基于Hyperledger Fabric的区块链应用系统云服务化

【摘要】：诞生于2009年的比特币,作为一种去中心化的点对点数字货币系统,近年来受到了广泛的关注。由于它天然的不可篡改、可追溯及多中心化的特性,作为其底层基础的区块链技术备受以金融领域为代表的各行业的青睐。目前主要的金融机构,IT公司,都在积极研究区块链技术,以期能够在金融科技这场革命中占有一席之地。然而在具体的应用落地过程中存在着下列的问题:1)基于Hyperleger fabric技术体系复杂,技术成熟度较低,需要对基于Hyperledger fabric开发的系统进行深入分析,判断如何实现一个商用的应用系统。同时Hyperledgerfabric应用系统实现较为困难,云服务化显得较为必要。2)区块链底层系统由于其多中心分布式的特性,系统的部分中小企业节点不具备相应的运维和部署技术能力,且目前fabric官方暂不提供多机部署,无法做到各节点真正归属于各业务方。同时fabric暂不提供可信文件存储服务,文件归属权难以解决。3)运行在区块链集群上的智能合约开发框架不成熟,耦合严重,系统实现上存在多层交互,开发调试步骤繁琐,企业预研成本较高。由于基于Hyperledger fabric开发的应用系统研究刚刚兴起,尚无较多成熟的系统经验可以参考与借鉴,本文结合自身于16年9月份起在北京某区块链初创公司的实习经验,重点阐述过往研发过程中所遇到上述问题,其贯穿于从不同的区块链技术解决方案选型到开发测试整个流程。论文主要完成以下三方面工作:(1)深入分析基于fabric的应用系统架构设计和存在的问题,并完成了 febric云服务化PaaS层、SaaS层的架构设计和功能模块设计。(2)实现了 PaaS层服务中关键的区块链集群编排服务,解决了区块链集群节点的多物理节点部署,做到各节点真正归宿于各业务方。同时在Paas层实现了可信文件存储模块,确保了各方的文件归属权。(3)借鉴模型驱动工程的理念,将传统的“智能合约-中台-前端”三层开发体系转换为“中台及智能合约模型-前端”两层开发体系。由中台开发人员编辑智能合约模型,再交由论文实现的自动代码生成工具自动转换为智能合约,最终一键化部署在区块链集群上进行运行。同时论文中实现了基于泛型的与区块链集群底层数据交互的通用API接口,向上层屏蔽底层数据存取细节。本文对部署在多台物理机上的fabric集群和可信文件存储模块分别进行了功能测试,同时对智能合约通用SDK、吞吐量和响应时间、稳定性进行了相关的测试。通过上述测试验证了系统设计的可行性,并展示出了当前区块链集群和通用SDK的性能指标,显示出主要的性能瓶颈和优化方向。对于准备基于Hyperledger fabric开发应用系统的初创企业,有一定的参考价值。