在我看来，比特币就是现实中的V字仇杀队，当然现实是更残酷的世界政府，这场博弈关乎着人类文明、政治、社会属性、经济和人权。
IBM HyperLeger 又叫 fabric，你可以把它想象成一个由全社会来共同维护的一个超级账本，没有中心机构拥揽权力，你的每一笔交易都是全网公开且安全的，信用由全社会共同见 证。它与Bitcoin的关系就是，你可以利用fabric构建出一个叫Bitcoin的应用来帮助你change the world。
愿景是那么的牛X，貌似正合我们想改变世界的胃口，但是在残酷的现实和世界面前我们永远是天真幼稚的，blockchain需要一步一步脚印来构建它的宏伟蓝图，起码目前是没有将它用于工业生产和国家经济的案例的。
fabric源于IBM，初衷为了服务于工业生产，IBM将44,000行代码开源，是了不起的贡献，让我们可以有机会如此近的去探究区块链的原 理，但毕竟IBM是从自身利益和客户利益出发的，并不是毫无目的的去做这项公益事业，我们在看fabric的同时要有一种审慎的思维：区块链不一定非得这 样，它跟比特币最本质的非技术区别在哪里。我们先来大致了解一下fabric的关键术语（因为一些词汇用英文更准确，我就不硬翻译了）。
Transaction 它一条request，用来在ledger上执行一个function，这个function是用chaincode来实现的
Transactor 发出transaction的实体，比如它可能是一个客户端应用
Ledger Legder可以理解为一串经过加密的block链条，每一个block包含着transactions和当前world state等信息
World State world state是一组变量的集合，包含着transactions的执行结果
Chaincode这是一段应用层面的代码（又叫smart contract，智能合约），它存储在ledger上，作为transaction的一部分。也就是说chaincode来运行transaction，然后运行结果可能会修改world state
Validating Peer 参与者之一，它是一种在网络里负责执行一致性协议、确认交易和维护账本的计算机节点
Nonvalidating Peer它相当于一个代理节点，用来连接transactor和邻近的VP(Validating Peer)节点。一个NVP节点不会去执行transactions但是回去验证它们。同时它也会承担起事件流server和提供REST services的角色
Permissioned Ledger 这是一个要求每一个实体和节点都要成为网络成员的blockchain网络，所有匿名节点都不被允许连接
Privacy 用来保护和隐蔽chain transactors的身份，当网络成员要检查交易时，如果没有特权的话，是无法追踪到交易的transactor
Confidentiality 这个特性使得交易内容不是对所有人可见，只开放给利益相关者
Auditability 将blockchain用于商业用途需要遵守规则，方便监管者调查交易记录
架构核心逻辑有三条：Membership、Blockchain和Chaincode。
这项服务用来管理节点身份、隐私、confidentiality 和 auditability。在一个 non-permissioned的区块链网络里，参与者不要求授权，所有的节点被视作一样，都可以去submit一个transaction，去把这些 交易存到区块（blocks）中。那Membership Service是要将一个 non-permissioned的区块链网络变成一个permissioned的区块链网络，凭借着Public Key Infrastructure (PKI)、去中心和一致性。
Blockchain services使用建立在HTTP/2上的P2P协议来管理分布式账本。提供最有效的哈希算法来维护world state的副本。采取可插拔的方式来根据具体需求来设置共识协议，比如PBFT，Raft，PoW和PoS等等。
Chaincode services 会提供一种安全且轻量级的沙盒运行模式，来在VP节点上执行chaincode逻辑。这里使用container环境，里面的base镜像都是经过签名验 证的安全镜像，包括OS层和开发chaincode的语言、runtime和SDK层，目前支持Go、Jave和Nodejs开发语言。
在blockchain网络里，VP节点和chaincode会发送events来触发一些监听动作。比如chaincode是用户代码，它可以产生用户事件。
提供REST API，允许注册用户、查询blockchain和发送transactions。一些针对chaincode的API，可以用来执行transactions和查询交易结果。对于开发者，可以通过CLI快速去测试chaincode，或者去查询交易状态。
3. Topology分布式网络的拓扑结构是非常值得研究的。在这个世界里散布着众多参与者，不同角色，不同利益体，各种各样的情况处理象征着分布式网络里的 规则和法律，无规则不成方圆。在区块链网络里，有Membership service，有VP节点，NVP节点，一个或多个应用，它们形成一个chain，然后会有多个chain，每一个chain都有各自的安全要求和操作 需求。
最简单的网络就是只包含一个VP节点，因此就省去了共识部分。
多个VP和NVP参与的网络才是有价值和实际意义的。NVP节点分担VP节点的工作压力，承担处理API请求和events的工作。
而对于VP节点，VP节点间会组成一个网状网络来传播信息。一个NVP节点如果被允许的话可以与邻近的一个VP节点相连。NVP节点是可以省略的，如果Application可以直接和VP节点通讯。
还会存在一个网络里多条chain的情况，各个chain的意图不一样。
fabric是用gRPC来做P2P通讯的，是一个双向流消息传递。使用 Protocol Buffer来序列化要传递的数据结构。
message分四种：Discovery，Transaction，Synchronization 和 Consensus。每一种信息下还会包含更多的子信息，由payload指出。
payload是一个不透明的字节数组，它包含着一些对象，比如 Transaction 或者 Response。例如，如果 type 是 CHAIN_TRANSACTION，那么 payload 就是一个 Transaction的对象。
message Message {
enum Type {
UNDEFINED = 0;
DISC_HELLO = 1;
DISC_DISCONNECT = 2;
DISC_GET_PEERS = 3;
DISC_PEERS = 4;
DISC_NEWMSG = 5;
CHAIN_STATUS = 6;
CHAIN_TRANSACTION = 7;
CHAIN_GET_TRANSACTIONS = 8;
CHAIN_QUERY = 9;
SYNC_GET_BLOCKS = 11;
SYNC_BLOCKS = 12;
SYNC_BLOCK_ADDED = 13;
SYNC_STATE_GET_SNAPSHOT = 14;
SYNC_STATE_SNAPSHOT = 15;
SYNC_STATE_GET_DELTAS = 16;
SYNC_STATE_DELTAS = 17;
RESPONSE = 20;
CONSENSUS = 21;
}
Type type = 1;
bytes payload = 2;
google.protobuf.Timestamp timestamp = 3;
}一个新启动的节点，如果CORE_PEER_DISCOVERY_ROOTNODE（ROOTNODE是指网络中其它任意一个节点的IP）被指定 了，它就会开始运行discovery协议。而ROOTNODE就作为最一开始的发现节点，然后通过ROOTNODE节点进而发现全网中所有的节点。 discovery协议信息是DISC_HELLO，它的payload是一个HelloMessage对象，同时包含信息发送节点的信息：
message HelloMessage {
PeerEndpoint peerEndpoint = 1;
uint64 blockNumber = 2;
}
message PeerEndpoint {
PeerID ID = 1;
string address = 2;
enum Type {
UNDEFINED = 0;
VALIDATOR = 1;
NON_VALIDATOR = 2;
}
Type type = 3;
bytes pkiID = 4;
}
message PeerID {
string name = 1;
}
如果一个节点接收到DISC_HELLO信息，发现里面的block height高于自己目前的block height，它会立即发送一个同步协议来与全网同步自己的状态（mark：但是在源码层面似乎并没有实现同步这个逻辑）。
在这个刚加入节点完成DISC_HELLO这轮消息传递后，接下来回周期性的发送DISC_GET_PEERS来发现其它加入网络中的节点。为了回复DISC_GET_PEERS，一个节点会发送DISC_PEERS。
Synchronization
协议是接着上面所说的discovery协议开始的，当一个节点发现它的block的状态跟其它节点不一致时，就会触发同步。该节点会广播
（broadcast）三种信息：SYNC_GET_BLOCKS , SYNC_STATE_GET_SNAPSHOT 或者
SYNC_STATE_GET_DELTAS，同时对应接收到三种信息：SYNC_BLOCKS , SYNC_STATE_SNAPSHOT 或者 SYNC_STATE_DELTAS。
目前fabric嵌入的共识算法是pbft。
SYNC_GET_BLOCKS 会请求一系列连续的block，发送的数据结构中payload将是一个SyncBlockRange对象。
message SyncBlockRange {
uint64 correlationId = 1;
uint64 start = 2;
uint64 end = 3;
}接收的节点会回复SYNC_BLOCKS，它的payload是一个SyncBlocks对象：
message SyncBlocks {
SyncBlockRange range = 1;
repeated Block blocks = 2;
}start和end表示起始和结束的block。例如start=3, end=5，代表了block 3,4,5；start=5, end=3，代表了block 5,4,3。
SYNC_STATE_GET_SNAPSHOT 会请求当前world state的一个snapshot，该信息的payload是一个SyncStateSnapshotRequest对象：
message SyncStateSnapshotRequest {
uint64 correlationId = 1;
}correlationId是发出请求的peer用来追踪对应的该信息的回复。收到该消息的peer会回复SYNC_STATE_SNAPSHOT，它的payload是一个SyncStateSnapshot对象：
message SyncStateSnapshot {
bytes delta = 1;
uint64 sequence = 2;
uint64 blockNumber = 3;
SyncStateSnapshotRequest request = 4;
}SYNC_STATE_GET_DELTAS 默认Ledger会包含500个transition deltas。delta(j)表示block(i)和block(j)之间的状态转变（i = j -1）。SYNC_STATE_GET_DELTAS 默认Ledger会包含500个transition deltas。delta(j)表示block(i)和block(j)之间的状态转变（i = j -1）。
Consensus framework会将接收到的CHAIN_TRANSACTION转变成CONSENSUS，然后广播给所有的VP节点。
在fabric中的交易有三种：Deploy, Invoke 和 Query。Deploy将指定的chaincode安装到chain上，Invoke和Query会调用已经部署好的chaincode的函数。
Ledger主要包含两块：blockchain和world state。blockchain就是一系列连在一起的block，用来记录历史交易。world state是一个key-value数据库，当交易执行后，chaincode会将state存在里面。
blockchain是指由一些block连成的list，每一个block都包含上一个block的hash。一个block还会包含一些交易列表以及执行所有这些交易后world state的一个hash。
message Block {
version = 1;
google.protobuf.Timestamp timestamp = 2;
bytes transactionsHash = 3;
bytes stateHash = 4;
bytes previousBlockHash = 5;
bytes consensusMetadata = 6;
NonHashData nonHashData = 7;
}
message BlockTransactions {
repeated Transaction transactions = 1;
}那上一个block的hash是如何计算的呢：
用 protocol buffer 序列化block的信息
用 SHA3 SHAKE256 算法将序列化后的block信息哈希成一个512字节的输出
上面的数据结构中有一个 transactionHash， 它是transaction merkle tree的根节点（用默克尔树来描述这些交易）。
一个peer的world state是所有部署的chaincodes的状态（state）的集合。一个chaincode的状态由键值对（key-value）的集合来描述。我 们期望网络里的节点拥有一致的world state，所以会通过计算world state的 crypto-hash 来进行比较，但是将会消耗比较昂贵的算力，为此我们需要设计一个高效率的计算方法。比如引入Bucket-tree来实现world state的组织。
world state中的key的表示为{chaincodeID, ckey}，我们可以这样来描述key， key = chaincodeID+nil+cKey。
world state的key-value会存到一个hash表中，这个hash表有预先定义好数量（numBuckets）的buckets组成。一个 hash function 会来定义哪个桶包含哪个key。这些buckets都将作为merkle-tree的叶子节点，编号最小的bucket作为这个merkle-tree最 左面的叶子节点。倒数第二层的构建，从左开始每maxGroupingAtEachLevel（预先定义好数量）这么多的叶子节点为一组聚在一起，形成N 组，每一组都会插入一个节点作为所包含叶子节点的父节点，这样就形成了倒数第二层。要注意的是，最末层的父节点（就是刚刚描述的插入的节点）可能会有少于 maxGroupingAtEachLevel的孩子节点。按照这样的方法不断构建更高一层，直到根节点被构建出来。
举一个例子，{numBuckets=10009 and maxGroupingAtEachLevel=10}，它形成的tree的每一次包含的节点数目如下：
| Level | Number of nodes |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 2 |
| 2 | 11 |
| 3 | 101 |
| 4 | 1001 |
| 5 | 10009 |
consensus framework包含了三个package：consensus、controller和helper。
consensus.Communicator用来发送消息给其他的VP节点
onsensus.Executor用于交易的启动、执行和回滚，还有preview、commit
controller指定被VP节点使用的consensus plugin
helper用来帮助consensus plugin与stack交互，例如维护message handler
目前有两个consensus plugin：pbft和noops。
pbft是 微软论文PBFT共识算法的一个实现。
noops 用于开发和测试，它没有共识机制，但是会处理所有consensus message，所以如果要开发自己的consensus plugin，从它开始吧。
Implement SYNC_BLOCK_ADDED handler
我的一个同事实现了SYNC_BLOCK_ADDED消息的handler，这样在noops共识模式下，当一个block被加到（mined/added）ledger时，NVP节点就可以处理这条消息了，并将最新加入的block存在它自己的ledger中。
SYNC_BLOCK_ADDED message 对应的callback是beforeBlockAdded（core/peer/handler.go），官方代码如下：
func (d *Handler) beforeBlockAdded(e *fsm.Event) {
peerLogger.Debugf("Received message: %s", e.Event)
msg, ok := e.Args[0].(*pb.Message)
if !ok {
e.Cancel(fmt.Errorf("Received unexpected message type"))
return
}
// Add the block and any delta state to the ledger
_ = msg
}这里并没有去获取和处理block的信息，我们需要加入如下：+ if ValidatorEnabled() {
+ e.Cancel(fmt.Errorf("VP shouldn't receive SYNC_BLOCK_ADDED"))
+ return
+ }
// Add the block and any delta state to the ledger
- _ = msg
+ blockState := &pb.BlockState{}
+ err := proto.Unmarshal(msg.Payload, blockState)
+ if err != nil {
+ e.Cancel(fmt.Errorf("Error unmarshalling BlockState: %s", err))
+ return
+ }
+ coord := d.Coordinator
+ blockHeight := coord.GetBlockchainSize()
+ if blockHeight <= 0 {
+ e.Cancel(fmt.Errorf("No genesis block is made"))
+ return
+ }
+ curBlock, err := coord.GetBlockByNumber(blockHeight -1)
+ if err != nil {
+ e.Cancel(fmt.Errorf("Error fetching block #%d, %s", blockHeight -1, err))
+ return
+ }
+ hash, err := curBlock.GetHash()
+ if err != nil {
+ e.Cancel(fmt.Errorf("Error hashing latest block"))
+ return
+ }
+ if bytes.Compare(hash, blockState.Block.PreviousBlockHash) != 0 {
+ e.Cancel(fmt.Errorf("PreviousBlockHash of received block doesnot match hash of current block"))
+ return
+ }
+ coord.PutBlock(blockHeight, blockState.Block)
+ delta := &statemgmt.StateDelta{}
+ if err := delta.Unmarshal(blockState.StateDelta); nil != err {
+ e.Cancel(fmt.Errorf("Received a corrupt state delta"))
+ return
+ }
+ coord.ApplyStateDelta(msg, delta)
+ if coord.CommitStateDelta(msg) != nil {
+ e.Cancel(fmt.Errorf("Played state forward, hashes matched, but failed to commit, invalidated state"))
+ return
+ }
+ peerLogger.Infof("Blockchain height grows into %d", coord.GetBlockchainSize())Enable statetransfer for HELLO message
我们还发现当一个NVP节点刚加入网络时，它会发送一个DISC_HELLO message，随后从其他节点接收一个包含那个节点的blockchain信息的DISC_HELLO message，不过官方代码并没有给出NVP依据这些返回信息同步自己状态的实现。NVP正在网络中实施自己的状态同步时，一个新的block被 mine，NVP却不能把这个新的block加入到自己的chain中。所以目前就出现了一个棘手的情况：当新的NVP节点刚加入网络时，通过HELLO message获取其他节点的blockchain信息开始同步自己的状态，这肯定需要一定的时间来完成，但与此同时，网络里的交易还在继续，新的 block会被不断的mined，虽然NVP能接收到SYNC_BLOCK_ADDED，并拥有处理它的handler，但是这时候却不能将新的 block信息加入到自己的chain中，因为hash不匹配，毕竟NVP节点并没有完成一开始的同步。
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