 GitHub의. 저장소에 대한 간략한 설명:
카탈로그 «섬기는 사람» — Node.js 서버
카탈로그 «클라이언트» — Node.js 클라이언트
카탈로그 «blockchain"(물론 매개변수 값과 키는 작동하지 않으며 예시로만 제공됩니다.):

• 계약 — 스마트 계약 소스 코드
• wallet — Hyperledger Fabric API를 사용하기 위한 사용자 키입니다.
• *.cds - 스마트 계약의 컴파일된 버전
• *.json 파일 - Hyperledger Fabric API를 사용하기 위한 구성 파일의 예

시작일 뿐입니다!

출처 : habr.com