区块链概念详解系列二：什么是“联盟链”

区块链概念眼花缭乱。比如，在区块链文章里，常看到这样几个“链”：公有链、联盟链、私有链、侧链……你分得清吗？今天我们就来聊聊“联盟链”。

联盟链只针对特定某个群体的成员和有限的第三方，内部指定多个预选的节点为记账人，每个块的生成由所有的预选节点共同决定，其他接入节点可以参与交易，但不过问记账过程，其他第三方可以通过该区块链开放的API进行限定查询。为了获得更好的性能，联盟链对于共识或验证节点的配置和网络环境有一定要求。有了准入机制，可以使得交易性能更容易提高，避免由参次不齐的参与者产生的一些问题。

联盟链的产生

联盟区块链产生，可以从联盟链使用的群体了解，他们的主要群体是银行、保险、证券、商业协会、集团企业及上下游企业。区块链诞生于移动互联网时代，这些企业普遍己经IT化和互联网化，区块链对于进一步提升他们圈子的产业链条中的公证、结算清算业务和价值交换网络的效率很有帮助，但是在尝试使用现有区块链技术(如比特币代码家族和以太坊)发现，现有区块链的处理性能、隐私保护、合规性等都不能满足他们的业务需求;另一方面，他们意识到如果全面采用比特币的那一套完全公链的设计理念，会颠覆他们现有的商业模式和固有利益，且要负上很大的风险。于是他们开始改造适合他们的区块链体系，联盟链形态，更多是分布式账本(DSL)为主，区块链的分布式账本和分布式共识为他们解决了主要核心问题，即联盟中多个参与方交互的信任问题。

联盟链的优点

相比于公共区块链，联盟区块链和私有区块链在效率和灵活性上更有优势，主要体现为以下几点：

• 交易成本更便宜。交易只需被几个受信的高算力节点验证就可以了，而无需全网确认。

• 节点可以很好地连接，故障可以迅速通过人工干预来修复，并允许使用共识算法减少区块时间，从而更快完成交易。

• 如果读取权限受到限制，可以提供更好的隐私保护。

• 更灵活，如果需要的话，运行私有区块链的共同体或公司可以很容易地修改该区块链的规则，还原交易，修改余额等。

Hyperledger Fabric介绍

超级账本(Hyperledger)是 Linux 基金会于 2015 年发起的推进区块链数字技术和交易验证的开源项目，该项目的目标是推进区块链及分布式记账系统的跨行业发展与协作。目前该项目最著名的子项目是 Fabric，由 IBM 主导开发。按官方网站描述，Hyperledger Fabric 是分布式记账解决方案的平台，以模块化体系结构为基础，提供高度的弹性、灵活性和可扩展性。它旨在支持不同组件的可插拔实现，并适应整个经济生态系统中存在的复杂性。

Hyperledger Fabric 可以分为7层，分别是：存储层、数据层、通道层、网络层、共识层、合约层、应用层。其中存储层主要对账本和交易状态进行存储。账本状态存储在数据库中，存储的内容是所有交易过程中出现的键值对信息。比如，在交易处理过程中，调用链码执行交易可以改变状态数据。状态存储的数据库可以使用 LevelDB 或者 CouchDB。LevelDB 是系统默认的内置的数据库，CouchDB 是可选的第三方数据库。区块链的账本则在文件系统中保存。

1. 数据层主要由交易(Transaction)、状态(State)和账本(Ledger)三部分组成。

2.  通道层指的是通道 (Channel)，通道是一种 Hyperledger Fabric 数据隔离机制，用于保证交易信息只有交易参与方可见。每个通道都是一个独立的区块链，因此多个用户可以共用同一个区块链系统，而不用担心信息泄漏问题。

3. 网络层用于给区块链网络中各个通信节点提供 P2P 网络支持，是保障区块链账本一致性的基础服务之一。

在 Hyperledger Fabric 中，Node是区块链的通信实体。Node 仅仅是一个逻辑上的功能，多个不同类型的 Node 可以运行在同一个物理服务器中。Node 有三种类型，分别是客户端、peers 节点和 Ordering Service。

其中，客户端用于把用户的交易请求发送到区块链网络中。

peers 节点负责维护区块链账本，peers 节点可以分为 endoring peers 和 committing peers 两种。endoring peers 为交易作认证，认证的逻辑包含验证交易的有效性，并对交易进行签名；committing peers 接收打包好的区块，并写入区块链中。与 Node 类似，peers节点也是逻辑概念，endoring peers 和 committing peers 可以同时部署在一台物理机上。

Ordering Service 会接收交易信息，并将其排序后打包成区块，然后，写入区块链中，最后将结果返回给 committing peers。

• 共识层基于 Kafka、SBTF 等共识算法实现。Hyperledger Fabric 利用 Kafka 对交易信息进行排序处理，提供高吞吐、低延时的处理能力，并且在集群内部支持节点故障容错。相比于 Kafka，SBFT(简单拜占庭算法)能提供更加可靠的排序算法，包括容忍节点故障以及一定数量的恶意节点。

• 合约层是 Hyperledger Fabric 的智能合约层 Blockchain，Blockchain 默认由 Go 语言实现。Blockchain 运行的程序叫作链码，持有状态和账本数据，并负责执行交易。在Hyperledger Fabric 中，只有被认可的交易才能被提交。而交易是对链码上的操作的调用，因此链码是核心内容。同时还有一类称之为系统链码的特殊链码，用于管理函数和参数。

• 应用层是 Hyperledger Fabric 的各个应用程序。

此外，既然是联盟链，在 Hyperledger Fabric中 还有一个模块专门用于对联盟内的成员进行管理，即 Membership Service Provider(MSP)，MSP 用于管理成员认证信息，为客户端和 peers 节点提供成员授权服务。

以超级账本Hyperledger Fabric为代表的联盟链平台开源社区生态体系。其目标是完全面向企业级应用场景的许可区块链（Permissioned Chain），用以解决多个弱信任企业主体之间的信任问题，以降低企业间复杂繁琐业务流程带来的信任成本，实现在可控主体范围内共享敏感数据，从而有效提升企业主体之间大规模协作活动的效率。

Hyperledger Fabric开源社区提供带有身份权限认证的商用区块链平台，采用模块化插件的灵活设计架构，避免了比特币类公链平台与以太坊类公链平台交易效率低下、缺乏完善的身份认证模块等问题，能够广泛应用于金融资产存管、供应链、共享经济等领域。自2015年底开源以来发展迅速，已经成为主流的联盟链开源平台。另外，值得注意的是，企业以太坊联盟（Enterprise Ethereum Alliance，EEA）、蚂蚁金服、腾讯、百度、BCOS（由微众银行、万向、矩阵元共同发布的开源联盟链平台）、众安、趣链、CITA（秘猿科技）等都是其潜在的竞争对手或产品。企业级BaaS（Blockchain as a Service）平台作为基础设施服务亦是未来国际企业市场的竞争焦点，国际巨头IBM、微软等已经在此领域深耕发力多年，以实现高效动态的部署跨域区块链网络的能力，从而提供高质量的商用企业级服务。