Блоцкцхаин: који ПоЦ треба да изградимо?

Очи се плаше и руке вас сврбе!

У претходним чланцима бавили смо се технологијама на којима се граде блок ланци (Шта треба да изградимо блоцкцхаин?) и случајеви који се уз њихову помоћ могу имплементирати (Зашто да правимо случај?). Време је да радите својим рукама! За имплементацију пилота и ПоЦ (Прооф оф Цонцепт), радије користим облаке, јер... њима се може приступити са било ког места у свету и често нема потребе да губите време на досадну инсталацију окружења, јер Постоје унапред подешене конфигурације. Дакле, хајде да направимо нешто једноставно, на пример, мрежу за пренос новчића између учесника и скромно је назовимо Битцоин. За ово ћемо користити ИБМ-ов облак и универзални блоцкцхаин Хиперледгер Фабриц. Прво, хајде да схватимо зашто се Хиперледгер Фабриц зове универзални блок ланац?

Хиперледгер Фабриц - универзални блоцкцхаин

Уопштено говорећи, универзални информациони систем је:

• Скуп сервера и софтверско језгро које обавља пословну логику;
• Интерфејси за интеракцију са системом;
• Алати за регистрацију, аутентификацију и ауторизацију уређаја/људи;
• База података која чува оперативне и архивске податке:

Званична верзија шта је Хиперледгер Фабриц може се прочитати на Онлине, и укратко, Хиперледгер Фабриц је платформа отвореног кода која вам омогућава да градите приватне блокове и извршавате произвољне паметне уговоре написане у ЈС и Го програмским језицима. Погледајмо детаљно архитектуру Хиперледгер Фабриц-а и уверимо се да је ово универзални систем који има само специфичности за складиштење и снимање података. Специфичност је у томе што се подаци, као и у свим блокчејновима, чувају у блоковима који се постављају на блокчејн само ако учесници постигну консензус и након снимања подаци се не могу тихо исправљати или брисати.

Хиперледгер Фабриц Арцхитецтуре

Дијаграм приказује архитектуру Хиперледгер Фабриц:

Организације — организације садрже вршњаке, тј. блоцкцхаин постоји захваљујући подршци организација. Различите организације могу бити део једног канала.

канал — логичка структура која обједињује вршњаке у групе, тј. блокчејн је одређен. Хиперледгер Фабриц може истовремено да обрађује више блокова са различитом пословном логиком.

Добављач услуга чланства (МСП) је ЦА (Цертифицате Аутхорити) за издавање идентитета и додељивање улога. Да бисте креирали чвор, морате да комуницирате са МСП-ом.

Пеер чворови — верификује трансакције, складишти блоцкцхаин, извршава паметне уговоре и комуницира са апликацијама. Вршњаци имају идентитет (дигитални сертификат) који издаје МСП. За разлику од Битцоин или Етхериум мреже, где сви чворови имају једнака права, у Хиперледгер Фабриц чворови играју различите улоге:

• Пеер можда одобравање вршњака (ЕП) и извршавати паметне уговоре.
• Обвезујући вршњак (ЦП) - чувајте само податке у блок ланцу и ажурирајте „Стање света“.
• Анцхор Пеер (АП) - ако неколико организација учествује у блокчејну, тада се сидрени вршњаци користе за комуникацију између њих. Свака организација мора имати једног или више вршњака. Користећи АП, било који колега у организацији може добити информације о свим колегама у другим организацијама. Користи се за синхронизацију информација између АП трач протокол.
• Леадер Пеер — ако организација има неколико вршњака, онда ће само вођа исте добити блокове од услуге наручивања и дати их осталим колегама. Лидер може бити одређен статички или динамички одабран од стране колега у организацији. Протокол трача се такође користи за синхронизацију информација о лидерима.

Актива — ентитети који имају вредност и који се чувају на блокчејну. Тачније, ово су подаци кључ/вредност у ЈСОН формату. Управо ови подаци се бележе у Блоцкцхаин-у. Имају историју, која се чува у блокчејну, и тренутно стање које се чува у бази података „Светско стање“. Структуре података се попуњавају произвољно у зависности од пословних задатака. Нема обавезних поља, једина препорука је да имовина мора да има власника и да буде вредна.

Надгробна плоча — састоји се од Блоцкцхаин-а и базе података стања Ворд, која чува тренутно стање имовине. Држава света користи ЛевелДБ или ЦоуцхДБ.

Паметан уговор — коришћењем паметних уговора имплементирана је пословна логика система. У Хиперледгер Фабриц, паметни уговори се називају ланчани код. Користећи ланчани код, специфицирају се средства и трансакције преко њих. У техничком смислу, паметни уговори су софтверски модули имплементирани у ЈС или Го програмским језицима.

Политика одобравања — за сваки ланчани код можете поставити политику о томе колико потврда за трансакцију треба очекивати и од кога. Ако смернице нису подешене, подразумевано је: „трансакцију мора да потврди било који члан било које организације на каналу.“ Примери смерница:

• Трансакцију мора одобрити било који администратор организације;
• Мора бити потврђен од било ког члана или клијента организације;
• Мора бити потврђено од стране било које вршњачке организације.

Услуга наручивања — пакује трансакције у блокове и шаље их колегама у каналу. Гарантује испоруку порука свим колегама на мрежи. Користи се за индустријске системе Кафка брокер порука, за развој и тестирање Самац.

ЦаллФлов

• Апликација комуницира са Хиперледгер Фабриц користећи Го, Ноде.јс или Јава СДК;
• Клијент креира тк трансакцију и шаље је колегама који подржавају;
• Пеер верификује потпис клијента, завршава трансакцију и шаље потпис одобрења назад клијенту. Цхаинцоде се извршава само на равноправном нивоу који подржава, а резултат његовог извршења се шаље свим колегама. Овај алгоритам рада назива се ПБФТ (Працтицал Бизантине Фаулт Толерант) консензус. Разликује од цлассиц БФТ чињеница да се порука шаље и очекује се потврда не од свих учесника, већ само од одређеног скупа;
• Након што клијент добије број одговора који одговара политици индосамента, он шаље трансакцију Служби за наручивање;
• Услуга наручивања генерише блок и шаље га свим колегама који урезују. Услуга наручивања обезбеђује секвенцијално снимање блокова, чиме се елиминише тзв.погледајте одељак "Виљушке");
• Вршњаци примају блок, поново проверавају политику одобравања, уписују блок у блоцкцхаин и мењају стање у ДБ-у „Стање света“.

Оне. Ово резултира поделом улога између чворова. Ово осигурава да је блоцкцхаин скалабилан и безбедан:

• Паметни уговори (ланчани код) обављају потврђивање колега. Тиме се обезбеђује поверљивост паметних уговора, јер не чувају га сви учесници, већ само подржавају колеге.
• Наручивање би требало да функционише брзо. Ово је осигурано чињеницом да Ордеринг само формира блок и шаље га фиксном скупу водећих колега.
• Обавезујући вршњаци само чувају блок ланац – може их бити много и не захтевају много енергије и тренутни рад.

Више детаља о архитектонским решењима Хиперледгер Фабриц-а и зашто функционише на овај начин, а не другачије, можете пронаћи овде: Арцхитецтуре Оригинс или овде: Хиперледгер Фабриц: Дистрибуирани оперативни систем за дозвољене блокове.

Дакле, Хиперледгер Фабриц је заиста универзалан систем са којим можете:

• Имплементирати произвољну пословну логику користећи механизам паметног уговора;
• Снимање и примање података из блоцкцхаин базе података у ЈСОН формату;
• Одобрите и верификујте приступ АПИ-ју користећи ауторитет за сертификате.

Сада када смо мало разумели специфичности Хиперледгер Фабриц-а, хајде да коначно урадимо нешто корисно!

Примена блоцкцхаина

Проблем статемент

Задатак је имплементација мреже Цитцоин са следећим функцијама: креирање налога, добијање стања, допуна налога, пренос кованица са једног налога на други. Нацртајмо објектни модел, који ћемо даље имплементирати у паметни уговор. Дакле, имаћемо рачуне који су идентификовани по именима и садрже стање и листу рачуна. Рачуни и листа налога су, у смислу имовине Хиперледгер Фабриц. Сходно томе, они имају историју и тренутно стање. Покушаћу да ово јасно нацртам:

Најгоре бројке су тренутно стање које се чува у бази података „Стање света“. Испод њих су бројке које приказују историју која је ускладиштена у блокчејну. Садашње стање имовине мења се трансакцијама. Имовина се мења само у целини, тако да се као резултат трансакције креира нови објекат, а тренутна вредност средства улази у историју.

ИБМ Цлоуд

Правимо налог у ИБМ облак. Да бисте користили блоцкцхаин платформу, она мора бити надограђена на Паи-Ас-Иоу-Го. Овај процес можда неће бити брз, јер... ИБМ захтева додатне информације и верификује их ручно. Са позитивне стране, могу рећи да ИБМ има добре материјале за обуку који вам омогућавају да примените Хиперледгер Фабриц у њиховом облаку. Свидела ми се следећа серија чланака и примера:

• Креирајте основну блоцкцхаин мрежу користећи Блоцкцхаин платформу
• Креирајте и извршите блокчеин паметни уговор
• Емитујте догађаје са Блоцкцхаин платформе

Следе снимци екрана ИБМ Блоцкцхаин платформе. Ово није инструкција о томе како да направите блок ланац, већ једноставно демонстрација обима задатка. Дакле, за наше потребе, ми правимо једну организацију:

У њему креирамо чворове: Ордерер ЦА, Орг1 ЦА, Ордерер Пеер:

Ми креирамо кориснике:

Направите канал и назовите га цитцоин:

У суштини Цханнел је блоцкцхаин, тако да почиње са нултим блоком (Генесис блок):

Писање паметног уговора

/*
 * 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;

Интуитивно, овде би све требало да буде јасно:

• Постоји неколико функција (АддАццоунт, ГетАццоунтс, СендФром, ГетБаланце, РефиллБаланце) које ће демо програм позвати користећи Хиперледгер Фабриц АПИ.
• Функције СендФром и РефиллБаланце генеришу догађаје које ће демо програм примити.
• Функција инстанцирања се позива једном када се инстанцира паметни уговор. У ствари, позива се не само једном, већ сваки пут када се верзија паметног уговора промени. Стога је иницијализација листе са празним низом лоша идеја, јер Сада, када променимо верзију паметног уговора, изгубићемо тренутну листу. Али у реду је, само учим).
• Налози и листа налога су ЈСОН структуре података. ЈС се користи за манипулацију подацима.
• Можете добити тренутну вредност средства помоћу позива функције гетСтате и ажурирати је помоћу путСтате.
• Приликом креирања налога позива се функција АддАццоунт у којој се врши поређење за максималан број налога у блокчејну (макАццоунтс = 5). И овде постоји довратак (да ли сте приметили?), који доводи до бесконачног повећања броја налога. Такве грешке треба избегавати)

Затим учитавамо паметни уговор у канал и инстанцирамо га:

Погледајмо трансакцију за инсталирање Смарт Цонтрацт-а:

Погледајмо детаље о нашем каналу:

Као резултат, добијамо следећи дијаграм блокчејн мреже у ИБМ облаку. Дијаграм такође приказује демо програм који ради у Амазон облаку на виртуелном серверу (више о томе у следећем одељку):

Креирање ГУИ за Хиперледгер Фабриц АПИ позиве

Хиперледгер Фабриц има АПИ који се може користити за:

• Креирајте канал;
• Везе равноправни ка каналу;
• Инсталација и инстанцирање паметних уговора у каналу;
• Трансакције позива;
• Затражите информације о блокчејну.

Развој апликација

У нашем демо програму користићемо АПИ само за позивање трансакција и тражење информација, јер Већ смо завршили преостале кораке користећи ИБМ блоцкцхаин платформу. ГУИ пишемо користећи стандардни технолошки стек: Екпресс.јс + Вуе.јс + Ноде.јс. Можете написати посебан чланак о томе како започети креирање модерних веб апликација. Овде ћу оставити линк до серије предавања која ми се највише допала: Фулл Стацк Веб Апп користећи Вуе.јс & Екпресс.јс. Резултат је клијент-сервер апликација са познатим графичким интерфејсом у Гугловом Материал Десигн стилу. РЕСТ АПИ између клијента и сервера састоји се од неколико позива:

• ХиперледгерДемо/в1/инит - иницијализујте блоцкцхаин;
• ХиперледгерДемо/в1/аццоунтс/лист — добијате листу свих налога;
• ХиперледгерДемо/в1/аццоунт?наме=Боб&баланце=100 — креирајте Боб налог;
• ХиперледгерДемо/в1/инфо?аццоунт=Боб — добијате информације о Боб налогу;
• ХиперледгерДемо/в1/трансацтион?фром=Боб&то=Алице&волуме=2 — пренесите два новчића од Боба до Алисе;
• ХиперледгерДемо/в1/дисцоннецт - затворите везу са блоцкцхаином.

Опис АПИ-ја са примерима укљученим у Сајт поштара - познати програм за тестирање ХТТП АПИ-ја.

Демо апликација у Амазон облаку

Отпремио сам апликацију на Амазон јер... ИБМ још увек није могао да надогради мој налог и дозволи ми да креирам виртуелне сервере. Како додати трешњу на домен: ввв.цитцоин.инфо. Држаћу сервер укључен неко време, па га искључити, јер... центи за изнајмљивање капљу, а цитцоин новчићи још нису излистани на берзи) У чланак укључујем сцреенсхотове демо-а да би логика рада била јасна. Демо апликација може:

• Иницијализујте блоцкцхаин;
• Креирајте налог (али сада не можете да креирате нови налог, јер је у блокчејну достигнут максималан број налога наведен у паметном уговору);
• Примите листу налога;
• Пренесите цитцоин новчиће између Алице, Боба и Алекса;
• Пријем догађаја (али сада нема начина да се догађаји приказују, тако да ради једноставности, интерфејс каже да догађаји нису подржани);
• Дневник радњи.

Прво иницијализујемо блоцкцхаин:

Затим креирамо наш налог, не губите време са стањем:

Добијамо листу свих доступних налога:

Бирамо пошиљаоца и примаоца и добијамо њихова стања. Ако су пошиљалац и прималац исти, онда ће његов рачун бити допуњен:

У дневнику пратимо извршење трансакција:

У ствари, то је све са демо програмом. Испод можете видети нашу трансакцију у блокчејну:

И општа листа трансакција:

Овим смо успешно завршили имплементацију ПоЦ-а за креирање Цитцоин мреже. Шта још треба да се уради да би Цитцоин постао пуноправна мрежа за пренос кованица? Веома мало:

• У фази креирања налога имплементирајте генерисање приватног/јавног кључа. Приватни кључ мора да се чува код корисника налога, јавни кључ мора да се чува у блок ланцу.
• Направите трансфер новчића у којем се за идентификацију корисника користи јавни кључ, а не име.
• Шифрујте трансакције које иду од корисника до сервера помоћу његовог приватног кључа.

Закључак

Имплементирали смо Цитцоин мрежу са следећим функцијама: додајте налог, добијете стање, допуните свој рачун, пребаците новчиће са једног налога на други. Дакле, колико нас је коштало да направимо ПоЦ?

• Морате проучити блоцкцхаин уопште и Хиперледгер Фабриц посебно;
• Научите да користите ИБМ или Амазон облаке;
• Научите ЈС програмски језик и неки веб оквир;
• Ако неке податке треба ускладиштити не у блоцкцхаин-у, већ у засебној бази података, онда научите да се интегришете, на пример, са ПостгреСКЛ-ом;
• И на крају, али не и најмање важно - не можете живети у модерном свету без познавања Линука!)

Наравно, то није ракетна наука, али мораћете напорно да радите!

Извори на ГитХуб-у

Извори стављени на ГитХуб. Кратак опис спремишта:
Каталог «сервер» — Ноде.јс сервер
Каталог «купац» — Ноде.јс клијент
Каталог «блоцкцхаин"(вредности параметара и кључеви, наравно, не раде и дати су само као пример):

• уговор — изворни код паметног уговора
• новчаник — кориснички кључеви за коришћење Хиперледгер Фабриц АПИ-ја.
• *.цдс - компајлиране верзије паметних уговора
• *.јсон датотеке – примери конфигурационих датотека за коришћење Хиперледгер Фабриц АПИ-ја

То је само почетак!

Извор: ввв.хабр.цом