Come esplorare le capacità delle blockchain Hyperledger Fabric e Sawtooth

Il mondo della tecnologia blockchain si sta evolvendo rapidamente, con varie piattaforme e framework che emergono per soddisfare le esigenze diversificate delle organizzazioni. In questa analisi approfondita delle blockchain Hyperledger Fabric e Sawtooth, esploreremo i concetti fondamentali, le architetture e le caratteristiche di queste due prominenti piattaforme blockchain. Dall'origine di Hyperledger come piattaforma blockchain aziendale globale al design modulare e alle capacità di smart contract sicuri di Hyperledger Sawtooth, questa guida di Cryptopolitan fornisce preziose informazioni sul mondo della tecnologia blockchain.

Un'introduzione a Hyperledger

Hyperledger, una piattaforma blockchain aziendale globale, è stata stabilita da The Linux Organization nel dicembre 2015. Inizialmente composta da 30 partecipanti, è cresciuta fino a comprendere oltre 120 membri. Hyperledger mira a creare e mantenere reti e piattaforme blockchain open-source per varie organizzazioni, fornendo l'infrastruttura e i protocolli necessari per lo sviluppo di strumenti e reti blockchain. La collaborazione favorisce le iniziative blockchain commerciali offrendo un insieme di principi, regole e metodi attraverso Hyperledger Greenhouse, che include framework e strumenti che supportano la tecnologia blockchain.

Con una vasta gamma di organizzazioni leader in finanza, banche, IoT, gestione della catena di approvvigionamento, produzione e tecnologia, Hyperledger vanta una base di membri notevole. Aziende come Bosch, Daimler, IBM, Samsung, Microsoft, Hitachi, American Express, JP Morgan e Visa sono attivamente coinvolte nel plasmare il futuro della tecnologia blockchain. Inoltre, diverse società basate su blockchain come Blockforce e ConsenSys contribuiscono al progetto Hyperledger.

All'interno dell'ecosistema Hyperledger, vari sottoprogetti operano per migliorare l'efficienza e la qualità dei sistemi e dei servizi su una rete di computer. Questi sottoprogetti includono Hyperledger Fabric, Hyperledger Indy, Hyperledger Caliper, Hyperledger Burrow, Sawtooth, Composer e Cello. Comprendere le sfumature e le differenze tra questi progetti può essere impegnativo, in particolare per i nuovi arrivati nello spazio delle criptovalute.

Hyperledger Fabric: Potenziare App Modulari e Soluzioni Blockchain Sicure

Hyperledger Fabric, un'iniziativa open-source della corporazione Hyperledger, funge da solida base per la costruzione di applicazioni modulari e per guidare l'innovazione nel regno della tecnologia blockchain. Posizionata come piattaforma blockchain, abilita le imprese private a costruire prodotti e applicazioni basati su blockchain sfruttando componenti plug-and-play. All'interno della piattaforma Hyperledger, registri, standard, protocolli e smart contract lavorano in armonia per abilitare soluzioni blockchain efficienti e sicure.

Uno dei principali vantaggi di Hyperledger Fabric risiede nella sua capacità di facilitare la segregazione dei dati e accelerare le transazioni. Essendo una piattaforma privata, opera secondo il principio dei diritti di accesso, garantendo che solo gli utenti autorizzati possano connettersi alla rete. Limitando l'accesso al personale interno, le aziende possono rafforzare la propria infrastruttura contro entità non autorizzate e stabilire un sistema di rete esclusivo.

Hyperledger Fabric è stato progettato specificamente per superare le limitazioni comuni associate alle soluzioni blockchain tradizionali, come gli scambi privati e i contratti riservati. Offre una piattaforma flessibile e sicura per fornire servizi blockchain di livello industriale. Il framework incorpora regole robuste per memorizzare informazioni sugli utenti della rete e sui loro privilegi di accesso, garantendo un controllo granulare sui punti dati. Inoltre, Hyperledger Fabric supporta l'adesione autorizzata, rendendolo una scelta ideale per settori come la finanza, la sanità e altri, dove la privacy e la conformità normativa sono considerazioni critiche.

Architettura di Hyperledger Fabric

Livello di Consenso

Lo strato di consenso garantisce l'accordo sull'ordine delle transazioni e convalida l'accuratezza del database delle transazioni all'interno di un blocco. Comunica con i client e i peer di rete attraverso lo strato di comunicazione. Aderendo alle politiche di approvazione e consenso, conferma la correttezza delle transazioni in un blocco proposto. Collabora inoltre con lo strato dei contratti intelligenti per convalidare l'accuratezza del database delle transazioni ordinate, contribuendo alla sincronizzazione dei dati e alla coerenza delle transazioni in tutta la rete.

Strato dei Contratti Intelligenti

Lo strato dei contratti intelligenti convalida la validità delle transazioni in base a politiche e contratti, garantendo che solo le transazioni valide vengano incluse nei blocchi. Comprende due tipi: contratti intelligenti installati per la logica aziendale pre-lancio e contratti intelligenti on-chain per le regole aziendali implementate attraverso transazioni impegnate. In Hyperledger Fabric, i contratti intelligenti, chiamati chaincode, sono sviluppati utilizzando linguaggi come Go, JavaScript (Node.js) e potenzialmente Java. Il chaincode viene eseguito in modo sicuro in un contenitore Docker separato dal processo del peer di endorsement.

Strato di Comunicazione

Lo strato di comunicazione consente il trasferimento di messaggi peer-to-peer tra i nodi in un registro condiviso. Facilita la comunicazione tra lo strato di consenso, i client e i peer di rete. Le transazioni vengono eseguite in modo atomico e sequenziale, trattando il sistema come un singolo nodo. Una comunicazione di successo garantisce che tutti i nodi non difettosi ricevano le transazioni inviate. Transport Layer Security (TLS) garantisce una comunicazione sicura in Hyperledger Fabric, supportando l'autenticazione a senso unico e bidirezionale.

Astrazione del Data Store

L'astrazione del data store consente ai moduli di utilizzare diversi data store. In Hyperledger Fabric, i dati privati sono memorizzati in un database dedicato sui nodi peer autorizzati, accessibile tramite chaincode. Un hash dei dati segreti viene registrato nei ledger di tutti i peer del canale. Hyperledger Fabric supporta LevelDB e CouchDB come database di stato. LevelDB memorizza i dati del chaincode come coppie chiave-valore, integrato nell'attività del peer. CouchDB, un database esterno opzionale, consente query JSON ricche quando i dati del chaincode sono rappresentati in formato JSON. Il successo del deployment installa il chaincode

Astrazione Crittografica

L'astrazione crittografica consente l'uso di diverse tecniche o moduli crittografici senza influenzare altri componenti. La versione 2.0 di Hyperledger Fabric introduce Fabtoken, che consente la creazione di criptovalute native. Hyperledger Besu, basato su Ethereum, è un'implementazione open-source di Ethereum pubblica compatibile con piattaforme permissionless e con la rete Ethereum. Hyperledger Besu supporta il mining su CPU e GPU, con Ethminer utilizzato per i test di mining su GPU. È importante notare che Hyperledger Fabric non supporta criptovalute come Bitcoin, ma si concentra sulla fornitura di infrastrutture e standard per applicazioni e sistemi blockchain industriali.

Servizio di Identità

Il servizio di identità stabilisce una radice di fiducia, gestisce l'iscrizione e la registrazione delle identità e facilita le modifiche in un'istanza blockchain. Gestisce l'autenticazione, i permessi ed è utilizzato dallo strato dei contratti intelligenti per autenticare e autorizzare le entità durante l'elaborazione delle transazioni. Hyperledger Fabric fornisce un servizio di identità personale per la gestione degli ID utente e l'autenticazione dei partecipanti alla rete, consentendo reti autorizzate. Le liste di controllo degli accessi aggiungono livelli di permesso autorizzando azioni di rete specifiche. Le Autorità di Certificazione (CA), come Hyperledger Fabric CA, gestiscono i certificati.

Servizio di Policy

Il servizio di policy gestisce le policy di sistema come endorsement, consenso e gestione dei gruppi. Collabora con altri moduli per applicare efficacemente queste policy. In Hyperledger Fabric, le policy governano il processo di approvazione o rifiuto per le modifiche alla rete, i percorsi e i contratti intelligenti. Vengono stabilite durante la configurazione iniziale del canale e possono essere modificate man mano che il canale evolve. Le policy distinguono Hyperledger Fabric garantendo che le transazioni vengano generate e confermate da nodi di rete approvati.

API

Il modulo API consente l'interazione tra client e applicazioni con le blockchain. È composto da tre tipi di API in Hyperledger. L'API admin gestisce operazioni come l'installazione a runtime, l'aggiornamento e il ping. L'API comune accede alle informazioni sulla Business Network connessa e facilita la creazione di asset, partecipanti, transazioni ed eventi. L'API runtime consente alle funzioni di transazione di eseguire query, emettere eventi, recuperare registri, accedere alle informazioni sui partecipanti e serializzare oggetti JavaScript. Supporta inoltre le chiamate HTTP REST.

Interoperabilità

L'interoperabilità consente la comunicazione e l'interazione tra istanze blockchain separate. Si basa su standard completi di dati e transazioni per sbloccare il pieno potenziale della tecnologia blockchain. Settori come la sicurezza alimentare hanno sfruttato gli standard dei dati per una migliore visibilità dei prodotti. Tuttavia, raggiungere l'interoperabilità e l'integrazione rimane una sfida significativa nel settore blockchain, rendendo necessari sforzi continui per stabilire una comunicazione e una collaborazione fluide tra reti blockchain diverse.

Caratteristiche di Hyperledger Fabric

Hyperledger Fabric offre una gamma di funzionalità principali, tra cui:

• Architettura altamente modulare e permissioned.
• Meccanismo di consenso plug-and-play.
• Modello di contratto intelligente aperto per un'implementazione flessibile.
• Bassa latenza per la finalizzazione/conferma delle transazioni.
• Supporto per EVM e Solidity.
• Dati interrogabili con query basate su chiave e JSON.
• Supporto per contratti intelligenti multi-linguaggio (Go, Java, JavaScript).
• Flessibilità nella privacy dei dati attraverso canali e raccolte di dati privati.
• Modello di endorsement flessibile per il consenso tra organizzazioni.
• Operazioni fluide, inclusi aggiornamenti rolling e supporto per versioni asimmetriche.

Cos'è Hyperledger Sawtooth?

Hyperledger Sawtooth è una piattaforma blockchain enterprise che facilita la creazione e il funzionamento di reti e applicazioni di registro distribuito. Prioritizza contratti intelligenti sicuri per casi d'uso enterprise e segue un modello blockchain-as-a-service (BaaS).

Hyperledger Sawtooth si distingue per il suo design modulare, consentendo alle organizzazioni e ai consorzi di stabilire policy su misura per i loro domini specifici. Le applicazioni possono selezionare algoritmi transazionali, di autorizzazione e di consenso che si allineano ai loro requisiti aziendali unici, migliorando la flessibilità rispetto ai sistemi blockchain tradizionali in cui le funzionalità core e dell'app risiedono sulla stessa piattaforma, potenzialmente impattando su sicurezza e prestazioni.

Come piattaforma blockchain-as-a-service open-source enterprise, Hyperledger Sawtooth consente l'esecuzione di contratti intelligenti personalizzati senza la necessità di una conoscenza approfondita del design del sistema core sottostante. Supporta vari algoritmi di consenso, tra cui PBFT e PoET, e offre un design user-friendly ottimizzato per l'uso enterprise. Inoltre, Sawtooth garantisce un'autorizzazione separata, assicurando la confidenzialità eliminando i servizi centralizzati che potrebbero esporre informazioni sensibili.

Agendo come piattaforma modulare, Hyperledger Sawtooth potenzia lo sviluppo, il deployment e il funzionamento di registri distribuiti. Incorpora l'innovativo algoritmo di consenso

Per semplificare il deployment e l'esecuzione dei contratti intelligenti, Sawtooth offre il motore di contratti intelligenti Sawtooth Lake. La piattaforma fornisce un'API RESTful per un'interazione fluida con il registro e l'invio di transazioni. Hyperledger Sawtooth vanta scalabilità, in grado di supportare reti con migliaia di nodi ed elaborare milioni di transazioni al secondo.

Hyperledger Sawtooth è una piattaforma flessibile e potente per la creazione e il deployment di registri distribuiti. Si rivolge a diverse applicazioni come la gestione della catena di approvvigionamento, il tracciamento degli asset digitali e i sistemi di voto. Separando il sistema ledger core dagli ambienti specifici dell'applicazione, Sawtooth semplifica lo sviluppo dell'app mantenendo la sicurezza del sistema. Questo approccio consente agli sviluppatori di definire regole aziendali specifiche per le loro applicazioni, consentendo un facile hosting, gestione e utilizzo nel loro linguaggio di programmazione preferito, anche al di fuori della rete blockchain core.

Architettura di Hyperledger Sawtooth

Esaminiamo in dettaglio le componenti architettoniche e le funzioni di Hyperledger Sawtooth:

Diagramma dell'Architettura di Hyperledger Sawtooth (fonte sawtooth.hyperledger.org/docs/1.2/architecture/) 

Client

Hyperledger Sawtooth segue un pattern client/server asincrono. I client inviano richieste al server e il server risponde con zero o più risposte. I client possono inviare più richieste senza attendere le risposte e i server possono inviare più risposte senza attendere nuove richieste.

Rest API

Hyperledger Sawtooth fornisce un'API RESTish pragmatica che consente ai client di interagire con un validator utilizzando standard JSON/HTTP comuni. L'API REST funge da processo separato per l'invio di transazioni e la lettura dei blocchi con un'interfaccia language-neutral. È ampiamente documentata utilizzando la specifica OpenAPI, garantendo chiarezza e accessibilità sia per le macchine che per gli esseri umani. L'API REST supporta i comuni codici di stato HTTP per il miglioramento della qualità, come 404 per

Transaction Processors

I transaction processor convalidano e gestiscono la logica aziendale per le transazioni, decidendo se includerle nello stato. Applicano le modifiche alle transazioni e le aggiungono al blocco successivo. I nodi validator garantiscono la validità delle firme delle transazioni. Può essere aggiunta logica aggiuntiva ai transaction processor per soddisfare requisiti specifici. I transaction handler, aggiunti per elaborare le transazioni, includono funzioni apply e helper. La classe processor, fornita dal Software Development Kit (SDK), offre funzionalità general-purpose, mentre la classe handler contiene la logica aziendale specifica dell'applicazione. La classe transaction processor si connette con il validator e la classe handler.

Consensus Engine

L'API di consenso è stata ridisegnata e spostata in un processo separato chiamato

Validator

In Hyperledger Sawtooth, i nodi autorizzati convalidano blocchi e batch in modo simile. La convalida del blocco include la verifica delle autorizzazioni delle transazioni on-chain e l'applicazione delle regole di convalida dei blocchi on-chain. I batch vengono inviati allo scheduler delle transazioni. Lo strato di rete facilita la comunicazione tra validator, REST API, transaction processor e client. Gestisce la scoperta dei peer, la gestione delle transazioni, la gestione dei blocchi e supporta i consensus engine. Sawtooth supporta sia la schedulazione seriale che parallela delle transazioni ed elabora in modo efficiente le transazioni che modificano gli stessi indirizzi di stato. Il processo validator consiste nel chain controller, responsabile del mantenimento dell'ultimo blocco della catena corrente e del determinare gli aggiornamenti del chain head, e nel block manager e publisher, responsabili della creazione di nuovi blocchi candidati e dell'aggiunta di transazioni valide.

Caratteristiche di Hyperledger Sawtooth

Ecco alcune delle caratteristiche uniche di Hyperledger Sawtooth:

• Separazione tra il livello dell'applicazione e il sistema core
• Reti private con le funzionalità di autorizzazione sawtooth
• Esecuzione parallela delle transazioni attraverso l'avanzato scheduler parallelo
• Supporto alla creazione e trasmissione di eventi
• Compatibilità dei contratti intelligenti Ethereum EVM con Seth
• Consenso dinamico
• Famiglie di transazioni di esempio

Conclusione 

Man mano che l'adozione della tecnologia blockchain continua a crescere, piattaforme come Hyperledger Fabric e Hyperledger Sawtooth svolgono un ruolo cruciale nel consentire alle organizzazioni di costruire soluzioni blockchain sicure e scalabili. L'approccio collaborativo di Hyperledger e la sua vasta base di membri contribuiscono allo sviluppo e alla standardizzazione degli strumenti e delle reti blockchain. Con le loro architetture modulari, robusti meccanismi di consenso e supporto per i contratti intelligenti, Hyperledger Fabric e Hyperledger Sawtooth forniscono una solida base per le organizzazioni che desiderano sfruttare i vantaggi della tecnologia blockchain. Man mano che il panorama blockchain evolve, Hyperledger rimane in prima linea, guidando l'innovazione e trasformando le industrie in tutto il mondo.