Cómo explorar las capacidades de las blockchains Hyperledger Fabric y Sawtooth

El mundo de la tecnología blockchain está evolucionando rápidamente, con diversas plataformas y marcos emergentes para satisfacer las necesidades diversas de las organizaciones. En esta inmersión profunda en las blockchains Hyperledger Fabric y Sawtooth, exploraremos los conceptos fundamentales, arquitecturas y características de estas dos plataformas blockchain prominentes. Desde el inicio de Hyperledger como una plataforma blockchain empresarial global hasta el diseño modular y las capacidades seguras de contratos inteligentes de Hyperledger Sawtooth, esta guía de Cryptopolitan proporciona información valiosa sobre el mundo de la tecnología blockchain.

Una introducción a Hyperledger

Hyperledger, una plataforma blockchain empresarial global, fue establecida por The Linux Organization en diciembre de 2015. Inicialmente compuesto por 30 participantes, ha crecido para abarcar más de 120 miembros. Hyperledger tiene como objetivo crear y mantener redes y plataformas blockchain de código abierto para varias organizaciones, proporcionando la infraestructura y los protocolos necesarios para el desarrollo de herramientas y redes blockchain. La colaboración fomenta iniciativas comerciales de blockchain ofreciendo un conjunto de principios, reglas y métodos a través de Hyperledger Greenhouse, que incluye marcos y herramientas que apoyan la tecnología blockchain.

Con una diversa gama de organizaciones líderes en finanzas, banca, IoT, gestión de la cadena de suministro, manufactura y producción, y tecnología, Hyperledger cuenta con una base de miembros notable. Empresas como Bosch, Daimler, IBM, Samsung, Microsoft, Hitachi, American Express, JP Morgan y Visa están activamente involucradas en dar forma al futuro de la tecnología blockchain. Además, varias empresas basadas en blockchain como Blockforce y ConsenSys contribuyen al proyecto Hyperledger.

Dentro del ecosistema de Hyperledger, varios subproyectos operan para mejorar la eficiencia y la calidad de los sistemas y servicios a través de una red de computadoras. Estos subproyectos incluyen Hyperledger Fabric, Hyperledger Indy, Hyperledger Caliper, Hyperledger Burrow, Sawtooth, Composer y Cello. Comprender los matices y diferencias entre estos proyectos puede ser desafiante, particularmente para los recién llegados al espacio de las criptomonedas.

Hyperledger Fabric: Empoderando aplicaciones modulares y soluciones blockchain seguras

Hyperledger Fabric, una iniciativa de código abierto de la corporación Hyperledger, sirve como una base sólida para construir aplicaciones modulares y impulsar la innovación en el ámbito de la tecnología blockchain. Posicionado como una plataforma blockchain, empodera a las empresas privadas para construir productos y aplicaciones basados en blockchain aprovechando componentes plug-and-play. Dentro de la plataforma Hyperledger, los libros mayores, estándares, protocolos y contratos inteligentes trabajan en armonía para habilitar soluciones blockchain eficientes y seguras.

Una de las ventajas clave de Hyperledger Fabric radica en su capacidad para facilitar la segregación de datos y acelerar las transacciones. Como plataforma privada, opera bajo el principio de derechos de acceso, asegurando que solo los usuarios autorizados puedan conectarse a la red. Al restringir el acceso al personal interno, las empresas pueden fortalecer su infraestructura contra entidades no autorizadas y establecer un sistema de red exclusivo.

Hyperledger Fabric fue diseñado específicamente para superar las limitaciones comunes asociadas con las soluciones blockchain tradicionales, como exchanges privados y contratos confidenciales. Ofrece una plataforma flexible y segura para ofrecer servicios blockchain de grado industrial. El marco incorpora reglas robustas para almacenar información sobre los usuarios de la red y sus privilegios de acceso, asegurando un control granular sobre los puntos de datos. Además, Hyperledger Fabric admite membresía con permisos, lo que lo convierte en una opción ideal para sectores como las finanzas, la salud y más, donde la privacidad y el cumplimiento normativo son consideraciones críticas.

Arquitectura de Hyperledger Fabric

Capa de consenso

La capa de consenso asegura el acuerdo sobre el orden de las transacciones y valida la precisión de la base de datos de transacciones dentro de un bloque. Se comunica con los clientes y los pares de la red a través de la capa de comunicación. Al adherirse a las políticas de aprobación y consenso, confirma la corrección de las transacciones en un bloque propuesto. También colabora con la capa de contratos inteligentes para validar la precisión de la base de datos de transacciones ordenadas, contribuyendo a la sincronización de datos y la consistencia de las transacciones en toda la red.

Capa de contratos inteligentes

La capa de contratos inteligentes valida la validez de las transacciones basándose en políticas y contratos, asegurando que solo se incluyan transacciones válidas en los bloques. Comprende dos tipos: contratos inteligentes instalados para la lógica empresarial previa al lanzamiento y contratos inteligentes en cadena para reglas empresariales implementadas a través de transacciones comprometidas. En Hyperledger Fabric, los contratos inteligentes, llamados chaincode, se desarrollan utilizando lenguajes como Go, JavaScript (Node.js) y potencialmente Java. El chaincode se ejecuta de forma segura en un contenedor Docker separado del proceso de peer endosante.

Capa de comunicación

La capa de comunicación permite la transferencia de mensajes peer-to-peer entre nodos en un libro mayor compartido. Facilita la comunicación entre la capa de consenso, los clientes y los pares de la red. Las transacciones se ejecutan atómica y secuencialmente, tratando el sistema como un solo nodo. La comunicación exitosa asegura que todos los nodos no defectuosos reciban las transacciones enviadas. La Seguridad de la Capa de Transporte (TLS) asegura la comunicación en Hyperledger Fabric, admitiendo autenticación unidireccional y bidireccional.

Abstracción del almacén de datos

La abstracción del almacén de datos permite a los módulos utilizar diferentes almacenes de datos. En Hyperledger Fabric, los datos privados se almacenan en una base de datos dedicada en nodos peer autorizados, accesibles a través del chaincode. Un hash de los datos secretos se registra en los libros mayores de todos los pares del canal. Hyperledger Fabric admite LevelDB y CouchDB como bases de datos de estado. LevelDB almacena los datos del chaincode como pares clave-valor, integrados en la actividad del peer. CouchDB, una base de datos externa opcional, permite consultas JSON ricas cuando los datos del chaincode se representan en formato JSON. El despliegue exitoso instala el chaincode "en" la blockchain.

Abstracción criptográfica

La abstracción criptográfica permite el uso de diferentes técnicas o módulos criptográficos sin afectar a otros componentes. Hyperledger Fabric versión 2.0 introduce Fabtoken, habilitando la creación de criptomonedas nativas. Hyperledger Besu, basado en Ethereum, es una implementación de Ethereum de código abierto compatible con plataformas sin permisos y la red Ethereum. Hyperledger Besu admite la minería con CPU y GPU, con Ethminer utilizado para pruebas de minería con GPU. Es importante tener en cuenta que Hyperledger Fabric no admite criptomonedas como Bitcoin, sino que se centra en proporcionar infraestructura y estándares para aplicaciones y sistemas blockchain industriales.

Servicio de Identidad

El servicio de identidad establece una raíz de confianza, gestiona el alta y el registro de identidades, y facilita los cambios en una instancia de blockchain. Se encarga de la autenticación, los permisos y es utilizado por la capa de contratos inteligentes para autenticar y autorizar entidades durante el procesamiento de transacciones. Hyperledger Fabric proporciona un servicio de identidad personal para gestionar los IDs de usuario y autenticar a los participantes de la red, lo que permite redes con permisos. Las listas de control de acceso (ACL) añaden capas de permiso al autorizar acciones específicas de la red. Las Autoridades de Certificación (CA), como Hyperledger Fabric CA, gestionan los certificados.

Servicio de Políticas

El servicio de políticas gestiona las políticas del sistema, como las endosos, el consenso y la gestión de grupos. Colabora con otros módulos para aplicar estas políticas de manera efectiva. En Hyperledger Fabric, las políticas gobiernan el proceso de aprobación o rechazo de cambios en la red, rutas y contratos inteligentes. Se establecen durante la configuración inicial del canal y pueden modificarse a medida que el canal evoluciona. Las políticas distinguen a Hyperledger Fabric al garantizar que las transacciones sean generadas y confirmadas por nodos de la red aprobados.

API

El módulo de API permite la interacción de clientes y aplicaciones con blockchains. Consiste en tres tipos de APIs en Hyperledger. La API de administración gestiona operaciones como la instalación en tiempo de ejecución, la actualización y el ping. La API común accede a información sobre la Red de Negocios conectada y facilita la creación de activos, participantes, transacciones y eventos. La API de tiempo de ejecución permite que las funciones de transacción consulten, emitan eventos, recuperen registros, accedan a la información del participante y serialicen objetos JavaScript. También admite llamadas HTTP REST.

Interoperabilidad

La interoperabilidad permite la comunicación e interacción entre instancias de blockchain separadas. Se basa en estándares integrales de datos y transacciones para desbloquear todo el potencial de la tecnología blockchain. Industrias como la seguridad alimentaria han aprovechado los estándares de datos para mejorar la visibilidad de los productos. Sin embargo, lograr la interoperabilidad y la integración sigue siendo un desafío significativo en el sector blockchain, lo que requiere esfuerzos continuos para establecer una comunicación y colaboración fluidas entre diversas redes blockchain.

Características de Hyperledger Fabric

Hyperledger Fabric ofrece una serie de características principales, entre las que se incluyen:

• Arquitectura altamente modular y con permisos.
• Mecanismo de consenso plug-and-play.
• Modelo de contrato inteligente abierto para una implementación flexible.
• Baja latencia para la finalización/confirmación de transacciones.
• Soporte para EVM y Solidity.
• Datos consultables mediante consultas basadas en claves y JSON.
• Soporte para contratos inteligentes en múltiples lenguajes (Go, Java, JavaScript).
• Privacidad de datos flexible a través de canales y colecciones de datos privados.
• Modelo de endoso flexible para el consenso entre organizaciones.
• Operaciones fluidas, incluidas actualizaciones en caliente y soporte para versiones asimétricas.

¿Qué es Hyperledger Sawtooth?

Hyperledger Sawtooth es una plataforma blockchain empresarial que facilita la creación y operación de redes y aplicaciones de contabilidad distribuida. Prioriza los contratos inteligentes seguros para casos de uso empresarial y sigue un modelo de blockchain como servicio (BaaS).

Hyperledger Sawtooth se distingue por su diseño modular, lo que permite a las organizaciones y consorcios establecer políticas adaptadas a sus dominios específicos. Las aplicaciones pueden seleccionar algoritmos transaccionales, de permisos y de consenso que se alineen con sus requisitos comerciales únicos, mejorando la flexibilidad en comparación con los sistemas blockchain tradicionales donde las funcionalidades centrales y de la aplicación residen en la misma plataforma, lo que podría afectar la seguridad y el rendimiento.

Como plataforma de blockchain como servicio de código abierto, Hyperledger Sawtooth permite la ejecución de contratos inteligentes personalizados sin necesidad de un conocimiento profundo del diseño del sistema subyacente. Admite varios algoritmos de consenso, incluidos PBFT y PoET, y ofrece un diseño fácil de usar optimizado para el uso empresarial. Además, Sawtooth garantiza una separación de permisos, asegurando la confidencialidad al eliminar servicios centralizados que podrían exponer información sensible.

Actuando como una plataforma modular, Hyperledger Sawtooth empodera el desarrollo, despliegue y operación de contabilidad distribuida. Incorpora el innovador algoritmo de consenso «Proof of Elapsed Time» (PoET), utilizando entornos de ejecución de confianza (TEEs) para un consenso justo y eficiente. Con sus algoritmos de consenso enchufables y soporte para redes con y sin permisos, Sawtooth proporciona una contabilidad distribuida que registra transacciones y la ejecución de contratos inteligentes en los nodos de la red. Las transacciones se procesan en paralelo para mejorar el rendimiento.

Para agilizar el despliegue y la ejecución de contratos inteligentes, Sawtooth ofrece el motor de contratos inteligentes Sawtooth Lake. La plataforma proporciona una API RESTful para una interacción fluida con la contabilidad y la presentación de transacciones. Hyperledger Sawtooth destaca por su escalabilidad, capaz de soportar redes con miles de nodos y procesar millones de transacciones por segundo.

Hyperledger Sawtooth es una plataforma flexible y potente para construir y desplegar contabilidad distribuida. Atiende a diversas aplicaciones como la gestión de la cadena de suministro, el seguimiento de activos digitales y los sistemas de votación. Al separar el sistema de contabilidad central de los entornos específicos de la aplicación, Sawtooth simplifica el desarrollo de aplicaciones mientras mantiene la seguridad del sistema. Este enfoque permite a los desarrolladores definir reglas comerciales específicas para sus aplicaciones, lo que facilita su alojamiento, gestión y uso en su lenguaje de programación preferido, incluso fuera de la red blockchain central.

Arquitectura de Hyperledger Sawtooth

Analicemos en detalle los componentes arquitectónicos y las funciones de Hyperledger Sawtooth:

Diagrama de Arquitectura de Hyperledger Sawtooth (fuente sawtooth.hyperledger.org/docs/1.2/architecture/) 

Clientes

Hyperledger Sawtooth sigue un patrón asíncrono de cliente/servidor. Los clientes envían solicitudes al servidor, y el servidor responde con cero o más respuestas. Los clientes pueden enviar múltiples solicitudes sin esperar respuestas, y los servidores pueden enviar múltiples respuestas sin esperar nuevas solicitudes.

API REST

Hyperledger Sawtooth proporciona una API RESTful pragmática que permite a los clientes interactuar con un validador utilizando estándares JSON/HTTP comunes. La API REST sirve como un proceso separado para la presentación de transacciones y la lectura de bloques con una interfaz neutral en cuanto al lenguaje. Está extensamente documentada utilizando la especificación OpenAPI, asegurando claridad y accesibilidad tanto para máquinas como para humanos. La API REST admite códigos de estado HTTP comunes para mejorar la calidad, como 404 para «No encontrado» y 503 para «Servicio no disponible». Utiliza un sobre JSON para enviar metadatos de vuelta a los clientes y proporciona manejo de errores con propiedades de código, título y mensaje. Se admiten parámetros de consulta para especificar la formación de la solicitud, y los extremos ofrecen referencias a recursos en la contabilidad Sawtooth, incluidos bloques, transacciones y metadatos.

Procesadores de Transacciones

Los procesadores de transacciones validan y manejan la lógica comercial para las transacciones, decidiendo si incluirlas en el estado. Aplican los cambios de la transacción y los añaden al siguiente bloque. Los nodos validadores aseguran la validez de las firmas de las transacciones. Se puede añadir lógica adicional a los procesadores de transacciones para cumplir con requisitos específicos. Los manejadores de transacciones, añadidos para procesar transacciones, incluyen funciones de aplicación y auxiliares. La clase de procesador, proporcionada por el Kit de Desarrollo de Software (SDK), ofrece funcionalidad de propósito general, mientras que la clase de manejador contiene la lógica comercial específica de la aplicación. La clase de procesador de transacciones se conecta con el validador y la clase de manejador.

Motor de Consenso

La API de consenso ha sido rediseñada y trasladada a un proceso separado llamado «motor de consenso». Proporciona una interfaz para algoritmos de consenso independientes del lenguaje, ampliando las opciones de consenso para Sawtooth. El motor de consenso opera como un proceso separado junto con la API REST y los procesadores de transacciones. Incluye tres procesadores: BlockPublisher para crear bloques candidatos, BlockVerifier para verificar el cumplimiento de las reglas de consenso y ForkResolver para seleccionar el siguiente bloque que será la cabeza de la cadena.

Validador

En Hyperledger Sawtooth, los nodos autorizados validan bloques y lotes de manera similar. La validación de bloques incluye verificar los permisos de transacciones en cadena y aplicar las reglas de validación de bloques en cadena. Los lotes se envían al programador de transacciones. La capa de red facilita la comunicación entre validadores, API REST, procesadores de transacciones y clientes. Gestiona el descubrimiento de pares, el manejo de transacciones, la gestión de bloques y admite motores de consenso. Sawtooth admite tanto la programación en serie como en paralelo de transacciones y maneja eficientemente las transacciones que modifican las mismas direcciones de estado. El proceso del validador consta del controlador de cadena, responsable de mantener el último bloque de la cadena actual y determinar las actualizaciones de la cabeza de la cadena, y del gestor y publicador de bloques, responsable de crear nuevos bloques candidatos y añadir transacciones válidas a ellos.

Características de Hyperledger Sawtooth

Aquí hay algunas de las características únicas de Hyperledger Sawtooth:

• Separación entre el nivel de aplicación y el sistema central
• Redes privadas con las características de permisos de sawtooth
• Ejecución de transacciones en paralelo a través del programador paralelo avanzado
• Soporte para crear y transmitir eventos
• Compatibilidad con contratos inteligentes Ethereum EVM con Seth
• Consenso dinámico
• Familias de transacciones de muestra

Conclusión 

A medida que la adopción de la tecnología blockchain continúa creciendo, plataformas como Hyperledger Fabric y Hyperledger Sawtooth desempeñan un papel crucial al permitir que las organizaciones construyan soluciones blockchain seguras y escalables. El enfoque colaborativo de Hyperledger y su amplia base de miembros contribuyen al desarrollo y estandarización de herramientas y redes blockchain. Con sus arquitecturas modulares, mecanismos de consenso robustos y soporte para contratos inteligentes, Hyperledger Fabric y Hyperledger Sawtooth proporcionan una base sólida para las organizaciones que buscan aprovechar los beneficios de la tecnología blockchain. A medida que el panorama blockchain evoluciona, Hyperledger se mantiene a la vanguardia, impulsando la innovación y transformando industrias en todo el mundo.