Hyperledger Fabric中的交易流程

在 Hyperledger Fabric 中，交易行为反映了网络中的业务活动。 为了确保数据的不可变性，这些交易被保存在区块中，而链条结构则被用来进行保护。 在超账本架构中，每个节点都维护着一份账本。通过共识机制，可以确保账本的内容在每个节点上都是一致的、且始终处于最新状态。 每个节点上的账本由两部分组成：一个区块链，以及一个世界状态数据库。 这篇文章主要讨论了 Hyperledger Fabric 中的交易流程。

目录

• Hyperledger Fabric是什么？
• 理解交易流程的重要性
• Hyperledger Fabric的主要组成部分
• Hyperledger Fabric的高层事务流图
• 交易流程中的假设条件
• Hyperledger Fabric中的交易流程
• 事务流程中的错误处理
• 事务流程中的事务重试机制
• 结论
• 与 Hyperledger Fabric 中的交易流程相关的常见问题解答

Hyperledger Fabric究竟是什么？

Hyperledger Fabric是一个开源的、模块化的区块链框架，专为企业级应用而设计。它属于Hyperledger项目的一部分，而该项目由Linux基金会负责维护。Hyperledger Fabric提供了一种基于权限控制的区块链网络，这意味着只有经过授权的参与者才能访问和参与该区块链的运作。

1. 模块化架构：它包含了诸如共识机制、存储系统以及身份管理等功能模块。这些模块可以根据具体的应用场景和需求进行定制。
2. 许可式网络：参与者都是经过识别和验证的，他们对数据和交易具有精细化的访问控制权限。这样就能确保只有授权人员才能参与网络活动。
3. 智能合约（链码）：Chaincode用于定义和执行业务逻辑。它运行在承诺节点上，用于模拟交易并强制执行相关规则。
4. 渠道支持：通道允许网络中的特定参与者之间进行隔离、私密的通信，从而确保特定交易的保密性和安全性。
5. 身份管理：使用数字证书来管理参与者的身份和权限，从而确保交互过程的安全性和可靠性。

理解交易流程的重要性

1. 优化后的性能：了解交易流程有助于设计和配置系统，从而优化系统的性能。例如，可以选择合适的共识机制，以及调整相关的确认策略。
2. 资源管理：了解交易是如何在网络中传递的，有助于更好地分配资源，从而确保各个节点和排序者能够获得足够的资源支持。
3. 错误解决：熟悉交易流程有助于识别和解决各种问题，比如交易失败、背书相关的问题以及订单处理中的错误等。
4. 调试：这有助于确定在交易生命周期中哪些环节存在问题，从而更容易实施针对性的修复措施，进而提升整个网络的可靠性。
5. 合规性：对交易流程的清晰了解有助于确保符合监管要求，因为这样可以保证交易的可审计性，同时也能确保记录的准确性。
6. 审计跟踪：它确保了交易日志和历史记录能够被正确保存，从而便于对交易进行审计和追溯。

Hyperledger Fabric的主要组成部分

以下是Hyperledger Fabric的主要组成部分概述：

1. 同行们：这些节点负责维护账本和状态数据库，执行链代码（智能合约），并验证交易。有两种类型的节点：一种是执行链代码并提供支持的节点；另一种是负责验证并将交易记录到账本中的节点。
2. 订购者/客户：这些节点负责将交易进行排序，并将这些排序后的交易块发送给其他节点。它们确保了整个网络中的交易顺序的一致性。可以使用诸如Raft和Kafka之类的共识算法来实现对交易排序的达成一致。
3. 频道：这些通道属于主网络内的私有、隔离的子网络。在这两个子网络中，交易和数据会在特定组织之间共享。这样的结构能够确保数据的保密性，同时让参与各方的数据得到有效的分离。每个通道都拥有自己的账本以及相关的审批政策。
4. 链码/智能合约：这些程序负责定义业务逻辑以及交易的相关规则。Chaincode在参与交易的节点上执行，以模拟和验证各种交易行为。这些程序可以使用Go、JavaScript或Java等语言来编写。
5. 账本：这是一种分布式数据库，能够记录所有的交易行为，并保存所有数据变更的历史记录。它能够确保数据的不可篡改性和透明性。该数据库由两部分组成：区块链和状态数据库。
6. 国家数据库：国家数据库存储着区块链账本的当前状态。它使得能够快速获取执行链代码和交易所需的最新数据。
7. 证书颁发机构（CA）CA负责为网络中的参与者管理身份和证书的生成。它能够对用户和设备进行认证，从而确保网络内的交互过程处于安全状态。
8. 网络配置：网络配置定义了网络的各项策略和参数，包括认证策略、通道配置以及访问控制等。

Hyperledger Fabric的高层事务流图

Hyperledger Fabric的高层事务流图，能够直观地展示事务在系统中的流转过程，从事务的发起到最终被记录在账本上的整个过程。以下是这种图表中通常包含的各个组成部分和阶段的描述：

1. 客户端应用程序：交易客户端应用程序向区块链网络发起交易请求。它创建并发送一份交易提案给相应的节点。
2. 交易提议：该提案中包含了交易的详细信息，比如需要执行的链代码函数以及其参数。这些信息会被发送给各个参与方进行执行和确认。
3. 支持同行：“背书者”指的是那些被指定来执行交易提案并提供背书的节点。它们会模拟整个交易过程（即执行链码）。同时，它们还会生成一份背书信息，其中包含读写权限以及其他相关细节。
4. 背书收款：客户端应用程序会从所需数量的节点那里收集认可信息。需要收集所有必要的认可信息，以符合认可政策的要求。
5. 订购服务/订单处理人员：排序器负责对经过验证的交易进行排序，并创建相应的区块。排序器会接收经过验证的交易，将它们排序成多个区块，然后将这些区块广播给所有的节点。
6. 贡献者/同行们提交者节点指的是那些负责验证和确认所接收的区块中的交易节点的节点。它们会检查区块内的交易是否符合相关规则，然后将这些交易记录到账本中，同时更新状态数据库。
7. 账簿与状态数据库：该账本记录了所有已完成的交易，而状态数据库则反映了当前的状况。账本按照时间顺序记录着所有的交易信息。状态数据库则根据这些交易来更新当前的状态。
8. 向客户应用程序发送的确认信息：客户端应用程序会收到确认消息，表明该交易已经成功完成。之后，应用程序会继续执行后续的业务逻辑。

交易流程中的假设条件

以下是关于 Hyperledger Fabric 中交易流程运作的基础假设，这些假设确保了该系统的正常运作和完整性：

1. 一致的认可政策：每个智能合约都包含预定义的确认策略，这些策略规定了哪些节点需要在交易提案被确认之前对其进行确认。假设这些策略在网络中是保持一致且正确配置的。
2. 支持同行：某些节点被指定为“背书节点”，这些节点负责模拟交易过程，并提供相应的背书功能。假设这些节点是可靠的，并且能够正确地执行链码逻辑。
3. 参与其中的同行们：那些负责验证和确认交易行为的参与者，都被认为会遵循共识规则，并且会一致地将这些交易记录到账本上。
4. 有效的提案：客户应用程序发送的交易申请被假定为格式正确，且包含了所有必要的信息，以便进行确认。
5. 签名验证：对同辈的认可行为，可以被视为对交易提案中提供的签名和认可行为的确认，从而确保交易的真实性以及符合相关的认可政策。
6. 可靠的订购服务：假设该排序服务（即负责处理事务的组件）是可靠且运作稳定的，它能够正确地对事务进行排序，并生成相应的区块。
7. 共识机制：假设，该排序服务采用某种共识机制（如Raft或Kafka），以确保网络中的事务能够按照一致的顺序进行处理。

Hyperledger Fabric中的交易流程

以下是 Hyperledger Fabric 中一笔交易所经历的各个阶段：

1. 交易提案阶段

1. 客户端应用程序的转账请求：这一过程始于客户端应用程序向网络发送交易请求。
2. 交易提议：该交易提案中包含了关于要执行的交易的详细信息，比如需要调用的函数以及其参数。
3. 交易提案：该交易提案中包含了关于要执行的交易的详细信息，比如需要调用的函数以及其参数。
4. 收集推荐信/认可：当对同辈进行认可时，系统会执行交易提案，并生成包含模拟交易结果的响应。这些响应会被发送回客户端应用程序。

2. 交易验证阶段

1. 代言人的角色：对同行进行确认后，可以验证该交易提案是否符合相关的确认政策。如果符合，那么就会生成一个包含读写集合的交易提案响应。
2. 验证提案的有效性：这些回复是由客户来收集的，客户会确保已经获得了所有必要的批准或许可。
3. 创建交易提案的回复：一旦收集了所有授权信息，客户就可以将经过授权的提案内容整合成一个完整的交易方案，然后将其提交给订购服务部门。

3. 交易排序阶段

1. 将经过验证的交易信息发送给订单处理者：该已授权的交易会被发送给订单处理服务。该服务负责将交易打包成一个块。
2. 排序器的角色：发起者会接收各种交易信息，对这些交易进行排序，然后生成一个包含这些交易的区块。这个区块随后会被发送给网络中的所有节点。
3. 生成块：该排序服务确保，根据网络所使用的共识机制，区块能够以一致的方式被创建。

4. 事务提交阶段

1. 将块传播给对等方：由排序器生成的这个数据块会被分发到网络中的所有提交节点上。
2. 验证区块中的交易：参与验证的节点通过检查交易中的签名信息，以及确保这些交易符合相关的规则且未被篡改，从而确认该区块中的交易是有效的。
3. 将交易应用于账簿中：一旦这些交易被确认，它们就会被记录到账本中。同时，状态数据库也会随之更新，以反映这些变更。
4. 国家数据库更新情况：该状态数据库会更新为因这些交易而产生的新的状态，从而确保账本能够反映区块链当前的状态。