डमीसाठी हायपरलेजर फॅब्रिक

एंटरप्राइझसाठी ब्लॉकचेन प्लॅटफॉर्म

शुभ दुपार, प्रिय वाचकांनो, माझे नाव निकोले नेफेडोव्ह आहे, मी IBM मधील तांत्रिक तज्ञ आहे, या लेखात मी तुम्हाला ब्लॉकचेन प्लॅटफॉर्म - हायपरलेजर फॅब्रिकची ओळख करून देऊ इच्छितो. प्लॅटफॉर्म एंटरप्राइझ-क्लास बिझनेस ऍप्लिकेशन्स तयार करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. लेखाची पातळी आयटी तंत्रज्ञानाचे मूलभूत ज्ञान असलेल्या अप्रस्तुत वाचकांसाठी आहे.

हायपरलेजर फॅब्रिक हा ओपन सोर्स प्रोजेक्ट आहे, जो ओपन सोर्स हायपरलेजर प्रोजेक्टच्या शाखांपैकी एक आहे, लिनक्स फाउंडेशनचा एक संघ. हायपरलेजर फॅब्रिकची सुरुवात डिजिटल अॅसेट्स आणि आयबीएमने केली होती. हायपरलेजर फॅब्रिक प्लॅटफॉर्मचे मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे एंटरप्राइझ वापरावर लक्ष केंद्रित करणे. त्यामुळे, व्यवहारांची उच्च गती आणि त्यांची कमी किंमत, तसेच सर्व सहभागींची ओळख लक्षात घेऊन प्लॅटफॉर्म विकसित केले गेले. हे फायदे ट्रान्झॅक्शन व्हेरिफिकेशन सेवेचे पृथक्करण आणि वितरित रेजिस्ट्रीच्या नवीन ब्लॉक्सच्या निर्मितीद्वारे तसेच प्रमाणन केंद्राचा वापर आणि सहभागींच्या अधिकृततेद्वारे प्राप्त केले जातात.

माझा लेख हायपरलेजर फॅब्रिक बद्दलच्या लेखांच्या मालिकेचा एक भाग आहे, ज्यामध्ये आम्ही विद्यापीठात प्रवेश करणार्‍या विद्यार्थ्यांना रेकॉर्ड करण्यासाठी सिस्टम प्रकल्पाचे वर्णन करतो.

हायपरलेजर फॅब्रिकचे सामान्य आर्किटेक्चर

हायपरलेजर फॅब्रिक हे एक वितरित ब्लॉकचेन नेटवर्क आहे ज्यामध्ये नेटवर्क नोड्सवर स्थापित केलेले विविध कार्यात्मक घटक असतात. हायपरलेजर फॅब्रिक घटक हे डॉकर कंटेनर आहेत जे डॉकरहब वरून मुक्तपणे डाउनलोड केले जाऊ शकतात. हायपरलेजर फॅब्रिक कुबर्नेट्स वातावरणात देखील चालवले जाऊ शकते.

स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्ट लिहिण्यासाठी (हायपरलेजर फॅब्रिकच्या संदर्भात चेनकोड), आम्ही गोलंग वापरला (जरी हायपरलेजर फॅब्रिक इतर भाषा वापरण्याची परवानगी देते). सानुकूल अनुप्रयोग विकसित करण्यासाठी, आमच्या बाबतीत, आम्ही संबंधित Hyperledger Fabric SDK सह Node.js वापरतो.

नोड्स बिझनेस लॉजिक (स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्ट) कार्यान्वित करतात - चेनकोड, वितरित रेजिस्ट्रीची स्थिती (लेजर डेटा) संग्रहित करतात आणि प्लॅटफॉर्मच्या इतर सिस्टम सेवा कार्यान्वित करतात. नोड हे फक्त एक तार्किक एकक आहे; एकाच भौतिक सर्व्हरवर भिन्न नोड अस्तित्वात असू शकतात. नोड्स कसे गटबद्ध केले जातात (विश्वसनीय डोमेन) आणि ते ब्लॉकचेन नेटवर्कची कोणती कार्ये संबद्ध आहेत हे अधिक महत्त्वाचे आहे.

सामान्य आर्किटेक्चर असे दिसते:

चित्र 1. हायपरलेजर फॅब्रिकचे सामान्य आर्किटेक्चर

वापरकर्ता अनुप्रयोग (सबमिटिंग क्लायंट) एक अनुप्रयोग आहे ज्यासह वापरकर्ते ब्लॉकचेन नेटवर्कसह कार्य करतात. कार्य करण्यासाठी, तुम्हाला अधिकृत असणे आवश्यक आहे आणि नेटवर्कवरील विविध प्रकारच्या क्रियांसाठी योग्य अधिकार असणे आवश्यक आहे.

समवयस्क अनेक भूमिकांमध्ये येतात:

• एंडोर्सिंग पीअर हा एक नोड आहे जो व्यवहाराच्या अंमलबजावणीचे अनुकरण करतो (स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्ट कोड कार्यान्वित करतो). स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्टची पडताळणी आणि अंमलबजावणी केल्यानंतर, नोड त्याच्या स्वाक्षरीसह क्लायंट ऍप्लिकेशनला अंमलबजावणीचे परिणाम परत करतो.
• ऑर्डरिंग सर्व्हिस ही अनेक नोड्सवर वितरित सेवा आहे, जी वितरित नोंदणीचे नवीन ब्लॉक तयार करण्यासाठी आणि व्यवहारांच्या अंमलबजावणीसाठी रांग तयार करण्यासाठी वापरली जाते. ऑर्डरिंग सेवा रेजिस्ट्रीमध्ये नवीन ब्लॉक्स जोडत नाही (हे वैशिष्ट्य कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी कमिटिंग पीअरमध्ये हलविले गेले आहे).
• कमिटिंग पीअर हा एक नोड आहे ज्यामध्ये वितरीत रेजिस्ट्री असते आणि रेजिस्ट्रीमध्ये नवीन ब्लॉक्स जोडतात (जे ऑर्डरिंग सेवेद्वारे तयार केले गेले होते). सर्व कमिटिंग पीअर्समध्ये वितरित लेजरची स्थानिक प्रत असते. कमिटिंग पीअर स्थानिक पातळीवर नवीन ब्लॉक जोडण्यापूर्वी वैधतेसाठी ब्लॉकमधील सर्व व्यवहार तपासतो.

एंडोर्समेंट पॉलिसी हे व्यवहाराची वैधता तपासण्याचे धोरण आहे. ही धोरणे नोड्सचा आवश्यक संच परिभाषित करतात ज्यावर व्यवहार वैध म्हणून ओळखले जाण्यासाठी स्मार्ट करार अंमलात आणणे आवश्यक आहे.

वितरित रेजिस्ट्री - लेजर - मध्ये दोन भाग असतात: WolrldState (ज्याला स्टेट डाटाबेस देखील म्हणतात) आणि ब्लॉकचेन.

ब्लॉकचेन ही ब्लॉक्सची एक साखळी आहे जी वितरित रेजिस्ट्री ऑब्जेक्ट्समध्ये झालेल्या सर्व बदलांची नोंद ठेवते.

WolrldState एक वितरित खातेवही घटक आहे जो सर्व वितरित खातेवही वस्तूंची वर्तमान (कटिंग एज) मूल्ये संग्रहित करतो.

WorldState हा डेटाबेस आहे, मूळ आवृत्तीमध्ये - LevelDB किंवा अधिक जटिल - CouchDB, ज्यामध्ये की-व्हॅल्यू जोड्या आहेत, उदाहरणार्थ: नाव - इव्हान, आडनाव - इव्हानोव्ह, सिस्टममधील नोंदणी तारीख - 12.12.21/17.12.1961/XNUMX , जन्मतारीख - १२/१७/१९६१, इ. वर्ल्डस्टेट आणि वितरित नोंदणी दिलेल्या चॅनेलमधील सर्व सहभागींमध्ये सुसंगत असणे आवश्यक आहे.

हायपरलेजर फॅब्रिक हे एक नेटवर्क आहे ज्यामध्ये सर्व सहभागी ओळखले जातात आणि प्रमाणित केले जातात, ते एक समर्पित प्रमाणन प्राधिकरण - CA (प्रमाणन प्राधिकरण) वापरते. CA X.509 मानक आणि सार्वजनिक की पायाभूत सुविधांवर आधारित कार्य करते - PKI.

सदस्यत्व सेवा ही एक सेवा आहे ज्याद्वारे सदस्य हे सत्यापित करतात की एखादी वस्तू विशिष्ट संस्थेची किंवा चॅनेलची आहे.

व्यवहार - बहुतेक प्रकरणांमध्ये, वितरित नोंदणीवर नवीन डेटा लिहित आहे.
चॅनेल किंवा स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्टच्या निर्मितीसाठी देखील व्यवहार आहेत. व्यवहाराची सुरुवात वापरकर्ता ऍप्लिकेशनद्वारे केली जाते आणि वितरित लेजरमध्ये रेकॉर्डसह समाप्त होते.

चॅनल हे दोन किंवा अधिक ब्लॉकचेन नेटवर्क सहभागी असलेले बंद सबनेटवर्क आहे, जे सहभागींच्या मर्यादित परंतु ज्ञात वर्तुळात गोपनीय व्यवहार करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. चॅनेल सहभागी, त्याची वितरित नोंदणी, स्मार्ट करार, ऑर्डरिंग सेवा, वर्ल्डस्टेट द्वारे निर्धारित केले जाते. प्रत्येक चॅनेल सहभागी चॅनेलमध्ये प्रवेश करण्यासाठी अधिकृत असणे आवश्यक आहे आणि त्याला विविध प्रकारचे व्यवहार करण्याचा अधिकार आहे. सदस्यता सेवा वापरून अधिकृतता केली जाते.

ठराविक व्यवहार अंमलबजावणी परिदृश्य

पुढे, मला आमचा प्रकल्प उदाहरण म्हणून वापरून व्यवहाराच्या अंमलबजावणीच्या सामान्य परिस्थितीबद्दल बोलायचे आहे.

आमच्या अंतर्गत प्रकल्पाचा भाग म्हणून, आम्ही हायपरलेजर फॅब्रिक नेटवर्क तयार केले आहे, जे विद्यापीठांमध्ये प्रवेश करणार्‍या विद्यार्थ्यांची नोंदणी आणि खाते करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. आमच्‍या नेटवर्कमध्‍ये युनिव्‍हर्सिटी ए आणि युनिव्‍हर्सिटी ब च्‍या दोन संस्‍था आहेत. प्रत्‍येक संस्‍थेमध्‍ये एक क्लायंट अॅप्लिकेशन, तसेच त्‍याच्‍या स्‍वत:च्‍या कमिटिंग आणि एंडोर्सिंग पीअरचा समावेश आहे. आम्ही सामान्य सेवा ऑर्डरिंग सेवा, सदस्यत्व सेवा आणि प्रमाणन प्राधिकरण देखील वापरतो.

1) व्यवहाराची सुरुवात

वापरकर्ता अनुप्रयोग, हायपरलेजर फॅब्रिक SDK वापरून, व्यवहाराची विनंती सुरू करतो आणि स्मार्ट करारांसह नोड्सना विनंती पाठवतो. वितरीत नोंदणी (लेजर) मधून बदलण्याची किंवा वाचण्याची विनंती असू शकते. आम्ही विद्यापीठातील विद्यार्थ्यांसाठी लेखांकनासाठी आमच्या चाचणी प्रणाली कॉन्फिगरेशनचे उदाहरण विचारात घेतल्यास, क्लायंट अॅप्लिकेशन A आणि B विद्यापीठांच्या नोड्सना व्यवहाराची विनंती पाठवते, ज्याला स्मार्ट करार म्हणतात. नोड ए एक नोड आहे जो विद्यापीठात स्थित आहे जो येणार्‍या विद्यार्थ्याची नोंदणी करतो आणि नोड बी हा नोड आहे जो दुसर्‍या विद्यापीठात असतो. वितरीत रेजिस्ट्रीमध्ये व्यवहार जतन करण्यासाठी, व्यवसायाच्या तर्कानुसार, सर्व नोड्सने व्यवहार मंजूर करणे आवश्यक आहे, त्याच परिणामासह स्मार्ट करार यशस्वीरित्या अंमलात आणणे आवश्यक आहे. नोड A वापरकर्ता ऍप्लिकेशन, हायपरलेजर फॅब्रिक SDK टूल्स वापरून, एंडोर्समेंट पॉलिसी मिळवते आणि कोणत्या नोड्सना व्यवहाराची विनंती पाठवायची ते शिकते. वितरीत रेजिस्ट्रीमध्ये विशिष्ट डेटा वाचण्यासाठी किंवा लिहिण्यासाठी विशिष्ट स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्ट (चेनकोड फंक्शन) लागू करण्याची ही विनंती आहे. तांत्रिकदृष्ट्या, क्लायंट SDK संबंधित फंक्शन वापरतो, ज्याचा API व्यवहार पॅरामीटर्ससह विशिष्ट ऑब्जेक्ट पास केला जातो, आणि क्लायंट स्वाक्षरी देखील जोडतो आणि हा डेटा प्रोटोकॉल बफरद्वारे gRPC वर योग्य नोड्सकडे पाठवतो (समर्थन समवयस्कांना).

चित्र 2. व्यवहार सुरू करणे

2) स्मार्ट कराराची अंमलबजावणी

नोड्स (समर्थन समवयस्कांना), व्यवहार करण्यासाठी विनंती प्राप्त झाल्यानंतर, क्लायंटची स्वाक्षरी तपासा आणि सर्वकाही व्यवस्थित असल्यास, ते विनंती डेटासह एक ऑब्जेक्ट घेतात आणि स्मार्ट करार (चेनकोड फंक्शन) च्या अंमलबजावणीचे सिम्युलेशन चालवतात. हा डेटा. स्मार्ट करार म्हणजे व्यवहाराचे व्यावसायिक तर्क, अटी आणि सूचनांचा विशिष्ट संच (आमच्या बाबतीत, हे विद्यार्थ्याचे सत्यापन आहे, हा नवीन विद्यार्थी आहे का, किंवा तो आधीच नोंदणीकृत आहे, वय पडताळणी इ.). स्मार्ट करार अंमलात आणण्यासाठी, तुम्हाला वर्ल्डस्टेटकडून डेटा देखील आवश्यक असेल. एन्डॉर्सिंग पीअरवर स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्टचे अनुकरण केल्यामुळे, डेटाचे दोन संच मिळतात – रीड सेट आणि राइट सेट. रीड सेट आणि राइट सेट ही मूळ आणि नवीन वर्ल्डस्टेट मूल्ये आहेत. (नवीन - स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्टच्या सिम्युलेशन दरम्यान प्राप्त झालेल्या अर्थाने).

चित्र 3. स्मार्ट कराराची अंमलबजावणी

3) क्लायंट ऍप्लिकेशनला डेटा परत करणे

स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्टचे सिम्युलेशन आयोजित केल्यानंतर, एंडोर्सिंग पीअर्स मूळ डेटा आणि सिम्युलेशनचा परिणाम, तसेच त्यांच्या प्रमाणपत्राद्वारे क्लायंट अॅप्लिकेशनला स्वाक्षरी केलेला RW सेट परत करतात. या टप्प्यावर, वितरित नोंदणीमध्ये कोणतेही बदल होत नाहीत. क्लायंट अॅप्लिकेशन एंडोर्सिंग पीअर स्वाक्षरी तपासते आणि पाठवलेला मूळ व्यवहार डेटा आणि परत आलेला डेटा (म्हणजे, ज्या मूळ डेटावर व्यवहार सिम्युलेट झाला होता तो विकृत झाला आहे का ते तपासते). जर व्यवहार फक्त रजिस्ट्रीमधील डेटा वाचण्यासाठी असेल, तर क्लायंट ऍप्लिकेशनला त्यानुसार आवश्यक रीड सेट प्राप्त होतो आणि हे सहसा वितरित रजिस्ट्री न बदलता यशस्वीरित्या व्यवहार पूर्ण करते. रेजिस्ट्रीमधील डेटा बदलणे आवश्यक असलेल्या व्यवहाराच्या बाबतीत, क्लायंट ऍप्लिकेशन अतिरिक्तपणे समर्थन धोरणाची अंमलबजावणी तपासते. हे शक्य आहे की क्लायंट अॅप्लिकेशन एंडोर्समेंट पॉलिसीच्या अंमलबजावणीचा परिणाम तपासत नाही, परंतु या प्रकरणात हायपरलेजर फॅब्रिक प्लॅटफॉर्म नोंदणीमध्ये व्यवहार जोडण्याच्या टप्प्यावर नोड्स (कमिटिंग पीअर्स) वर पॉलिसी तपासण्याची तरतूद करते.

चित्र 4. क्लायंट ऍप्लिकेशनला डेटा परत करणे

4) ऑर्डरिंग पीअरला RW सेट पाठवणे

क्लायंट अॅप्लिकेशन ऑर्डरिंग सेवेला सोबतच्या डेटासह व्यवहार पाठवते. यामध्ये RW सेट, समवयस्कांच्या स्वाक्षरी आणि चॅनल आयडी यांचा समावेश आहे.

ऑर्डरिंग सेवा - नावावर आधारित, या सेवेचे मुख्य कार्य योग्य क्रमाने येणारे व्यवहार व्यवस्थित करणे आहे. तसेच वितरित रेजिस्ट्रीच्या नवीन ब्लॉकची निर्मिती आणि सर्व कमिटिंग नोड्सवर नवीन व्युत्पन्न ब्लॉक्सची हमी प्रदान करणे, अशा प्रकारे वितरित नोंदणी (कमिटिंग पीअर) असलेल्या सर्व नोड्सवर डेटा सुसंगतता सुनिश्चित करणे. त्याच वेळी, ऑर्डरिंग सेवा स्वतःच कोणत्याही प्रकारे नोंदणी बदलत नाही. ऑर्डरिंग सर्व्हिस हा सिस्टमचा एक महत्त्वाचा घटक आहे, म्हणून तो अनेक नोड्सचा क्लस्टर आहे. ऑर्डरिंग सेवा वैधतेसाठी व्यवहार तपासत नाही, ती फक्त एका विशिष्ट चॅनेल अभिज्ञापकासह व्यवहार स्वीकारते, विशिष्ट क्रमाने येणारे व्यवहार व्यवस्थित करते आणि त्यांच्याकडून वितरित नोंदणीचे नवीन ब्लॉक तयार करते. एक ऑर्डरिंग सेवा एकाच वेळी अनेक चॅनेल सर्व्ह करू शकते. ऑर्डरिंग सेवेमध्ये काफ्का क्लस्टरचा समावेश आहे, जो योग्य (अपरिवर्तनीय) व्यवहार रांग राखतो (पॉइंट 7 पहा).

चित्र 5. ऑर्डरिंग पीअरला RW सेट पाठवत आहे

5) व्युत्पन्न केलेले ब्लॉक कमिटिंग पीअरला पाठवणे

ऑर्डरिंग सेवेमध्ये व्युत्पन्न केलेले ब्लॉक्स सर्व नेटवर्क नोड्सवर प्रसारित (प्रसारण) केले जातात. प्रत्येक नोडला नवीन ब्लॉक मिळाल्यानंतर, ते एंडोर्सिंग पॉलिसीच्या अनुपालनासाठी तपासते, स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्ट सिम्युलेशनच्या परिणामी सर्व एंडोर्सिंग पीअर्सना समान परिणाम (लिहा सेट) मिळाला आहे का ते तपासते आणि मूळ मूल्ये आहेत की नाही हे देखील तपासते बदलले (म्हणजे, रीड सेट - वर्ल्डस्टेटच्या स्मार्ट कॉन्ट्रॅक्टद्वारे वाचलेला डेटा) व्यवहार सुरू झाल्यापासून. सर्व अटी पूर्ण झाल्यास, व्यवहार वैध म्हणून चिन्हांकित केला जातो, अन्यथा, व्यवहार अवैध स्थिती प्राप्त करतो.

चित्र 6. व्युत्पन्न केलेले ब्लॉक कमिटिंग पीअरला पाठवत आहे

6) रेजिस्ट्रीमध्ये ब्लॉक जोडणे

प्रत्येक नोड त्याच्या वितरित नोंदणीच्या स्थानिक प्रतीमध्ये व्यवहार जोडतो आणि जर व्यवहार वैध असेल, तर Write Set WorldState (वर्तमान स्थिती) वर लागू केला जातो आणि त्यानुसार, वस्तूंची नवीन मूल्ये ज्यावर परिणाम झाला होता. व्यवहार लिहिले आहेत. जर एखाद्या व्यवहाराला टोकन प्राप्त झाले जे वैध नाही (उदाहरणार्थ, एकाच ब्लॉकमध्ये समान वस्तूंसह दोन व्यवहार झाले, तर एक व्यवहार अवैध ठरेल, कारण मूळ मूल्ये आधीच दुसर्‍याने बदलली आहेत. व्यवहार). हा व्यवहार अवैध टोकनसह वितरित लेजरमध्ये देखील जोडला जातो, परंतु या व्यवहाराचा लेखन संच सध्याच्या वर्ल्डस्टेटवर लागू केला जात नाही आणि त्यानुसार, व्यवहारात सहभागी होणाऱ्या वस्तू बदलत नाही. यानंतर, वापरकर्त्याच्या ऍप्लिकेशनला एक सूचना पाठवली जाते की व्यवहार कायमस्वरूपी वितरित नोंदणीमध्ये जोडला गेला आहे, तसेच व्यवहाराची स्थिती, म्हणजे, तो वैध आहे की नाही...

चित्र 7. रेजिस्ट्रीमध्ये ब्लॉक जोडणे

ऑर्डर सेवा

ऑर्डरिंग सर्व्हिसमध्ये संबंधित झूकीपर नोड्स आणि ऑर्डरिंग सर्व्हिस नोड्स (OSN) असलेल्या काफ्का क्लस्टरचा समावेश असतो, जो ऑर्डरिंग सर्व्हिस क्लायंट आणि काफ्का क्लस्टर यांच्यामध्ये उभा असतो. काफ्का क्लस्टर हे वितरित, दोष-सहिष्णु प्रवाह (संदेश) व्यवस्थापन व्यासपीठ आहे. काफ्कामधील प्रत्येक चॅनेल (विषय) रेकॉर्डचा एक अपरिवर्तनीय क्रम आहे जो केवळ नवीन रेकॉर्ड जोडण्यास समर्थन देतो (विद्यमान हटवणे शक्य नाही). विषयाच्या संरचनेचे उदाहरण खाली दर्शविले आहे. काफ्काची ही मालमत्ता आहे जी ब्लॉकचेन प्लॅटफॉर्म तयार करण्यासाठी वापरली जाते.

kafka.apache.org वरून घेतले

• चित्र 8. ऑर्डरिंग सेवेच्या विषयाची रचना*

उपयुक्त दुवे

Youtube - हायपरलेजर प्रोजेक्टसह व्यवसायासाठी ब्लॉकचेन तयार करणे
हायपरलेजर फॅब्रिक डॉक्स
हायपरलेजर फॅब्रिक: परवानगी असलेल्या ब्लॉकचेनसाठी वितरित ऑपरेटिंग सिस्टम

पोचपावती

हा लेख तयार करण्यात मदत केल्याबद्दल मी माझ्या सहकाऱ्यांचे मनापासून आभार व्यक्त करू इच्छितो:
निकोले मारिन
इगोर खापोव्ह
दिमित्री गोर्बाचेव्ह
अलेक्झांडर झेम्त्सोव्ह
एकटेरिना गुसेवा

स्त्रोत: www.habr.com