Hyperledger Fabric開發（二）：建立網路

執行fabric-samples專案中的一個例子：first-network，建立第一個網路（Building Your First Network）。
該網路共有4個peer節點，劃分為2個組織（organizations），以及1個單獨的orderer節點，另外還需要一個容器來執行建立和加入channel、部署和執行chaincode等命令。
執行該例子需要下載的檔案有：fabric-samples專案，特定的平臺二進位制檔案，所需的映象檔案。

準備

專案下載

在已設定的GOPATH路徑下從github克隆fabric-samples專案

mkdir -p ~/go/src/github.com/hyperledger
cd ~/go/src/github.com/hyperledger
git clone -b master https://github.com/hyperledger/fabric-samples.git
cd fabric-samples

平臺檔案和映象檔案

一、指令碼自動化下載

1.官方文件提供了極為簡便的命令，執行即可完成下載

curl https://goo.gl/6wtTN5 | bash -s 1.1.0-alpha

版本可自由選擇，這裡選的是1.1.0-alpha

2.由於上面的curl命令使用的是google的短網址，在國內下載緩慢，文件提供了可替換的url，命令如下：

curl -sSL https://github.com/hyperledger/fabric/blob/master/scripts/bootstrap.sh | bash -s 1.1.0-alpha

3.上面的下載本質上是利用fabric專案中的bootstrap.sh指令碼，所以也可以直接執行https://github.com/hyperledger/fabric/blob/master/scripts/bootstrap.sh。最後將下載後的bin目錄至於fabric-samples中並新增到系統環境變數。

二、手動分步下載

1.特定的二進位制平臺檔案（Platform-specific Binaries）
先下載平臺檔案，開啟bootstap.sh指令碼檔案檢視原始碼，可以找到下載地址，選擇合適的版本，當前最新是darwin-amd64-1.1.0-alpha/，然後選擇hyperledger-fabric-darwin-amd64-1.1.0-alpha.tar.gz
解壓後可獲得bin目錄，其中包含檔案cryptogen, configtxgen, configtxlator和peer。將bin目錄至於fabric-sample目錄下並加入系統環境變數，開啟配置檔案vim ~/.bash_profile後新增

export PATH=$HOME/hyperledger/fabric-samples/bin:$PATH

2.映象檔案下載（images)
所需的映象檔案有peer, orderer, ca, ccenv, javaenv, kafka, zookeeper, couchdb和tools。通過docker pull命令從docker hub中逐一拉取映象，例如：

docker pull hyperledger/fabric-peer:x86_64-1.1.0-alpha

注意後面要帶上標籤，否則會下載失敗，全部拉取完成後，為了保證網路的成功執行，需要給每個映象打上latest標籤。格式和示例如下：

docker tag IMAGEID(映象id) REPOSITORY:TAG（倉庫：標籤)
docker tag f00c5d490d19 docker.io/hyperledger/fabric-peer:latest

執行

1.生成配置資訊

cd ~/hyperledger/fabric-samples
./byfn.sh -m generate

該命令利用平臺檔案中的crypotogen和configtxgen工具主要完成以下工作：生成網路成員所需的證照和金鑰，生成創世排序區塊（Orderer Genesis block），以及生成一系列配置channel所需的配置交易（configuration transactions），並且生成Org1和Org2的Anchor節點更新交易。成功執行後，生成crypto-config目錄和channel-artifacts目錄。

2.啟動網路

./byfn.sh -m up

該行命令利用docker-compose up命令執行所有映象，主要完成的工作有：構建4個peer節點和1個orderer節點，建立channel並把4個peer節點加入其中，在各peer節點上安裝chaincode並執行相關操作。

3.結束執行

./byfn.sh -m down

該命令會終止所有正在執行的容器，刪除生成的配置檔案，並刪除chaincode映象。

分析

1.證照生成器

• 使用二進位制平臺檔案中的cryptogen工具來為網路中的實體生成證照（certificates），這些證照是身份的象徵，它們允許我們的實體在交流和交易的時候進行簽名（sign）和身份驗證（verify authentication）。

• cryptogen工具讀取包含網路拓撲資訊的crypto-config.yaml配置檔案來生成相關證照，併為組織和這些組織的成員生成一組證照和金鑰。每個組織都分配了一個唯一的根證照（ca-cert），它將特定成員（peers and orderer）繫結到該組織。在這個典型的網路中，成員將使用證照授權（Certificate Authority）生成屬於自己的證照，Hyperledger Fabric中的交易和通訊由實體的私鑰（keystore）簽名，然後通過公鑰（signcerts）進行驗證。

2.配置交易生成器

• configtxgen tool用來生成4個配置檔案：
  orderer genesis block：排序服務（ordering service）的創世區塊。
  channel configuration transaction：通道配置交易，會在channel建立時廣播給orderer。
  two anchor peer transactions：指定通道上兩個組織的錨節點（Anchor Peer）。

• configtxgen tool讀取配置檔案configtx.yaml，該檔案包含該簡單網路的定義。
  1.檔案頂部的Profiles部分有兩個頭部，一個是TwoOrgsOrdererGenesis用於生成orderer genesis block，一個是TwoOrgsChannel，用於生成channel配置交易，這兩個頭部會在生成配置資訊作為引數傳遞進去。
  2.檔案的Organizations部分顯示該網路有3個成員，OrdererOrg，Org1，Org2。檔案指定了一個聯盟（SampleConsortium），由兩個Peer Orgs組成。每個Org中指定了MSP的目錄位置，其中兩個Peer Org裡還指定了AnchorPeers，該值定義了能夠用於跨越組織通訊（cross org gossip communication）的節點的位置。該部分將會在後續的配置中被引用。
  3.檔案的Orderer部份定義了一些將會用作排序相關操作引數的值，它們被編碼（encode）入配置交易或者創世區塊中。

• 配置檔案中儲存了網路每個成員（組織和節點）的MSP目錄，因此可以將每個組織的根證照（cacerts）儲存在orderer genesis block中，當網路實體與ordering service通訊時，就能對實體的數字簽名進行驗證。過程是：通過創世排序區塊中的CA證照得到CA公鑰，然後用CA公鑰對交易或通訊中的證照進行驗證，身份驗證成功後得到實體節點的公鑰，然後用該公鑰來驗證資訊的完整性。

3.手動執行工具

• 生成證照
  當前路徑位於first-network目錄下，bin檔案在上一級目錄fabric-samples中，執行以下命令後證照和祕鑰（也就是MSP material）會被輸出到crypto-config目錄中。

  ../bin/cryptogen generate --config=./crypto-config.yaml
  

• 生成創世區塊
  首先需要告訴configtxgen去哪找到需要的配置檔案configtx.yaml，所以要在執行命令前先設定一個環境變數

  export FABRIC_CFG_PATH=$PWD
  ../bin/configtxgen -profile TwoOrgsOrdererGenesis -outputBlock ./channel-artifacts/genesis.block
  

• 建立channel配置交易（channel.tx）
  執行命令前需要設定$CHANNEL_NAME環境變數。

  export CHANNEL_NAME=mychannel
  ../bin/configtxgen -profile TwoOrgsChannel -outputCreateChannelTx ./channel-artifacts/channel.tx -channelID $CHANNEL_NAME

  接下來，在我們正在構建的channel上定義兩個anchor peer（for Org1 and Org2）。

  ../bin/configtxgen -profile TwoOrgsChannel -outputAnchorPeersUpdate ./channel-artifacts/Org1MSPanchors.tx -channelID $CHANNEL_NAME -asOrg Org1MSP
  ../bin/configtxgen -profile TwoOrgsChannel -outputAnchorPeersUpdate ./channel-artifacts/Org2MSPanchors.tx -channelID $CHANNEL_NAME -asOrg Org2MSP

  生成的order genesis block 和 channel transaction artifacts都將輸出到channel-artifacts目錄下。最終目錄包含4個檔案：genesis.block，channel.tx，Org1MSPanchors.tx和Org2MSPanchors.tx。

4.啟動網路

• 注意： 在執行之前，需要修改docker-compose-cli.yaml檔案，註釋掉以下一行：

  command: /bin/bash -c './scripts/script.sh ${CHANNEL_NAME} ${DELAY}; sleep $TIMEOUT'

  該行程式碼會使cli容器執行的時候自動執行指令碼script.sh，會進行建立channel，加入節點等等一系列操作，此時如果再進行手動執行，並把CHANNEL_NAME設定為mychannel，就會出現channel名稱重複問題，從而報錯 Error: got unexpected status: BAD_REQUEST。

  執行docker-compose命令啟動網路

  docker-compose -f docker-compose-cli.yaml up -d

  如果cli容器處於睡眠狀態，可通過docker run cli重新執行。

• 建立channel並加入節點
  CLI容器針對peer0.org1.example.com操作所需要的環境變數已經設定好了，但如果需要對其他peer或者orderer節點進行操作，則需要提供這些變數值。
  首先進入CLI容器中：

  docker exec -it cli bash

  接下來先定義CHANNEL_NAME變數，然後建立channel，將channel.tx作為建立channel請求的一部分傳送給orderer，其中-c引數是channel name，-f引數是channel配置交易（channel.tx），--cafile引數指定了orderer的根證照路徑，用於驗證TLS握手。

  export CHANNEL_NAME=mychannel
  peer channel create -o orderer.example.com:7050 -c $CHANNEL_NAME -f ./channel-artifacts/channel.tx --tls --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem
  

  上述命令將生成一個<channel-ID.block>，在這裡是mychannel.block，現在將節點peer0.org1.example.com加入channel。

  peer channel join -b mychannel.block

  當需要加入其它節點的時候，需要將環境變數傳入，這裡繼續加入peer0.org2.example.com。

  CORE_PEER_MSPCONFIGPATH=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org2.example.com/users/Admin@org2.example.com/msp CORE_PEER_ADDRESS=peer0.org2.example.com:7051 CORE_PEER_LOCALMSPID="Org2MSP" CORE_PEER_TLS_ROOTCERT_FILE=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org2.example.com/peers/peer0.org2.example.com/tls/ca.crt peer channel join -b mychannel.block
  

• 更新anchor peers
  下面的命令將更新channel的定義從而定義anchor peers，本質上只是在channel的genesis block之上新增了一些配置資訊。
  定義Org1的anchor peer: peer0.org1.example.com

  peer channel update -o orderer.example.com:7050 -c $CHANNEL_NAME -f ./channel-artifacts/Org1MSPanchors.tx --tls --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem
  

  定義Org2的anchor peer：peer0.org2.example.com，同樣的，需要加上環境變數

  CORE_PEER_MSPCONFIGPATH=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org2.example.com/users/Admin@org2.example.com/msp CORE_PEER_ADDRESS=peer0.org2.example.com:7051 CORE_PEER_LOCALMSPID="Org2MSP" CORE_PEER_TLS_ROOTCERT_FILE=/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/peerOrganizations/org2.example.com/peers/peer0.org2.example.com/tls/ca.crt peer channel update -o orderer.example.com:7050 -c $CHANNEL_NAME -f ./channel-artifacts/Org2MSPanchors.tx --tls --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem

• 安裝並例項化（instantiate）鏈碼（chaincode）
  這裡使用的是已經存在的chaincode，應用通過chaincode與區塊鏈進行互動，我們需要在每個peer節點上安裝chaincode，原始碼會被存放在節點的檔案系統中，然後在channel上例項化chaincode。
  注意： 文件中chaincode在cli容器檔案系統內的地址是
  github.com/chaincode/chaincode_example02/go/
  ，而我的實際路徑為github.com/hyperledger/fabric/examples/chainco
de/go/chaincode_example02。（更新於4.12，release-1.1版本的路徑與文件中一致）
  安裝Golang語言編寫的chaincode：

  peer chaincode install -n mycc -v 1.0 -p github.com/hyperledger/fabric/examples/chaincode/go/chaincode_example02

  例項化chaincode，這會在channel上初始化chaincode，併為目標節點執行一個chaincode容器。注意-P引數設定了endorsement的策略，這裡是OR ('Org0MSP.peer','Org1MSP.peer')，表示需要屬於Org1**或者**Org2的1個peer進行1次背書（endorsement）。例項化命令如下：

  peer chaincode instantiate -o orderer.example.com:7050 --tls --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem -C $CHANNEL_NAME -n mycc -v 1.0 -c '{"Args":["init","a", "100", "b","200"]}' -P "OR ('Org1MSP.peer','Org2MSP.peer')"

• 查詢（Query）
  首先查詢a的值，以確保chaincode成功例項化並且狀態資料庫（state DB）被成功填充。

  peer chaincode query -C $CHANNEL_NAME -n mycc -c '{"Args":["query","a"]}'

  查詢結果為 Query Result: 100

• 呼叫（Invoke）
  從a賬戶轉移10個數額到b賬戶，這個命令將會把交易傳送至orderer節點並建立新的block，同時更新stateDB。

  peer chaincode invoke -o orderer.example.com:7050  --tls --cafile /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer/crypto/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/msp/tlscacerts/tlsca.example.com-cert.pem  -C $CHANNEL_NAME -n mycc -c '{"Args":["invoke","a","b","10"]}'

  再次呼叫Query命令可得到結果Query Result: 90。

5.執行過程分析

以下是通過./byfn.sh -m up啟動網路時，執行script.sh指令碼所進行步驟：

• script.sh指令碼在CLI容器內執行，該指令碼執行了createChannel命令，提供了channel的名字，並且使用channel.tx作為配置檔案，來建立一個channel。
• createChannel的輸出是一個genesis block，儲存在peer的檔案系統中。block中儲存了channel的配置資訊（由channel.tx指定）。
• joinChannel命令將4個peer加入channel中，用上面建立的genesis block作為輸入，建立了一條以該創世區塊為開始的chain。
• 更新兩個org的anchor peers，將Org1MSPanchors.tx和Org2MSPanchors.tx傳送給ordering service以實現更新。
• chaincode (chaincode_example02）被安裝在peer0.org1和peer0.org2中。使chaincode在peer0.org2中例項化，將chaincode新增到channel中，執行容器dev-peer0.org2.example.com-mycc-1.0。
• 查詢（query）peer0.org1節點中a的值，結果為100, 由於chaincode在該節點已經完成install，所以該查詢操作會執行一個chaincode容器。接著在該節點中（invoke）從a的賬戶向b轉移10金額。
• 在peer1.org2中下載chaincode。向該節點傳送查詢a的操作，同樣又會執行第3個新的chaincode容器。得到查詢的值為90。注意這裡的每個fabric節點中，是沒有資料庫副本的（database replicas），即對資料庫的寫入是可以保證資料一致性。