Как изучить возможности блокчейнов Hyperledger Fabric и Sawtooth

Мир блокчейн-технологий стремительно развивается, появляются различные платформы и фреймворки для удовлетворения разнообразных потребностей организаций. В этом подробном обзоре блокчейнов Hyperledger Fabric и Sawtooth мы рассмотрим основные концепции, архитектуры и особенности этих двух ведущих блокчейн-платформ. От создания Hyperledger как глобальной корпоративной блокчейн-платформы до модульной конструкции и возможностей безопасных смарт-tracHyperledger Sawtooth, это руководство Cryptopolitan предоставляет ценную информацию о мире блокчейн-технологий.

Введение в Hyperledger

Hyperledger, глобальная корпоративная блокчейн-платформа, была создана организацией The Linux Organization в декабре 2015 года. Первоначально в ней участвовало 30 человек, а сейчас она насчитывает более 120 членов. Hyperledger стремится создавать и поддерживать блокчейн-сети и платформы с открытым исходным кодом для различных организаций, предоставляя необходимую инфраструктуру и протоколы для разработки блокчейн-инструментов и сетей. Сотрудничество способствует развитию коммерческих блокчейн-инициатив, предлагая набор принципов, правил и методов через Hyperledger Greenhouse, который включает в себя фреймворки и инструменты, поддерживающие технологию блокчейн.

Благодаря широкому кругу ведущих организаций в сфере финансов, банковского дела, Интернета вещей, управления цепочками поставок, производства и технологий, Hyperledger может похвастаться внушительной базой участников. Такие компании, как Bosch, Daimler, IBM, Samsung, Microsoft, Hitachi, American Express, JP Morgan и Visa, активно участвуют в формировании будущего технологии блокчейн. Кроме того, несколько блокчейн-компаний, таких как Blockforce и ConsenSys, вносят свой вклад в проект Hyperledger.

В экосистеме Hyperledger существует множество подпроектов, направленных на повышение эффективности и качества систем и сервисов в сети компьютеров. К этим подпроектам относятся Hyperledger Fabric, Hyperledger Indy, Hyperledger Caliper, Hyperledger Burrow, Sawtooth, Composer и Cello. Понимание нюансов и различий между этими проектами может быть сложной задачей, особенно для новичков в сфере криптовалют.

Hyperledger Fabric: расширение возможностей модульных приложений и безопасных блокчейн-решений

Hyperledger Fabric, инициатива с открытым исходным кодом от корпорации Hyperledger, служит надежной основой для создания модульных приложений и стимулирования инноваций в области технологии блокчейн. Позиционируясь как блокчейн-платформа, она позволяет частным предприятиям создавать продукты и приложения на основе блокчейна, используя компоненты, готовые к использованию сразу после подключения. В рамках платформы Hyperledger реестры, стандарты, протоколы и смарт-tracработают в гармонии, обеспечивая эффективные и безопасные блокчейн-решения.

Одним из ключевых преимуществ Hyperledger Fabric является его способность обеспечивать разделение данных и ускорять транзакции. Будучи частной платформой, она работает по принципу прав доступа, гарантируя, что к сети могут подключаться только авторизованные пользователи. Ограничивая доступ только для внутреннего персонала, компании могут защитить свою инфраструктуру от несанкционированного доступа и создать эксклюзивную сетевую систему.

Hyperledger Fabric был специально разработан для преодоления распространенных ограничений, связанных с традиционными блокчейн-решениями, такими как частные биржи иdenttrac. Он предлагает гибкую и безопасную платформу для предоставления блокчейн-сервисов промышленного уровня. Фреймворк включает в себя надежные правила хранения информации о пользователях сети и их правах доступа, обеспечивая детальный контроль над данными. Кроме того, Hyperledger Fabric поддерживает членство с ограниченным доступом, что делает его идеальным выбором для таких секторов, как финансы, здравоохранение и другие, где конфиденциальность и соответствие нормативным требованиям являются критически важными факторами.

Архитектура Hyperledger Fabric

Уровень консенсуса

Уровень консенсуса обеспечивает согласование порядка транзакций и проверяет точность базы данных транзакций в пределах блока. Он взаимодействует с клиентами и сетевыми узлами через коммуникационный уровень. Следуя политикам утверждения и консенсуса, он подтверждает корректность транзакций в предлагаемом блоке. Он также взаимодействует с уровнем смарт-tracдля проверки точности упорядоченной базы данных транзакций, способствуя синхронизации данных и согласованности транзакций в сети.

Умныйtracслой

Уровень смарт-tracпроверяет действительность транзакций на основе политик иtrac, гарантируя, что в блоки включаются только действительные транзакции. Он включает два типа: установленные смарт-tracдля бизнес-логики перед запуском и смарт-tracв блокчейне для бизнес-правил, реализованных посредством подтвержденных транзакций. В Hyperledger Fabric смарт-trac, называемые чейнкодом, разрабатываются с использованием таких языков, как Go, JavaScript (Node.js) и, возможно, Java. Чейнкод безопасно работает в отдельном контейнере Docker, отличном от процесса подтверждения транзакций.

Коммуникационный уровень

Коммуникационный уровень обеспечивает передачу сообщений между узлами в общем реестре. Он облегчает связь между уровнем консенсуса, клиентами и сетевыми узлами. Транзакции выполняются атомарно и последовательно, рассматривая систему как единый узел. Успешная связь гарантирует, что все исправные узлы получат отправленные транзакции. Протокол безопасности транспортного уровня (TLS) обеспечивает безопасную связь в Hyperledger Fabric, поддерживая одностороннюю и двустороннюю аутентификацию.

tracхранилища данных

tracхранилища данных позволяет модулям использовать различные хранилища данных. В Hyperledger Fabric частные данные хранятся в выделенной базе данных на авторизованных узлах-партнерах, доступ к которой осуществляется через чейнкод. Хэш секретных данных записывается в реестры всех узлов канала. Hyperledger Fabric поддерживает LevelDB и CouchDB в качестве баз данных состояния. LevelDB хранит данные чейнкода в виде пар ключ-значение, интегрированных в активность узлов. CouchDB, дополнительная внешняя база данных, позволяет выполнять сложные JSON-запросы, когда данные чейнкода представлены в формате JSON. Успешное развертывание устанавливает чейнкод «на» блокчейн.

trac

Криптографическаяtracпозволяет использовать различные криптографические методы или модули, не затрагивая другие компоненты. Hyperledger Fabric версии 2.0 представляет Fabtoken, позволяющий создавать собственные криптовалюты. Hyperledger Besu, основанный на Ethereum, представляет собой открытую публичную реализацию Ethereum совместимую с платформами без разрешений и сетью Ethereum . Hyperledger Besu поддерживает майнинг на CPU и GPU, при этом Ethminer используется для тестирования майнинга на GPU. Важно отметить, что Hyperledger Fabric не поддерживает криптовалюты, такие как Bitcoin, а фокусируется на предоставлении инфраструктуры и стандартов для промышленных приложений и систем на основе блокчейна.

Службаdent

Службаdentустанавливает доверенный корневой узел, управляет регистрацией и подтверждениемdent, а также упрощает внесение изменений в экземпляр блокчейна. Она обрабатывает аутентификацию, разрешения и используется уровнем смарт-tracдля аутентификации и авторизации сущностей во время обработки транзакций. Hyperledger Fabric предоставляет службу персональнойdentдля управления идентификаторами пользователей и аутентификации участников сети, что позволяет создавать сети с ограниченным доступом. Списки контроля доступа добавляют уровни разрешений, авторизуя определенные действия в сети. Центры сертификации (ЦС), такие как Hyperledger Fabric CA, управляют сертификатами.

Служба политики

Служба политик управляет системными политиками, такими как подтверждения, консенсус и управление группами. Она взаимодействует с другими модулями для эффективного обеспечения соблюдения этих политик. В Hyperledger Fabric политики регулируют процесс утверждения или отклонения изменений в сети, маршрутов и смарт-trac. Они устанавливаются во время первоначальной настройки канала и могут изменяться по мере развития канала. Политики отличают Hyperledger Fabric тем, что гарантируют генерацию и подтверждение транзакций утвержденными сетевыми узлами.

API

Модуль API обеспечивает взаимодействие клиента и приложения с блокчейнами. В Hyperledger он состоит из трех типов API. API администратора управляет такими операциями, как установка во время выполнения, обновление и пингование. Общий API получает доступ к информации о подключенной бизнес-сети и упрощает создание активов, участников, транзакций и событий. API во время выполнения позволяет функциям транзакций запрашивать данные, генерировать события, получать доступ к реестрам, получать информацию об участниках и сериализовать объекты JavaScript. Он также поддерживает HTTP REST-запросы.

Взаимодействие

Взаимодействие обеспечивает связь и коммуникацию между отдельными экземплярами блокчейна. Оно основано на комплексных стандартах данных и транзакций, позволяющих раскрыть весь потенциал технологии блокчейна. Такие отрасли, как пищевая промышленность, используют стандарты данных для повышения прозрачности продукции. Однако достижение совместимости и интеграции остается серьезной проблемой в секторе блокчейна, требующей постоянных усилий по налаживанию бесперебойной связи и сотрудничества между различными блокчейн-сетями.

Особенности Hyperledger Fabric

Hyperledger Fabric предлагает ряд основных функций, в том числе:

• Высокомодульная архитектура с ограниченным доступом.
• Механизм консенсуса, работающий по принципу «подключи и работай».
• Открытая модель смарт-tracдля гибкой реализации.
• Низкая задержка при завершении/подтверждении транзакций.
• Поддержка EVM и Solidity.
• Доступны для запросов данные, обрабатываемые по ключам и в формате JSON.
• Поддержка многоязычных смарт-trac(Go, Java, JavaScript).
• Гибкие механизмы защиты данных посредством различных каналов и сбора конфиденциальной информации.
• Гибкая модель одобрения для достижения консенсуса между организациями.
• Бесперебойная работа, включая поэтапные обновления и поддержку асимметричных версий.

Что такое Hyperledger Sawtooth?

Hyperledger Sawtooth — это корпоративная блокчейн-платформа, которая упрощает создание и эксплуатацию распределенных сетей реестров и приложений. Она отдает приоритет безопасным смарт-tracдля корпоративного использования и работает по модели «блокчейн как услуга» (BaaS).

Hyperledger Sawtooth отличается модульной конструкцией, позволяющей организациям и консорциумам устанавливать политики, адаптированные к их конкретным областям применения. Приложения могут выбирать алгоритмы транзакций, управления разрешениями и консенсуса, соответствующие их уникальным бизнес-требованиям, что повышает гибкость по сравнению с традиционными блокчейн-системами, где основные функции и функции приложений находятся на одной платформе, потенциально влияя на безопасность и производительность.

Hyperledger Sawtooth — это открытая корпоративная платформа блокчейн-сервисов, позволяющая выполнять настраиваемые смарт-tracбез необходимости глубокого знания базовой архитектуры системы. Она поддерживает различные алгоритмы консенсуса, включая PBFT и PoET, и предлагает удобный интерфейс, оптимизированный для корпоративного использования. Кроме того, Sawtooth обеспечивает раздельное управление правами доступа, гарантируяdentза счет исключения централизованных сервисов, которые могли бы раскрыть конфиденциальную информацию.

Hyperledger Sawtooth, функционируя как модульная платформа, обеспечивает разработку, развертывание и эксплуатацию распределенных реестров. Он включает в себя инновационный алгоритм консенсуса «Доказательство прошедшего времени» (PoET), использующий доверенные среды выполнения (TEE) для справедливого и эффективного достижения консенсуса. Благодаря подключаемым алгоритмам консенсуса и поддержке как разрешенных, так и неразрешенных сетей, Sawtooth предоставляет распределенный реестр, который регистрирует транзакции и исполнение смарт-tracна всех узлах сети. Транзакции обрабатываются параллельно для повышения производительности.

Для оптимизации развертывания и выполнения смарт-tracSawtooth предлагает механизм смарт-tracSawtooth Lake. Платформа предоставляет RESTful API для беспрепятственного взаимодействия с реестром и отправки транзакций. Hyperledger Sawtooth отличается масштабируемостью, способностью поддерживать сети с тысячами узлов и обрабатывать миллионы транзакций в секунду.

Hyperledger Sawtooth — это гибкая и мощная платформа для создания и развертывания распределенных реестров. Она подходит для самых разных приложений, таких как управление цепочками поставок, tracцифровых активов и системы голосования. Разделяя основную систему реестров от сред, специфичных для приложений, Sawtooth упрощает разработку приложений, сохраняя при этом безопасность системы. Такой подход позволяет разработчикам defiбизнес-правила, специфичные для их приложений, обеспечивая простое размещение, управление и использование на предпочитаемом языке программирования, даже за пределами основной сети блокчейна.

Архитектура пилообразного реестра Hyperledger

Давайте подробно рассмотрим архитектурные компоненты и функции Hyperledger Sawtooth:

Диаграмма архитектуры Hyperledger Sawtooth (источник: sawtooth.hyperledger.org/docs/1.2/architecture/) 

Клиенты

Hyperledger Sawtooth использует асинхронную модель клиент/сервер. Клиенты отправляют запросы на сервер, а сервер отвечает либо одним, либо несколькими запросами. Клиенты могут отправлять несколько запросов, не дожидаясь ответов, а серверы могут отправлять несколько ответов, не дожидаясь новых запросов.

REST API

Hyperledger Sawtooth предоставляетmatic REST-подобный API, позволяющий клиентам взаимодействовать с валидатором, используя общепринятые стандарты JSON/HTTP. REST API служит отдельным процессом для отправки транзакций и чтения блоков с языково-нейтральным интерфейсом. Он подробно документирован с использованием спецификации OpenAPI, что обеспечивает ясность и доступность как для машин, так и для людей. REST API поддерживает распространенные коды состояния HTTP для повышения качества, такие как 404 для «Не найдено» и 503 для «Сервис недоступен». Он использует JSON-конверт для отправки метаданных обратно клиентам и обеспечивает обработку ошибок с помощью свойств кода, заголовка и сообщения. Поддерживаются параметры запроса для определения структуры запроса, а конечные точки предоставляют ссылки на ресурсы в реестре Sawtooth, включая блоки, транзакции и метаданные.

Обработчики транзакций

Обработчики транзакций проверяют и обрабатывают бизнес-логику транзакций, решая, следует ли включать их в состояние. Они применяют изменения транзакций и добавляют их в следующий блок. Узлы-валидаторы обеспечивают достоверность подписей транзакций. В обработчики транзакций можно добавить дополнительную логику для удовлетворения конкретных требований. Обработчики транзакций, добавляемые для обработки транзакций, включают функции применения и вспомогательные функции. Класс обработчика, предоставляемый комплектом разработки программного обеспечения (SDK), предлагает функциональность общего назначения, в то время как класс обработчика содержит бизнес-логику, специфичную для приложения. Класс обработчика транзакций взаимодействует с классом валидатора и классом обработчика.

Механизм консенсуса

API консенсуса был переработан и вынесен в отдельный процесс, называемый «движком консенсуса». Он предоставляет интерфейс дляdent от языка алгоритмов консенсуса, расширяя возможности консенсуса для Sawtooth. Движок консенсуса работает как отдельный процесс наряду с REST API и обработчиками транзакций. Он включает в себя три обработчика: BlockPublisher для создания блоков-кандидатов, BlockVerifier для проверки соответствия правилам консенсуса и ForkResolver для выбора следующего блока в качестве главы цепочки.

Валидатор

В Hyperledger Sawtooth авторизованные узлы проверяют блоки и пакеты аналогичным образом. Проверка блоков включает проверку разрешений транзакций в блокчейне и применение правил проверки блоков в блокчейне. Пакеты отправляются в планировщик транзакций. Сетевой уровень обеспечивает связь между валидаторами, REST API, обработчиками транзакций и клиентами. Он обрабатывает обнаружение узлов, обработку транзакций, управление блоками и поддерживает механизмы консенсуса. Sawtooth поддерживает как последовательное, так и параллельное планирование транзакций и эффективно обрабатывает транзакции, изменяющие одни и те же адреса состояния. Процесс валидации состоит из контроллера цепочки, отвечающего за поддержание последнего блока текущей цепочки и определение обновлений головной части цепочки, и менеджера блоков и издателя, отвечающих за создание новых блоков-кандидатов и добавление в них действительных транзакций.

Особенности Hyperledger Sawtooth

Вот некоторые уникальные особенности Hyperledger Sawtooth:

• Разделение между уровнем приложения и основной системой
• Частные сети с функциями управления правами доступа по принципу "пилы"
• Параллельное выполнение транзакций с помощью усовершенствованного параллельного планировщика
• Поддержка создания и трансляции мероприятий
• Совместимость смарт-tracEthereum EVM с Seth
• Динамический консенсус
• Примеры семейств транзакций

Заключение 

По мере роста внедрения технологии блокчейн, такие платформы, как Hyperledger Fabric и Hyperledger Sawtooth, играют решающую роль в предоставлении организациям возможности создавать безопасные и масштабируемые решения на основе блокчейна. Совместный подход Hyperledger и обширная база участников способствуют разработке и стандартизации инструментов и сетей блокчейна. Благодаря модульной архитектуре, надежным механизмам консенсуса и поддержке смарт-trac, Hyperledger Fabric и Hyperledger Sawtooth обеспечивают прочную основу для организаций, стремящихся использовать преимущества технологии блокчейн. По мере развития блокчейн-технологий Hyperledger остается на передовой, стимулируя инновации и трансформируя отрасли по всему миру.