一.Hyperledger Fabric概述
Hyperledger Fabric是由IBM公司主導開發的一個面向企業級客戶的開源專案。與比特幣和以太坊這類公有鏈不同，Hyperledger Fabric 網路的成員需要從可信賴的 成員服務提供者（MSP）註冊經過授權認證後才能加入網路。從而避免了POW資源開銷，大幅提高了交易處理效率。
二.基本術語
1.共享賬本ledger
Hyperledger Fabric 中的賬本由世界狀態（world state）和區塊鏈這兩部分組成，它們彼此不同但卻相互關聯。其中世界狀態由區塊鏈決定。
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世界狀態是一個資料庫（leveldb、couchdb），它儲存了一組賬本狀態的當前值。通過世界狀態，程式可以直接訪問一個賬本狀態的當前值，不需要遍歷整個交易日誌來計算當前值。預設情況下，賬本狀態是以鍵值對的方式來表示的，因為我們可以建立、更新和刪除狀態，所以世界狀態能夠頻繁更改。
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區塊鏈是交易日誌，採用
Merkle Tree結構，不可篡改，它記錄了促成當前世界狀態的所有改變。交易被收集在附加到區塊鏈的區塊中，能幫助我們理解所有促成當前世界狀態的改變的歷史。
2.通道Channel
通道是fabric中特別重要的概念。可大致理解為私有的子網路，通道中的節點共同維護賬本，實現資料的隔離和保密。通道是特定網路成員之間的專用通訊層，只能由被邀請加入通道的組織使用，並且對網路的其他成員不可見。每個channel對應一個賬本，由加入該channel的peer維護，一個peer可以加入多個channel，維護多個賬本。
3.組織Org
即Orginazation，管理一系列成員的組織。一個channel內可以有多個組織。
4.智慧合約Chaincode
又稱鏈碼，Hyperledger Fabric 智慧合約用 Go、Node.js 和 Java 語言編寫，當該應用程式需要與賬本互動時，由區塊鏈外部的應用程式呼叫。在大多數情況下，鏈碼只與賬本的資料庫、世界狀態（例如，查詢）互動，而不與交易日誌互動。
5.背書Endorse
指一個節點執行了一個交易並對結果進行簽名後返回響應的過程。
6.各種節點
6.1客戶端節點
客戶端必須連線到某一個peer節點或排序服務節點上才能與區塊鏈網路進行通訊。客戶端向背書節點（endorser）提交交易提案（transaction proposal），收集到足夠背書(可理解為擔保)後，向排序服務廣播交易提案，進行排序，生成區塊。
6.2peer節點(包含Committer，Endorser，Leader，Anchor這幾種狀態)
- 提交節點(Committer)：通道中的每個 Peer 節點都是一個提交節點。他們會接收生成的區塊，在這些區塊被驗證之後會以附加的方式提交到 Peer 節點的賬本副本中。
- 背書節點(Endorser)：部分節點還會執行交易並對結果進行簽名背書，背書節點是動態的角色，是與具體鏈碼繫結的。每個鏈碼在例項化的時候都會設定背書策略，指定哪些節點對交易背書後交易才是有效的。並且只有應用程式向它發起交易背書請求的時候才是背書節點，其他時候都是普通的提交節點，只負責驗證交易並提交。背書節點也無法通過配置檔案指定，而是由發起交易請求的客戶端指定，背書節點可以有多個。
- 主節點(Leader)：當組織在通道中具有多個 Peer 節點的時候，會有一個主節點，它負責將交易從排序節點分發到該組織中其他的提交節點。有兩套選取主節點的方式，一套是靜態選擇的主節點，另一套是動態選舉的主節點。對於靜態選擇，0個或者多個節點可以被配置為主節點。對於動態選舉，一個節點會被選舉成為主節點。另外，在動態選舉主節點中，如果一個主節點出錯了，那麼剩下的節點將會重新選舉一個主節點。
- 錨節點(Anchor)：peer節點還可以是錨節點（anchor peer），錨節點主要負責代表組織和其他組織進行資訊交換。每個組織都有一個錨節點，錨節點對於組織來說非常重要，如果錨節點出現問題，當前組織就會與其他組織失去聯絡。錨節點的配置資訊是在
configtxgen模組的配置檔案configtx.yaml中配置的。
6.3排序服務節點orderer
接收包含背書籤名的交易，對未打包的交易進行排序生成區塊，提供Gossip 協議的廣播給peer節點。排序服務提供的是原子廣播，保證同一個鏈上的節點接收到相同的資訊，並且有相同的邏輯順序，完成區塊資訊的同步工作。
6.4CA(Certificate Authority 證照頒發機構)節點
由伺服器和客戶端組成，CA節點接收客戶端的註冊申請，返回註冊密碼用於使用者登入，以便獲取身份證照。區塊鏈上的所有操作都需要驗證使用者身份。
7.公鑰基礎結構PKI
PKI(Public Key Infrastructure)，是一組網際網路技術，可在網路中提供安全通訊。
PKI有四個關鍵要素：數字證照，公鑰和私鑰，證照授權中心，證照撤銷列表
8.成員服務提供者MSP
MSP(Membership Service Provider)，一個 MSP 是定義管理該組織有效身份規則的元件。Fabric 中預設的 MSP 實現使用 X.509 證照作為身份，採用傳統的公鑰基礎結構PKI分層模型。（PKI提供身份列表，MSP將身份轉化為網路成員。）
要在Fabric網路上進行交易，成員需要這樣做：
- 擁有一個由網路信任的CA頒發的身份。
- 成為一個被網路成員認可和認可的組織的成員。MSP將身份與組織的成員資格聯絡在一起。成員資格是通過將成員的公鑰(也稱為證照、簽名證照或簽證)新增到組織的MSP來實現的。
- 將MSP新增到網路上的一個聯盟 或者通道。
- 確保MSP包括在網路中的策略 定義。
9.共識
在一個賬本的更新被應用到 Peer 節點的本地賬本之前， Peer 節點會請求網路中的其他 Peer 節點來批准這次更新。這個過程被稱為共識
fabric中使用的共識可以分為：solo；kafka；PBFT；Raft（注：solo和kafka在fabric2.0版本中已被棄用，PBFT是fabric0.6版本）
（瞭解更多PBFT概念可以參考PBFT共識演算法詳解；瞭解更多Raft概念可以參考Raft共識演算法詳解）
共識包含如下三個階段：
- 提案階段：客戶端向交易背書節點傳送一個交易提案，背書節點通過交易模擬執行後返回給客戶端背書結果及簽名
- 排序和打包階段：客戶端將背書後的結果及簽名交給排序節點排序並且打包進區塊。
- 驗證和提交階段：排序節點生成區塊向全網廣播，記賬節點收到這些區塊後，先驗證其正確性，驗證通過後存入本地帳本中。
10.策略
策略是一組規則，用來定義如何做出決策和實現特定結果。策略是使 Hyperledger Fabric 不同於其他區塊鏈系統（比如 Ethereum 或者 Bitcoin）的內容之一。在其他系統中，交易可以在網路中的任意節點生成和驗證。治理網路的策略可以在任何時間及時修復，並且只可以使用和治理程式碼相同的方式進行變更。因為 Fabric 是授權區塊鏈，使用者由底層基礎設施識別，所以使用者可以在啟動前決定網路的治理方式，以及改變正在執行的網路的治理方式。
三.交易流程
以下是fabric的經典交易流程，所有涉及到對賬本資料更新的操作都是基於這個交易流程來完成的。
網路節點架構圖
交易流程總圖
1.傳送交易提案
應用程式使用相應的 SDK（Node，Java，Python，Golang）提供的 API 構建交易提案並提交給相應的背書節點，交易提案中包含：
channelID：通道資訊
chaincodeID：要呼叫的鏈碼資訊
timestamp：時間戳
sign：客戶端的簽名
txPayload：提交的事務本身包含的內容，包含兩項
operation：要呼叫的鏈碼的函式及相應的引數
metadata：呼叫的相關屬性
2.背書節點模擬執行交易提案
在接收來自客戶端的訊息時，背書節點首先驗證客戶端的簽名clientSig(使用MSP)，然後模擬事務。背書節點會呼叫鏈碼模擬執行交易提案，產生包括響應值、讀寫集的事務結果(讀寫集是交易中記錄的主要內容)。這些執行不會更新賬本。
3.返回提案響應
背書節點會對讀寫集進行背書(Endorse)簽名，生成提案響應(Proposal response)並返回給應用程式。
4.交易排序並分發
應用程式根據接收到的提案響應生成交易，併傳送給排序服務節點(Orderer節點)。交易請求被提交到Ordering服務節點，該事務包含讀/寫，背書籤名和通道ID；Orderer節點接收到事務請求之後，並不需要檢查交易中的具體資料，它只是從網路中的所有通道接收交易，按時間順序對它們進行全排序，並建立交易區塊。之後廣播給同一通道內所有組織的leader節點。
5.交易驗證並提交
記賬節點對接收到的區塊進行驗證（交易訊息結構是否正確、是否重複、是否有足夠的背書、讀寫集版本(防止了雙花問題），通過驗證後將結果寫入到本地的分類賬本中。驗證不通過的交易會被標記無（Invalid）。
6.賬本更新
每個peer節點都會將該塊附加到通道鏈中，並且對於每個有效事務，寫集都將提交到當前狀態資料庫。發出一個事件，以通知客戶端應用程式交易（呼叫）已被不可變地附加到鏈上，並通知交易是否有效或無效。