利用Hyperledger Fabric開發(fā)第一個(gè)區(qū)塊鏈應(yīng)用

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我們通過一個(gè)簡單的示例程序來了解Fabric應(yīng)用是如何運(yùn)行的。在這個(gè)例子中使用的應(yīng)用程序和智能合約（鏈碼）統(tǒng)稱為FabCar。這個(gè)例子很好地提供了一個(gè)開始用于理解Hyperledger Fabric。在這里，你將學(xué)會(huì)如何開發(fā)一個(gè)應(yīng)用程序和智能合約來查詢和更新賬本，如何利用CA來生成一個(gè)應(yīng)用程序需要的用于和區(qū)塊鏈交互

本文示例源于fabric-samples中的fabcar

在這個(gè)例子中，我們通過一個(gè)簡單的示例程序來了解 Fabric 應(yīng)用是如何運(yùn)行的。在這個(gè)例子中使用的應(yīng)用程序和智能合約（鏈碼）統(tǒng)稱為FabCar。這個(gè)例子很好地提供了一個(gè)開始用于理解Hyperledger Fabric。在這里，你將學(xué)會(huì)如何開發(fā)一個(gè)應(yīng)用程序和智能合約來查詢和更新賬本，如何利用CA來生成一個(gè)應(yīng)用程序需要的用于和區(qū)塊鏈交互的 X.509 證書。

我們使用應(yīng)用程序 SDk 來執(zhí)行智能合約中的查詢更新賬本的操作，這些操作在智能合約中借助底層接口實(shí)現(xiàn)。

我們將通過 3 個(gè)步驟來進(jìn)行講解：

搭建開發(fā)環(huán)境。我們的應(yīng)用程序需要和網(wǎng)絡(luò)交互，因此我們需要一個(gè)智能合約和應(yīng)用程序使用的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

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學(xué)習(xí)一個(gè)簡單的智能合約：FabCar。我們使用JavaScript開發(fā)智能合約。我們通過查看智能合約來學(xué)習(xí)應(yīng)用程序如何使用智能合約發(fā)送交易，如何使用智能合約來查詢和更新賬本。

使用 FabCar 開發(fā)一個(gè)簡單的應(yīng)用程序。我們的應(yīng)用程序會(huì)使用FabCar智能合約來查詢及更新賬本上的汽車資產(chǎn)。我們將進(jìn)入應(yīng)用程序的代碼中去了解如何創(chuàng)建交易，包括查詢一輛汽車的信息，查詢一批汽車的信息以及創(chuàng)建一輛汽車。

設(shè)置區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)

注意：下面的部分需要進(jìn)入你克隆到本地的fabric-samples倉庫的first-network子目錄。

如果你已經(jīng)學(xué)習(xí)了 Building Your First Network，你應(yīng)該已經(jīng)下載了fabric-samples而且已經(jīng)運(yùn)行起了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。在你進(jìn)行本教程之前，你需要停止這個(gè)網(wǎng)絡(luò)：

./byfn.sh down

如果你之前運(yùn)行過這個(gè)教程，使用下面的命令關(guān)掉所有停止或者運(yùn)行的容器。注意，這將關(guān)掉所有的容器，不論是否和 Fabric 有關(guān)。

docker rm -f $(docker ps -aq) docker rmi -f $(docker images | grep fabcar | awk '{print $3}')

如果你沒有這個(gè)網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用相關(guān)的開發(fā)環(huán)境和構(gòu)件，請(qǐng)?jiān)L問?Prerequisites頁面（或參考），確保你的機(jī)器安裝了必要的依賴。

接下來，如果你還沒有這樣做的話，請(qǐng)瀏覽?Install Samples, Binaries and Docker Images頁面，跟著上面的操作進(jìn)行。當(dāng)你克隆了fabric-samples倉庫，下載了最新的穩(wěn)定版 Fabric 鏡像和相關(guān)工具之后回到教程。

如果你使用的是 Mac OS 和 Mojava，你需要安裝Xcode。

啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)

下面的部分需要進(jìn)入fabric-samples倉庫的fabcar子目錄。

使用startFabric.sh來啟動(dòng)你的網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)命令將啟動(dòng)一個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)由 peer 節(jié)點(diǎn)、排序節(jié)點(diǎn)、證書授權(quán)服務(wù)等組成。同時(shí)也將安裝和初始化 JavaScript 版本的FabCar智能合約，我們的應(yīng)用程序?qū)⑼ㄟ^它來操作賬本。我們將通過本教程學(xué)習(xí)更過關(guān)于這些組件的內(nèi)容。

./startFabric.sh javascript

現(xiàn)在，我們已經(jīng)運(yùn)行起來了一個(gè)示例網(wǎng)絡(luò)，還安裝和初始化了FabCar智能合約。為了運(yùn)行我們的應(yīng)用程序，我們需要安裝一些依賴，同時(shí)讓我們看一下它們是如何工作的。

安裝應(yīng)用程序

注意：下邊的章節(jié)需要進(jìn)入你克隆到本地的fabric-samples倉庫的fabcar/javascript子目錄。
下面的命令來安裝應(yīng)用程序所需的 Fabric 有關(guān)的依賴。大概將話費(fèi) 1 分鐘左右的時(shí)間：

npm install

這個(gè)指令用于安裝應(yīng)用程序所需的依賴，這些依賴被定義在package.json中。其中最重要的是fabric-network類；它使得應(yīng)用程序可以使用身份、錢包和連接到通道的網(wǎng)關(guān)，以及提交交易和等待通知。本教程也將使用fabric-ca-client類來注冊(cè)用戶以及他們的授權(quán)證書，生成一個(gè)fabric-network使用的合法的身份。

一旦npm install執(zhí)行成功，運(yùn)行應(yīng)用程序所需的一切就準(zhǔn)備好了。在這個(gè)教程中，你將主要使用fabcar/javascript目錄下的 JavaScript 文件來操作應(yīng)用程序。讓我們來了解一下里面有哪些文件：

ls

你將看到下列文件：

enrollAdmin.js node_modules package.json registerUser.js invoke.js package-lock.json query.js wallet

里面也有一些其他編程語言的文件，比如fabcar/typescript目錄中。當(dāng)你使用過 JavaScript 示例之后-其實(shí)都是類似的。

如果你在使用 Mac OS 而且運(yùn)行的是 Mojava 你需要[安裝Xcode](https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/latest/tutorial/installxcode.html)。

登記管理員用戶

下面的部分涉及執(zhí)行和 CA 服務(wù)器通訊的過程。你在執(zhí)行下面的程序的時(shí)候，打開一個(gè)終端執(zhí)行docker logs -f ca.example.com來查看 CA 的日志，會(huì)是十分有幫助的。

當(dāng)我們創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，一個(gè)叫admin的用戶已經(jīng)被授權(quán)服務(wù)器（CA）創(chuàng)建為登記員。我們第一步要做的是使用enroll.js程序?yàn)閍dmin生成私鑰，公鑰和 x.509 證書。這個(gè)程序使用一個(gè)證書簽名請(qǐng)求 (CSR)--先在本地生成私鑰和公鑰，然后把公鑰發(fā)送到 CA，CA 會(huì)發(fā)布一個(gè)應(yīng)用程序使用的證書。這三個(gè)憑證會(huì)保存在錢包中，以便于我們以管理員的身份使用 CA。

接下來我們會(huì)注冊(cè)和登記一個(gè)新的應(yīng)用程序用戶，我們將使用這個(gè)用戶來通過應(yīng)用程序和區(qū)塊鏈進(jìn)行交互。

讓我們登記一個(gè)admin用戶：

node enrollAdmin.js

這個(gè)命令將 CA 管理員證書保存在wallet目錄。

注冊(cè)和登記user1

現(xiàn)在我們?cè)阱X包里放了管理員的證書，我們可以登記一個(gè)新用戶--user1--用這個(gè)用戶來查詢和更新賬本：

node registerUser.js

和登記管理員類似，這個(gè)程序使用了 CSR 來登記user1并把它的證書保存到admin所在的錢包中?，F(xiàn)在我們有了 2 個(gè)獨(dú)立的用戶--admin和user1--它們都將用于我們的應(yīng)用程序。

接下來是賬本交互時(shí)間...

查詢賬本

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有一個(gè)賬本的副本，應(yīng)用程序可以通過執(zhí)行智能合約查詢賬本上的最新舒徐來實(shí)現(xiàn)查詢賬本操作，將結(jié)果返回給應(yīng)用程序。

這是一個(gè)如何查詢的簡單闡述：

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應(yīng)用程序使用查詢從 ledger 讀取數(shù)據(jù)。最常見的就是查詢當(dāng)前賬本中的最新值--世界狀態(tài)。世界狀態(tài)是一個(gè)鍵值對(duì)的集合，應(yīng)用程序可以根據(jù)一個(gè)鍵或者多個(gè)鍵來查詢數(shù)據(jù)。而且，當(dāng)鍵值對(duì)是以 JSON 形式存在的時(shí)候，世界狀態(tài)可以通過配置使用數(shù)據(jù)庫（例如 CouchDB）來支持富查詢。這個(gè)特性對(duì)于查詢匹配特定的鍵的值是很有幫助的，比如查詢一個(gè)人的所有汽車。

首先，讓我們使用query.js程序來查詢賬本上的所有汽車。這個(gè)程序使用我們的第二個(gè)身份--user1--來操作賬本。

node query.js

輸出結(jié)果如下：

Wallet path: ...fabric-samples/fabcar/javascript/wallet Transaction has been evaluated, result is: [{"Key":"CAR0", "Record":{"colour":"blue","make":"Toyota","model":"Prius","owner":"Tomoko"}}, {"Key":"CAR1", "Record":{"colour":"red","make":"Ford","model":"Mustang","owner":"Brad"}}, {"Key":"CAR2", "Record":{"colour":"green","make":"Hyundai","model":"Tucson","owner":"Jin Soo"}}, {"Key":"CAR3", "Record":{"colour":"yellow","make":"Volkswagen","model":"Passat","owner":"Max"}}, {"Key":"CAR4", "Record":{"colour":"black","make":"Tesla","model":"S","owner":"Adriana"}}, {"Key":"CAR5", "Record":{"colour":"purple","make":"Peugeot","model":"205","owner":"Michel"}}, {"Key":"CAR6", "Record":{"colour":"white","make":"Chery","model":"S22L","owner":"Aarav"}}, {"Key":"CAR7", "Record":{"colour":"violet","make":"Fiat","model":"Punto","owner":"Pari"}}, {"Key":"CAR8", "Record":{"colour":"indigo","make":"Tata","model":"Nano","owner":"Valeria"}}, {"Key":"CAR9", "Record":{"colour":"brown","make":"Holden","model":"Barina","owner":"Shotaro"}}]

讓我們近距離看一下這個(gè)程序。使用文本編輯器（如 atom 或者 visual studio）打開query.js。

應(yīng)用程序開始的時(shí)候就從fabric-network模塊引入了兩個(gè)關(guān)鍵的類FileSystemWallet和Gateway。這兩個(gè)類將用于定位錢包中user1的身份，并且使用這個(gè)身份連接網(wǎng)絡(luò)：

const { FileSystemWallet, Gateway } = require('fabric-network');

應(yīng)用程序使用網(wǎng)關(guān)連接網(wǎng)絡(luò)：

const gateway = new Gateway(); await gateway.connect(ccp, { wallet, identity: 'user1' });

這段代碼創(chuàng)建了一個(gè)新的網(wǎng)關(guān)，然后通過它來讓應(yīng)用程序連接網(wǎng)絡(luò)。cpp描述了網(wǎng)關(guān)通過wallet中的user1來連接網(wǎng)絡(luò)。打開?../../basic-network/connection.json來查看cpp是如何解析一個(gè) JSON 文件的：

const ccpPath = path.resolve(__dirname, '..', '..', 'basic-network', 'connection.json'); const ccpJSON = fs.readFileSync(ccpPath, 'utf8'); const ccp = JSON.parse(ccpJSON);

如果你想了解更多關(guān)于連接配置文件的結(jié)構(gòu)以及它是怎么定義網(wǎng)絡(luò)的，請(qǐng)查閱?the connection profile topic

一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以被拆分成很多個(gè)通道，代碼中下一個(gè)很重要的地方是將應(yīng)用程序連接到特定的通道m(xù)ychannel上：

在這個(gè)通道中，我們可以通過fabcar智能合約來和賬本進(jìn)行交互：

const contract = network.getContract('fabcar');

在fabcar中有許多不同的交易，我們的應(yīng)用程序先使用queryAllCars交易來查詢賬本的世界狀態(tài)：

const result = await contract.evaluateTransaction('queryAllCars');

evaluateTransaction方法呈現(xiàn)了一種和區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的智能合約交互的最簡單的方法。它只是根據(jù)配置文件中的定義連接一個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后向節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求，在節(jié)點(diǎn)內(nèi)執(zhí)行該請(qǐng)求。智能合約查詢了節(jié)點(diǎn)賬本上的所有汽車，然后把結(jié)果返回給應(yīng)用程序。這次交互并沒有更新賬本。

FabCar 智能合約

讓我們看一看FabCar智能合約里的交易。進(jìn)入fabric-samples下的子目錄chaincode/fabcar/javascript/lib，然后用你的編輯器打開fabcar.js。

看一下我們的智能合約是如何通過Contract類來定義的：

class FabCar extends Contract {...

在這個(gè)類結(jié)構(gòu)中，你將看到定義了以下交易：?initLedger，queryCar，queryAllCars，createCar和changeCarOwner。例如：

async queryCar(ctx, carNumber) {...} async queryAllCars(ctx) {...}

讓我們更進(jìn)一步看一下 queryAllCars ，看一下它是怎么和賬本交互的。

async queryAllCars(ctx) {const startKey = 'CAR0';const endKey = 'CAR999';const iterator = await ctx.stub.getStateByRange(startKey, endKey);

這段代碼定義了 queryAllCars 將要從賬本獲取的汽車的范圍。從 CAR0 到 CAR999 的每一輛車 -- 一共 1000 輛車，假定每個(gè)鍵都被合適地錨定了 -- 將會(huì)作為查詢結(jié)果被返回。 代碼中剩下的部分，通過迭代將查詢結(jié)果打包成 JSON 并返回給應(yīng)用。

下邊將展示應(yīng)用程序如何調(diào)用智能合約中的不同交易。每一個(gè)交易都使用一組 API 比如 getStateByRange 來和賬本進(jìn)行交互。了解更多 API 請(qǐng)閱讀文檔。

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你可以看到我們的queryAllCars交易，還有另一個(gè)叫做createCar。我們稍后將在教程中使用他們來更新賬本，和添加新的區(qū)塊。

但是在那之前，返回到query程序，更改evaluateTransaction的請(qǐng)求來查詢?yōu)镃AR4。query程序現(xiàn)在如下：

const result = await contract.evaluateTransaction('queryCar', 'CAR4');

保存程序，然后返回到fabcar/javascript目錄。現(xiàn)在，再次運(yùn)行query程序：

node query.js

你應(yīng)該會(huì)看到如下所示：

Wallet path: ...fabric-samples/fabcar/javascript/wallet Transaction has been evaluated, result is: {"colour":"black","make":"Tesla","model":"S","owner":"Adriana"}

如果你查看一下之前queryAllCars的交易結(jié)果，你會(huì)看到CAR4是Adriana的黑色 Tesla model S，也就是這里返回的結(jié)果，是一樣的。

我們可以使用queryCar交易來查詢?nèi)我馄?#xff0c;使用它的鍵（比如CAR0）得到車輛的制造商、型號(hào)、顏色和車主等相關(guān)信息。

非常好。現(xiàn)在你應(yīng)該已經(jīng)了解了智能合約中基礎(chǔ)的查詢交易，也手動(dòng)修改了查詢程序中的參數(shù)。

是時(shí)候進(jìn)行更新賬本了。

更新賬本

現(xiàn)在我們已經(jīng)完成一些賬本的查詢操作，添加了一些代碼，我們已經(jīng)準(zhǔn)備好更新賬本了。我們進(jìn)行更新操作了，但是我們從創(chuàng)建一輛新車開始。

從一個(gè)應(yīng)用程序的角度來說，更新一個(gè)賬本很簡單。應(yīng)用程序向區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)提交一個(gè)交易， 當(dāng)交易被驗(yàn)證和提交后，應(yīng)用程序會(huì)收到一個(gè)交易成功的提醒。但是在底層，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中各組件中不同的共識(shí)程序協(xié)同工作，來保證賬本的每一個(gè)更新提案都是合法的，而且有一個(gè)大家一致認(rèn)可的順序。

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上圖中，我們可以看到完成這項(xiàng)工作的主要組件。同時(shí)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有一份賬本的副本，并可選的擁有一份智能合約的副本，網(wǎng)絡(luò)中也有一個(gè)排序服務(wù)。排序服務(wù)保證網(wǎng)絡(luò)中交易的一致性；它也將連接到網(wǎng)絡(luò)中不同的應(yīng)用程序的交易以定義好的順序生成區(qū)塊。

我們對(duì)賬本的的第一個(gè)更新是創(chuàng)建一輛新車。我們有一個(gè)單獨(dú)的程序叫做invoke.js，用來更新賬本。和查詢一樣，使用一個(gè)編輯器打開程序定位到我們構(gòu)建和提交交易到網(wǎng)絡(luò)的代碼段：

await contract.submitTransaction('createCar', 'CAR12', 'Honda', 'Accord', 'Black', 'Tom');

看一下應(yīng)用程序如何調(diào)用智能合約的交易createCar來創(chuàng)建一輛車主為 Tom 的黑色 Honda Accord 汽車。我們使用CAR12作為這里的鍵，這也說明了我們不必使用連續(xù)的鍵。

保存并運(yùn)行程序：

node invoke.js

如果執(zhí)行成功，你將看到類似輸出：

Wallet path: ...fabric-samples/fabcar/javascript/wallet 2018-12-11T14:11:40.935Z - info: [TransactionEventHandler]: _strategySuccess: strategy success for transaction "9076cd4279a71ecf99665aed0ed3590a25bba040fa6b4dd6d010f42bb26ff5d1" Transaction has been submitted

注意inovke程序使用的是submitTransactionAPI 和區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)交互的，而不是evaluateTransaction。

await contract.submitTransaction('createCar', 'CAR12', 'Honda', 'Accord', 'Black', 'Tom');

submitTransaction比evaluateTransaction要復(fù)雜的多。不只是和單個(gè)節(jié)點(diǎn)交互，SDK 將把submitTransaction提案發(fā)送到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)必要的組織的節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都將根據(jù)這個(gè)提案執(zhí)行請(qǐng)求的智能合約，并生成一個(gè)該節(jié)點(diǎn)簽名的交易響應(yīng)并返回給 SDK 。SDK 將所有經(jīng)過簽名的交易響應(yīng)收集到一個(gè)交易中，這個(gè)交易將會(huì)被發(fā)送到排序節(jié)點(diǎn)。排序節(jié)點(diǎn)搜集并排序每個(gè)應(yīng)用的交易，并把這些交易放入到一個(gè)交易區(qū)塊。然后排序節(jié)點(diǎn)將這些區(qū)塊分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，每一筆交易都會(huì)在節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行驗(yàn)證和提交。最后，SDK 會(huì)后到提醒，并把控制權(quán)返回給應(yīng)用程序。

submitTransaction也會(huì)包括一個(gè)監(jiān)聽器用于確保交易已經(jīng)被校驗(yàn)和提交到賬本里了。應(yīng)用程序需要利用監(jiān)聽器或者使用submitTransaction接口，它內(nèi)部已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)聽器。如果沒有監(jiān)聽器，你可能無法確定交易是否被排序校驗(yàn)以及提交。

應(yīng)用程序中的這些工作由submitTransaction完成！應(yīng)用程序、智能合約、節(jié)點(diǎn)和排序服務(wù)一起工作來保證網(wǎng)絡(luò)中賬本一致性的程序被稱為共識(shí)。

為了查看這個(gè)被寫入賬本的交易，返回到query.js并將參數(shù)CAR4更改為CAR12。

換句話說就是將：

const result = await contract.evaluateTransaction('queryCar', 'CAR4');

改為：

const result = await contract.evaluateTransaction('queryCar', 'CAR12');

再次保存，然后查詢：

node query.js

將返回：

Wallet path: ...fabric-samples/fabcar/javascript/wallet Transaction has been evaluated, result is: {"colour":"Black","make":"Honda","model":"Accord","owner":"Tom"}

恭喜。你創(chuàng)建了一輛汽車并驗(yàn)證了它記錄在賬本上！

現(xiàn)在我們已經(jīng)完成了，我們假設(shè) Tom 很大方，想把他的 Honda Accord 送給一個(gè)叫 Dave 的人。

為了完成這個(gè)，返回到invoke.js然后利用輸入的參數(shù)，將智能合約的交易從createCar改為changeCarOwner：

await contract.submitTransaction('changeCarOwner', 'CAR12', 'Dave');

第一個(gè)參數(shù) ---CAR12--- 表示將要易主的車。第二個(gè)參數(shù) ---Dave--- 表示車的新主人。

再次保存并執(zhí)行程序：

node invoke.js

現(xiàn)在我們來再次查詢賬本，以確定 Dave 和CAR12鍵已經(jīng)關(guān)聯(lián)起來了：

node query.js

將返回如下結(jié)果：

Wallet path: ...fabric-samples/fabcar/javascript/wallet Transaction has been evaluated, result is: {"colour":"Black","make":"Honda","model":"Accord","owner":"Dave"}

CAR12的主人已經(jīng)從 Tom 變成了 Dave。

在實(shí)際的應(yīng)用中，智能合約有權(quán)限控制邏輯。舉個(gè)例子，只有有權(quán)限的用戶可以創(chuàng)建新車，只有車子的擁有者可以轉(zhuǎn)移車輛所屬權(quán)。

總結(jié)

現(xiàn)在我們已經(jīng)完成了賬本的查詢和更新，你也應(yīng)該比較了解如何通過智能合約和區(qū)塊鏈進(jìn)行交互來查詢賬本和更新賬本了。在教程中已經(jīng)講解了查詢和更新的智能合約，API 和 SDK，想必你對(duì)其他商業(yè)場(chǎng)景也有了一定的了解和認(rèn)識(shí)。

通過FabCar這個(gè)例子，我們可以快速學(xué)習(xí)如何基于Node SDK開發(fā)應(yīng)用程序。

本文首發(fā)于我的博客：TopJohn’s Blog

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• ?發(fā)表于 2019-04-22 11:04
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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的利用Hyperledger Fabric开发第一个区块链应用的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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