Блокчейн: Какой Poc Нам Следует Построить?

Глаза твои боятся и руки чешутся! В предыдущих статьях мы рассмотрели технологии, на которых строятся блокчейны ( Что нам следует построить в блокчейне? ) и кейсы, которые можно реализовать с их помощью ( Почему мы должны строить дело? ).

Пришло время поработать руками! Для реализации пилотов и PoC (Proof of Concept) я предпочитаю использовать облака, потому что.

к ним можно получить доступ из любой точки мира и, зачастую, нет необходимости тратить время на утомительную установку среды, потому что Есть предустановленные конфигурации.

Итак, давайте сделаем что-нибудь простое, например, сеть для передачи монет между участниками и скромно назовем ее Биткойн.

Для этого мы будем использовать облако IBM и универсальный блокчейн Hyperledger Fabric. Для начала давайте разберемся, почему Hyperledger Fabric называют универсальным блокчейном?

Hyperledger Fabric — универсальный блокчейн

Набор серверов и программное ядро, выполняющее бизнес-логику; Интерфейсы взаимодействия с системой; Инструменты регистрации, аутентификации и авторизации устройств/людей; База данных, хранящая оперативные и архивные данные:



Официальную версию того, что такое Hyperledger Fabric, можно прочитать по адресу Веб-сайт Короче говоря, Hyperledger Fabric — это платформа с открытым исходным кодом, которая позволяет создавать частные блокчейны и выполнять произвольные смарт-контракты, написанные на языках программирования JS и Go. Давайте подробно рассмотрим архитектуру Hyperledger Fabric и убедимся, что это универсальная система, обладающая спецификой только хранения и записи данных.

Специфика в том, что данные, как и во всех блокчейнах, хранятся в блоках, которые размещаются в блокчейне только в случае достижения участниками консенсуса и после записи данные невозможно спокойно исправить или удалить.

Архитектура Hyperledger Fabric

На схеме показана архитектура Hyperledger Fabric:



Организации — организации содержат пиров, т.е.

блокчейн существует за счет поддержки организаций.

Различные организации могут быть частью одного и того же канала.

Канал — указана логическая структура, объединяющая пиры в группы, т.е.

указан блокчейн.

Hyperledger Fabric может одновременно обрабатывать несколько блокчейнов с различной бизнес-логикой.

Поставщик членских услуг (MSP) — это CA (центр сертификации) для выдачи удостоверений и назначения ролей.

Чтобы создать узел, вам необходимо взаимодействовать с MSP. Одноранговые узлы — проверять транзакции, хранить блокчейн, выполнять смарт-контракты и взаимодействовать с приложениями.

У пиров есть удостоверение (цифровой сертификат), выданное MSP. В отличие от сети Bitcoin или Etherium, где все узлы имеют равные права, в Hyperledger Fabric узлы играют разные роли: Возможно, сверстник одобряющий коллега (EP) и выполнять смарт-контракты.

Совершающий партнер (CP) — только сохранять данные в блокчейне и обновлять «Состояние мира».

Ведущий коллега (AP) — если в блокчейне участвуют несколько организаций, то для связи между ними используются якорные узлы.

В каждой организации должен быть один или несколько узловых узлов.

Используя AP, любой узел в организации может получить информацию обо всех узлах в других организациях.

Используется для синхронизации информации между точками доступа.

протокол сплетен .

Лидер — если у организации несколько пиров, то только лидер пира будет получать блоки от сервиса Ordering и передавать их остальным пирам.

Лидер может быть указан статически или выбран динамически коллегами в организации.

Протокол сплетен также используется для синхронизации информации о лидерах.

Ресурсы — сущности, которые имеют ценность и хранятся в блокчейне.

Точнее, это данные «ключ-значение» в формате JSON. Именно эти данные записываются в блокчейн.

У них есть история, которая хранится в блокчейне, и текущее состояние, которое хранится в базе данных «Мировое состояние».

Структуры данных заполняются произвольно в зависимости от бизнес-задач.

Обязательных полей нет, единственная рекомендация — активы должны иметь владельца и быть ценными.

Леджер — состоит из блокчейна и базы данных состояний Word, в которой хранится текущее состояние активов.

Мировое государство использует LevelDB или CouchDB. Смарт-контракт — с помощью смарт-контрактов реализуется бизнес-логика системы.

В Hyperledger Fabric смарт-контракты называются цепным кодом.

С помощью Chaincode указываются активы и транзакции над ними.

С технической точки зрения смарт-контракты — это программные модули, реализованные на языках программирования JS или Go. Политика одобрения — для каждого Chaincode можно установить политику, сколько подтверждений транзакции следует ожидать и от кого.

Если политика не установлена, то по умолчанию установлено: «транзакция должна быть подтверждена любым членом любой организации в канале».

Примеры политик: Сделка должна быть одобрена любым администратором организации; Должно быть подтверждено любым членом или клиентом организации; Должно быть подтверждено любой равной организацией.

Заказ услуги — упаковывает транзакции в блоки и отправляет их пирам в канале.

Гарантирует доставку сообщений всем узлам сети.

Используется для промышленных систем Брокер сообщений Kafka , для разработки и тестирования Соло .

CallFlow

Это гарантирует масштабируемость и безопасность блокчейна: Смарт-контракты (чейнкод) выполняют подтверждающие узлы.

Это обеспечивает конфиденциальность смарт-контрактов, поскольку они хранятся не всеми участниками, а только одобряющими узлами.

Заказ должен работать быстро.

Это обеспечивается тем, что Ordering лишь формирует блок и отправляет его фиксированному набору пиров-лидеров.

Принимающие пиры хранят только блокчейн — их может быть много, и они не требуют большой мощности и мгновенной работы.

Более подробно об архитектурных решениях Hyperledger Fabric и о том, почему она работает именно так, а не иначе, можно прочитать здесь: Истоки архитектуры или здесь: Hyperledger Fabric: распределенная операционная система для разрешенных блокчейнов .

Итак, Hyperledger Fabric — это поистине универсальная система, с помощью которой вы сможете: Реализуйте произвольную бизнес-логику с помощью механизма смарт-контрактов; Записывать и получать данные из базы данных блокчейна в формате JSON; Предоставьте и подтвердите доступ к API с помощью центра сертификации.

Теперь, когда мы немного понимаем специфику Hyperledger Fabric, давайте наконец сделаем что-нибудь полезное!

Развертывание блокчейна

Постановка задачи

IBM Облако

Мне понравилась следующая серия статей и примеров: Создайте базовую сеть блокчейнов с помощью платформы Blockchain. Создайте и запустите смарт-контракт на блокчейне Генерация событий с платформы Blockchain Ниже приведены снимки экрана платформы IBM Blockchain. Это не инструкция по созданию блокчейна, а просто демонстрация масштабов задачи.

Итак, для наших целей мы создаём одну Организацию:



Создаем в нем ноды: Orderer CA, Org1 CA, Orderer Peer:



Мы создаем пользователей:



Создайте канал и назовите его citcoin:



По сути Channel — это блокчейн, поэтому он начинается с нулевого блока (блок Genesis):

Написание смарт-контракта

   

 /*
  * 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;
 

   

Таких ошибок следует избегать) Далее мы загружаем смарт-контракт в канал и создаем его экземпляр:



Давайте посмотрим на транзакцию по установке Смарт Контракта:



Давайте посмотрим подробнее о нашем канале:



В результате мы получаем следующую схему сети блокчейна в облаке IBM. На схеме также показана демонстрационная программа, работающая в облаке Amazon на виртуальном сервере (подробнее о ней в следующем разделе):

Создание графического интерфейса для вызовов API Hyperledger Fabric

Разработка приложения

В результате получилось клиент-серверное приложение со знакомым графическим интерфейсом в стиле Material Design от Google. REST API между клиентом и сервером состоит из нескольких вызовов: HyperledgerDemo/v1/init — инициализировать блокчейн; HyperledgerDemo/v1/accounts/list — получить список всех аккаунтов; HyperledgerDemo/v1/accountЭname=Bob&balance=100 — создать учетную запись Боба; HyperledgerDemo/v1/infoЭaccount=Bob — получить информацию об аккаунте Боба; HyperledgerDemo/v1/transactionЭfrom=Bob&to=Alice&volume=2 — передать две монеты от Боба Алисе; HyperledgerDemo/v1/disconnect — закрыть соединение с блокчейном.

Описание API с примерами включено в Сайт почтальона — известная программа для тестирования HTTP API.

Демо-приложение в облаке Amazon

Демо-приложение может: Инициализировать блокчейн; Создать Учетную запись (но теперь вы не можете создать новую Учетную запись, поскольку в блокчейне достигнуто максимальное количество учетных записей, указанное в смарт-контракте); Получить список Аккаунтов; Передавайте монеты циткойнов между Алисой, Бобом и Алексом; Получать события (но теперь нет возможности показывать события, поэтому для простоты в интерфейсе написано, что события не поддерживаются); Записывать действия.

Сначала мы инициализируем блокчейн:



Далее создаем свой аккаунт, не теряйте время с балансом:



Получаем список всех доступных аккаунтов:



Выбираем отправителя и получателя и получаем их балансы.

Если отправитель и получатель совпадают, то его счет будет пополнен:



В журнале следим за выполнением транзакций:



Собственно, на этом с демо-программой все.

Ниже вы можете увидеть нашу транзакцию в блокчейне:



И общий список транзакций:



На этом мы успешно завершили реализацию PoC для создания сети Citcoin. Что еще нужно сделать, чтобы Citcoin стал полноценной сетью для перевода монет? Очень мало: На этапе создания аккаунта реализуйте генерацию закрытого/открытого ключа.

Закрытый ключ должен храниться у пользователя учетной записи, открытый ключ должен храниться в блокчейне.

Совершите перевод монет, при котором для идентификации пользователя используется открытый ключ, а не имя.

Шифрование транзакций, идущих от пользователя к серверу, с помощью его закрытого ключа.

Заключение

Итак, чего нам стоило создание PoC? Вам необходимо изучить блокчейн в целом и Hyperledger Fabric в частности; Научитесь использовать облака IBM или Amazon; Изучите язык программирования JS и некоторые веб-фреймворки; Если какие-то данные нужно хранить не в блокчейне, а в отдельной базе данных, то научитесь интегрироваться, например, с PostgreSQL; И последнее, но не менее важное — без знания Linux в современном мире жить невозможно!) Конечно, это не ракетостроение, но потрудиться придется!

Исходники на GitHub

Краткое описание репозитория: Каталог " сервер " — сервер Node.js Каталог " клиент " — клиент Node.js Каталог " блокчейн (значения параметров и ключи, естественно, нерабочие и приведены только для примера): контракт — исходный код смарт-контракта кошелек — пользовательские ключи для использования API Hyperledger Fabric. *.

cds — скомпилированные версии смарт-контрактов.

Файлы *.

json — примеры файлов конфигурации для использования API Hyperledger Fabric. Все только начинается! Теги: #блокчейн #Децентрализованные сети #Криптовалюты #Анализ и проектирование систем #Распределенные системы #aws #Amazon Web Services #blockchain #блокчейн-технологии #ibm cloud #hyperledger Fabric #smartcontract #citcoin

• Wi-Fi В Отеле – Потребность Современных Людей

  19 Oct, 24

• Google Или Стартап — Где Работать, Когда Тебе 20 Лет

  19 Oct, 24

• От Базы Данных К Озеру Данных: Фундаментальные Различия Между Двумя Технологиями

  19 Oct, 24

• Грустная Презентация Vista

  19 Oct, 24

• Освоение Английского Для It — Вебинар

  19 Oct, 24

• Желаю Вам Жить На Пожертвования!

  19 Oct, 24

• Поисковый Робот Яндекса Поддерживает Crawl-Delay И Gzip

  19 Oct, 24

• It-Мысли, Выпуск 4

  19 Oct, 24

• Будет Ли Дождь?

  19 Oct, 24

• Гаджеты Становятся «Ближе К Телу». Пять Фактов, О Которых Хотят Вас Предупредить Специалисты По Информационной Безопасности

  19 Oct, 24