聯盟鏈能否成為企業區塊鏈軍備競賽的制勝法寶區塊鏈
聯盟鏈作為當前企業間區塊鏈應用的主要合作方式，近年來受到了企業用戶的關注。而Hyperledger作為其中跨行業聯盟鏈的代表，受到各大行業龍頭企業的積極擁護。
摘要：
lHyperledger發起于2015年12月，是一個由Linxu基金會管理的開源模塊化區塊鏈平臺，旨在促進跨行業區塊鏈技術的發展，目前在全球范圍內有超過250個的參與機構，主要的目的在于創建企業級、開源的分布式賬本框架和代碼庫來支持全球范圍內的商業交易。
l基于Hyperledge中孵化項目的主要功能和特性，其主要的可應用的行業用例包括金融證證券、物聯網、共享經濟、供應鏈等。作為需要授權加入的半開放式網絡結構，在企業間可以實現跨行業的實時信息同步，保障數據完整性，解決各方信任問題等一系列優點。
lHyperledger孵化并推廣了一系列商業區塊鏈技術，包括分布式賬本框架、智能合約引擎，客戶端數據庫，圖形界面管理，實用程序庫和實例應用程序，Hyperledger的傘型管理策略鼓勵重復使用通用模塊，目前主要有五個技術框架：Sawtooth，Iroha，Fabric, Burrow, Indy,以及5個工具包包括：Caliper，Explorer，Cello，Quilt，Composer。
l考慮到包括Fabric與Sawtooth在類的企業級應用框架近一年多時間內才上線，缺乏經過驗證的用例，企業對技術潛力理解有限，人才相對缺失等挑戰都需要時間以及來自部分領先開拓者的幫助。
目錄
1. Hyperledger簡述與行業用例
1.1 聯盟鏈—Hyperledger背景簡述
1.2 Hyperledger聯盟成員
1.3 Hyperledger行業用例
2. Hyperledger的設計理念與架構
2.1 Hyperledger的系統設計理念
2.2 Hyperledger主要技術框架
2.3 Hyperledger工具包
3. Hyperledger交易流程 Sawtooth&Fabric
3.1 Hyperledger Sawtooth交易流程.
3.2 Hyperledger Fabric交易流程
4. Hyperledger的優勢與挑戰
1. Hyperledger簡述與行業用例
1.1 聯盟鏈—Hyperledger背景簡述
聯盟鏈可以被認為是半分散性質的區塊鏈組織架構，通常只對特定的組織或個人節點進行參與權限認證。在公有的區塊鏈中，任何人都可以讀取數據或開展操作，對于共識的參與也沒有限制，整個鏈的控制不屬于任何人或實體。而在聯盟鏈中，共識的參與是只對于在網絡中預先批準的一組節點開放，聯盟鏈的控制權往往不是授予單個實體，而是給到一群特定的被授權組織。因此，聯盟鏈往往擁有區塊鏈固有的安全特性，同時也允許對網絡進行更大程度的控制。
目前聯盟鏈通常與企業相關，往往是多個公司合作利用區塊鏈技術改進業務流程，全球大規模的聯盟鏈例子有：Quorum、Hyperledger 、Corda，本文研究將主要以Hyperledger為例。
Hyperledger發起于2015年12月，是一個由Linxu基金會管理的開源模塊化區塊鏈平臺，旨在促進跨行業區塊鏈技術的發展，目前在全球范圍內有超過250個的參與機構，主要的目標如下:
l創建企業級、開源的分布式賬本框架和代碼庫來支持全球范圍內的商業交易。
l提供中立、開放和由社區驅動的區塊鏈基礎設施，由技術和商業同時進行管理。
l建立技術社區來開發區塊鏈與共享賬本使用實例，可進行企業現場跟蹤和部署。
1.2 Hyperledger聯盟成員
Hyperledger自成立以來在全球范圍內吸引了大量企業的關注，眾多行業巨頭加入了聯盟之中，其高級會員包括：思科、空中巴士、百度、IBM、Inter、日立，J,P.Morgan等。普通會員中國內較為知名的有：小米、華大基因、招生銀行、中信、京東、華為、聯想等。
1.3 Hyperledger行業用例
基于Hyperledge中孵化項目的主要功能和特性，其主要的可應用的行業用例包括：
l金融資產存管
金融證券等資產可以在區塊鏈網絡上實現信息化，金融資產的所有相關方可以直接訪問每種資產，以便發起交易或獲取資產信息。交易可以在利益相關方之間商定的時間范圍內進行，而無需通過中間方。利益相關者能夠為任何給定的資產類型添加業務規則，并通過自動化進一步降低運營成本。
l公司活動
當公司在開展業務活動時，能夠將完整詳細信息實時發送給股東，無論該流程涉及多少中介（收款/付款代理，CSD，ICSD，本地/全球托管銀行，資產管理公司等）。一旦股東做出決定，該決定也將被實時處理和結算（包括新的股票發行）。
l供應鏈
區塊鏈平臺允許供應鏈網絡中的每個參與者輸入和跟蹤原材料的采購，跟蹤運輸貨物的出處，并確保生產和儲存的不可變記錄。除了在金融和公司活動方面的相關用例以外，在供應鏈中主要給參與方提供了一種深度的檢索系統，以確保在各個流通環節的安全真實性。
l數據管理
數據通常指的是非交易和業務信息，也是是許多行業的關鍵和基礎組成部分。在核心數據上往往需要反應真實情況。在這個前提下，授權方可以提交數據更改，指定的驗證方可以選擇接受或拒絕這些更改，這樣將解決眾多的數據質量和完整性問題。
l共享經濟和物聯網
共享經濟將在許多行業產生新的商業類型，包括智慧城市，聯網住宅，汽車，交通，醫療保健，零售，建筑，教育和運動健身等等。然而，當下在進行交易時，個人、組織和監管機構并不總是相互信任。正確應用區塊鏈分類帳技術將有助于解決各方之間存在的許多信任問題。
2. Hyperledger的設計理念與架構
2.1 Hyperledger的系統設計理念
Hyperledger作為一個高度模塊化的區塊鏈平臺，在增加適用性的前提下，其主要的設計理念包含四個部分：身份服務，策略服務，區塊鏈和智能合約。
l身份服務：身份服務管理參與組織、驗證者和交易者的身份，包括分類賬本中各個參與方的相關信息，例如資產和智能合約，以及網絡、服務器和具體執行環境等系統組件。
l政策服務：主要作用在于設定和管理聯盟治理策略，包括訪問控制和授權許可，制定章程和準入規則，身份注冊和驗證方式，隱私和保密規則，問責機制和共識建立等。
l區塊鏈：主要包含三個關鍵組件——點對點協議，分布式賬本和共識管理器。點對點協議適用于現有的互聯網基礎設施，分布式賬本更為長久的保存數據，并最大限度的減少單個組織運行所需的存儲空間。
l智能合約：非公開的智能合約部署，這些智能合約只能通過網絡中已驗證的成員來調用。
Hyperledger孵化并推廣了一系列商業區塊鏈技術，包括分布式賬本框架、智能合約引擎，客戶端數據庫，圖形界面管理，實用程序庫和實例應用程序，Hyperledger的傘型管理策略鼓勵重復使用通用模塊，目前主要的技術框架有：
Intel主導開發，是一個用戶構架，部署和運行分布式賬本的模塊化平臺，包含一種新穎的共識算法——經驗時間證明（PoET)，它以最小的資源消耗為目標，增強聯盟中商業流通效率。
作為開發模塊化架構應用程序或解決方案的基礎平臺，Hyperledger Fabric允許例如共識機制和成員服務類型的組件即插即用。
Hyperledger Iroha是一個易于使用的模塊化分布式區塊鏈平臺，具有獨特的共識和訂購服務算法，以及基于不同角色的權限模型，支持多方簽名。
由Monax提供，為模塊化區塊鏈客戶端提供了一個根據以太坊虛擬機規范開發的智能合約解釋器。
分布式賬本身份管理，提供工具庫和可重復使用的組件，用于創建和使用基于區塊鏈或其他分類賬本的獨立數字身份，以實現互操作性。
除了5個主要的技術框架之外，還包含有5個工具包，目的在于協助聯盟內成員的區塊鏈解決方案部署。
一種基于區塊鏈基準的測試工具，允許用戶使用一組預定的參數來衡量特定區塊鏈的具體實現性能。
旨在為區塊鏈生態系統提供“即時服務”部署模型，以減少創建，管理和終止區塊鏈應用所需的工作量。
一種協作工具，用于構建區塊鏈業務網絡，加速智能合約的開發及其在分布式賬本中的部署。
可以查看，調用，部署或查詢存儲在分類賬本中的相關信息包括：區塊，業務數據，網絡信息，鏈代碼等。
通過實施ILP提供分類賬本系統之間的互操作性，ILP主要是支付協議，旨在跨分布式分類賬和非分布式分類賬之間傳輸價值。
Hyperledger Sawtooth是一個企業區塊鏈平臺，用于構建分布式賬本應用和網絡。設計理念目標是保持分布賬架構，同時使企業用途的智能合約安全執行。
Sawtooth通過將核心系統與應用程序分離，簡化了區塊鏈應用程序的開發。應用程序開發人員可以使用他們選擇的語言設定應用程序的業務規則，而無需了解底層核心系統的基礎設計。
在Sawtooth的網絡中，需要由驗證者（Validator)驗證交易區塊，并使整個網絡的信息改變保持一致性。當一個用戶創建一個交易批次時，通過REST API將其提交給一個驗證者。驗證者在確認交易信息有效的前提下，在網絡中應用并改變其狀態，如果交易信息中有任何缺失的部分，交易便不會被驗證為有效。
Sawtooth采用的一種叫做經驗時間證明的共識算法（PoET)，PoET使用隨機函數從不同的分布式節點當抽取一個節點來充當領導者。網絡中的驗證者會分別得到一個等待時間，對于特定區塊有著最短等待時間的驗證者將會被指定創建區塊。與依靠設備優勢的算法不同，這種隨機的選擇方式使得聯盟網絡規模具有更大的擴展性。
在Fabric的架構中，企業可以為節點分配不同的角色，包括客戶/客戶端，排序（更新交易數據）,Peer（在分類賬中提交交易），Endorser(驗證交易），交易流程分別如下：
（1）通過客戶端SDK接口，向Endorsing Peer發送交易信息請求
（2）每個Endorsing Peer單獨對客戶端交易進行模擬處理并簽名，并將結果數據打包為RW Sets的形式返還給客戶端。這時候的交易信息驗證只是在于一對Endorsing Peer和客戶端之間有效，在全網范圍內并不能被算做有效，這直到客戶端收到大多Endorsing Peer的回復之后，交易才能被視為有效。每個Endorsing Peer中都包含有智能合約以驗證交易，其中的參數和驗證機制可以由開發者設置。
（3）在交易驗證成功之后，客戶端將交易信息和RW SetS一并提交給排序服務進行打包排序。在排序服務中包含的共識算法也可以由開發者自由選擇，在選擇的共識算法之下，排序服務將交易打包為區塊。
（4）排序服務并不處理交易和維護賬本，而是將排序后的交易信息反饋給所有參與節點，節點再對交易依次進行驗證。
（5）在所有節點的交易信息同步后，由Committing Peer進行最后的驗證并將交易寫入區塊鏈中。若果RW Sets里的信息在這時沒有在所有節點中保持一致，交易仍然會被驗證為失敗，但依然會保存在區塊鏈中。
（6）最后由Committing Peer通過異步通知的方式反饋給客戶端交易驗證成功或者失敗的結果。
Hyperledger Fabric的整體網絡是由節點來維護的，而不是由傳統商業模式中的特定方來完成。Endorsing peer校驗客戶端的簽名，然后執行智能合約代碼模擬交易。交易處理完成后，對交易信息簽名，返回給客戶端。客戶端收到簽名后的交易信息后，發給order節點排序。Order節點將交易信息排序打包成區塊后，廣播發給committing peers，寫入區塊鏈中。一個完整的交易處理流程如下圖所示：
l由于有望提高效率和降低成本，大多企業對區塊鏈技術都越來越感興趣。但是由于缺乏隱私，伸展性能較差與較低的數據吞吐量，大多企業無法選擇使用無授權要求的公開區塊鏈。
l與公開區塊鏈打造的“去信任”網絡相比，Hyperledger專為滿足商業客戶的需求而量身定做。可以為適合的企業用戶提供一系列的身份管理解決方案，可以與現有的行業標準和企業信任系統集成，并且能以最少的成本和操作集成到現有商業系統中。
lHyperledger的模塊化結構可以解決目前由于區塊鏈技術較新而缺乏的現成插件問題。在模塊化的架構中，開發人員可以在其中創建包含自定義身份管理等的插件，并可以結合自身需求設置權限。
l沒有類似于POW的算法要求與挖坑要求，也無需通過通證來進行價值流通，對于商業用戶來講，提供了其可拓展性，使得交易更加快速。
l目前聯盟成員中包含了大多行業的龍頭企業，在這樣一個多元化的組織中，每個企業在區塊鏈技術以及他們的主要業務方向方面都具有重要的專業知識，社區的綜合力量將為Hyperledger未來的發展路線圖帶來豐厚回報。
l考慮到包括Fabric與Sawtooth在類的企業級應用框架近一年多時間內才上線，缺乏經過驗證的用例，企業對技術潛力理解有限，人才相對缺失等挑戰都需要時間以及來自部分領先開拓者的幫助。
1.TMT觀察網遵循行業規范，任何轉載的稿件都會明確標注作者和來源；
2.TMT觀察網的原創文章，請轉載時務必注明文章作者和"來源：TMT觀察網"，不尊重原創的行為TMT觀察網或將追究責任；
3.作者投稿可能會經TMT觀察網編輯修改或補充。
