今天给大家聊到了quorum区块链踢出,以及quorum区块链平台搭建相关的内容,在此希望可以让网友有所了解,最后记得收藏本站。
2021全球数字货币排名前50名
日前quorum区块链踢出,福布斯中国发布了2021年全球区块链50强。从2021年全球区块链50强分布地区来看,有12家上榜者来自非洲、亚洲、中东、拉美等地方。值得一提quorum区块链踢出的是,非洲、印度、中东的企业首次登陆福布斯全球区块链50强榜,如南非的Sappi、印度的TechMahindra、以及沙特阿美。
中国上榜的企业有蚂蚁、百度、中国建设银行、中国工商银行、平安集团和腾讯。中国政府支持区块链技术,数字人民币的研发正处于收官阶段。其中,蚂蚁集团坐拥蚂蚁链、超级账本Fabric、Quorum等区块链平台位居第二名quorum区块链踢出;百度及其金融科技公司度小满金融推出了20多种区块链解决方案,凭借着百度超级链、超级账本Fabric等区块链平台紧随其后,位居第三名
央行数字货币结合了传统货币的安全性与电子支付的可控性、便捷性,是金融数字化时代最优的解决方案
■随着相关金融监管政策与法规逐步完善,以及央行的推广提速,数字人民币全面落地的时机已经基本成熟
■支付硬件市场、银行IT升级改造市场、数字人民币的推广与场景服务公司有望最先受益
在此背景下,人民银行从2014年起开始研究法定数字货币,在2016年搭建了中国第一代央行数字货币原型,同时提出M0定位、双层运营体系、可控匿名等基本特征。2019年末,数字人民币开始试点,目前包括十个城市及2022北京冬奥会场景。部分城市还推出了数字人民币绿色出行、低碳红包等使用场景。
2021年7月,人民银行发布了数字人民币白皮书。截至2021年10月22日,quorum区块链踢出我国已经累计开立数字人民币个人钱包1.4亿个,企业钱包1000万个,累计交易笔数1.5亿笔,交易额接近620亿元。此外,当前数字人民币试点场景已超过350万个。
随着相关金融监管政策与法规逐步完善,以及央行数字人民币的推广提速,数字人民币全面落地的时机已经基本成熟,多家机构预计,落地时点也日益临近。而最近人民银行党委会议中关于中央经济工作会议“稳妥有序推进数字人民币研发”的定调,更是直接点燃了二级市场对相关概念板块的炒作热情
Quorum介绍(一):Quorum整体结构概述
一句话概括,就是企业级以太坊模型。与传统的以太坊模型不同,Quorum既然是企业级应用,那么准入门槛、共识处理以及交易的安全机制上一定与传统的公链模型不同。稍后我们也将从以下几个方面详细介绍Quorum的结构模型和核心功能特色。
Quorum本身支持两种交易状态
两种交易核心不同就是内容是否加密。为了区别两种交易的类型,Quorum在每笔交易的签名中设置了一个特殊的value值,当签名中的value值为27或28时,表示这是一笔公开交易,如果是37或者38则是一笔私密交易。私密交易的内容会被加密,只有具有解密能力的节点才能获得具体的交易内容。
所以最终每个节点会有两套账本:一个是所有人都一样的公有账本,另一个是自己本地存储的私有账本。
所以Quorum的账本状态改变机制 允许以下几种情况的调用
s 表示交易发起者,(X) 表示私密, X表示公开
上述公式可以翻译为:
Quorum 不允许以下两种情况的调用
Quorum具体的状态状态校验(世界状态)可以调用RPC方法 eth_storageRoot(address[, blockNumber]) - hash
Quorum核心分为两大块:Node节点和隐私管理。
Quorum节点本身是一个轻量版的Geth。沿用Geth可以发挥以太坊社区原有的研发优势,因此Quorum会随着Geth未来的版本更新而更新。
Quorum节点基于Geth做了一下改动:
Constellation和Tessera(以下简称CT)是一种用Java和Haskell实现的安全传输信息模型,他们的作用就像是网络中的信息传输代理(MTA, Message Transfer Agent)所有消息的传输都通过会话信息秘钥进行加密
CT其实是一种多方参与网络中实现个人消息加密的常用组件,在许多应用中都很常见,并不是区块链领域专有技术(笔者注,其实区块链本身就是各种技术的大杂烩,我们很难专门找到一门技术,说它就是区块链 )。CT主要包括两个子模块:
交易管理模块主要负责交易的隐私,包括存储私密交易数据、控制私密交易的访问、与其他参与者的交易管理器进行私密交易载荷的交换。Transaction Manager 本身并不涉及任何私钥和私钥的使用,所有数字加密模块的功能都由The Enclave来完成。
Transaction Manager属于静态/Restful模组,能够非常容易的被加载。
分布式账本协议通常都会涉及交易验证、参与者授权、历史信息存储(通过hash链)等。为了在加密这一方面实现平行操作的性能扩展和,所有公私钥生成、数据的加密/解密都由Enclave模块完成。
Quorum介绍(二):Quorum共识
我们知道,公共区块链是一个开放的社区,任何人都能够成为一个节点加入网络,在网络中计算,提交交易到链上等,因此公链是没有信任基础的,所以公链的共识第一要义就是证明交易的合法性和真实性,防止恶意成员的捣乱,效率不是第一要义。
与公链的环境不同,有准入门槛的企业链或者联盟链链上的所有成员在加入时实际上是已经获得了某些认可和许可的,因此企业链/联盟链上的成员是有一定信任基础的。在企业级链上我们没有必要使用POW或者POS这种浪费算力或者低效的交易共识。
Quorum提供了多种共识供用户采用:
在讲Raft前,有必要提一下Paxos算法,Paxos算法是Leslie Lamport于1990年提出的基于消息传递的一致性算法。然而,由于算法难以理解,刚开始并没有得到很多人的重视。其后,作者在八年后,也就是1998年在ACM上正式发表,然而由于算法难以理解还是没有得到重视。而作者之后用更容易接受的方法重新发表了一篇论文《Paxos Made Simple》。
可见,Paxos算法是有多难理解,即便现在放到很多高校,依然很多学生、教授都反馈Paxos算法难以理解。同时,Paxos算法在实际应用实现的时候也是比较困难的。这也是为什么会有后来Raft算法的提出。
Raft是实现分布式共识的一种算法,主要用来管理日志复制的一致性。它和Paxos的功能是一样,但是相比于Paxos,Raft算法更容易理解、也更容易应用到实际的系统当中。而Raft算法也是联盟链采用比较多的共识算法。
Raft一共有三种角色状态:
每个节点上都有一个倒计时器 (Election Timeout),时间随机在 150ms 到 300ms 之间。有几种情况会重设 Timeout:
在分布式系统中,“时间同步”是一个很大的难题,因为每个机器可能由于所处的地理位置、机器环境等因素会不同程度造成时钟不一致,但是为了识别“过期信息”,时间信息必不可少。
Raft算法中就采用任期(Term)的概念,将时间切分为一个个的Term(同时每个节点自身也会本地维护currentTerm),可以认为是逻辑上的时间,如下图。
每一任期的开始都是一次领导人选举,一个或多个候选人(Candidate)会尝试成为领导(Leader)。如果一个人赢得选举,就会在该任期(Term)内剩余的时间担任领导人。在某些情况下,选票可能会被评分,有可能没有选出领导人(如t3),那么,将会开始另一任期,并且立刻开始下一次选举。Raft 算法保证在给定的一个任期最少要有一个领导人。
特殊情况的处理
在以太坊中节点本身并没有角色,因此在使用Raft共识时,我们称leader节点为挖矿节点:
Raft共识机制本身保证了同一时间点最多只有一个leader,因此用在以太坊模型下也只会有一个出块者,避免了同时出块或者算力浪费的情况。
在单笔交易(transaction)层级Quorum依然沿用了Ethereum的p2p传输机制,只有在块(block)层级才会使用Raft的传输机制。
其中需要注意到一点,在以太坊中一个节点收到块以后就会立刻记账,而在Quorum模型中,一个块的记录必须遵从Raft协议,每个节点从leader处收到块以后必须报告给leader确认收到以后,再由leader通知各个节点进行数据提交(记录)
在Quorum模型中新块的信息是很有可能和已有块的header信息不符的,最容易发生这种情况的就是选举人更替(挖矿节点更替),具体描述如下:
假设有两个节点,node1和node2,node1是现有的leader,现有链的最新区块是0xbeda,它的父区块是0xacaa
对块“Extends”或者“No-op”的标记是在更上层完成的,并不由raft本身log记录机制实现。因为在raft内部,信息并不分为有效或无效,只有在区块链层面才会有有效区块和无效区块的含义。
需要注意的是,Quorum的这种记账机制和本身Ethereum的LVC(最长链机制)是完全不一样的
Quorum的出块频率默认是50ms一个块,可以通过 --raftblocktime 参数进行设置
投机性出块并不是以太坊Raft共识严格必须的核心机制之一,但是是提高出块效率的有效方式。
一个块从产生到实际被记录账本,走完整个raft流程实际上是需要耗费一定时间的。如果我们在上一个块被计入账本之后才开始产生下一个块,那么一笔交易想要成功被记录需要耗费较多的时间。
而在投机性(speculative minting)出块中,我们允许一个新块在它的父块被记录之前就产生。依次类推,在一段时间内,实际上会产生“投机链(speculative chain)”,在祖先块没有被记录进账本之前,一个一个新块已经依据先后关系组成了一条临时链片段,等待被记录。
对于已经被记录进投机块的交易,我们会在交易池中标记为“proposed transaction”
在之前我们说过,raft机制中是存在两个挖矿节点比赛出块和记账的可能的,因此,一条 speculative chain 中间的某一个块很有可能不会被记录到账本中。在这种情况下我们也会把交易池中的交易状态修改回来。( InvalidRaftOrdering event)
目前,Quorum并没有对speculative chain的长度做限制,但在它的未来规划中有讲这一点作为一个性能优化项加入开发进程,最后能够让一个挖矿节点即使在raft共识层没有连接上,它也可以离线一直出块,产生自己的speculative chain。
一条speculative chain有以下几个部分构成:
在块传输上我们使用etcd Raft默认的http传输,当然使用Ethereum的p2p传输也是可以的,但是Quorum团队在测试阶段发现,高负载的状态下,ETH p2p的性能没有raft p2p性能好。
Quorum使用50400端口作为Raft 传输层的默认监听端口,也可以通过 --raftport 参数自行设置。
一个集群默认的最大节点个数是25,可以通过 --maxpeers N 来设置,N是你的最大节点个数。
Quorum的IBFT其实就是PBFT,只不过摩根大通把它自己实现的PBFT叫做IBFT,所以IBFT的基本原理与PBFT是一样的,所不同的是,IBFT中把出块和共识的三阶段结合在了一起。
Istanbul BFT修改自PBFT算法,包括三个阶段: PRE-PREPARE 、 PREPARE 以及 COMMIT 。在 N 个节点的网络中,这个算法可以最多容忍 F 个出错节点,其中 N=3F+1 。
Istanbul BFT算法中的区块是确定的,意味着链没有分叉并且合法的区块一定是在链中。为了防止一个恶意节点生成不同的链,在把区块插入进链 之前 ,每一个validator必须把 2F + 1 个 COMMIT 签名放进区块头的 extraData 字段。因此,区块是可以自我验证的(因为有签名)并且轻客户端也支持。
然而动态的 extraData 也会造成区块的hash计算问题。因为一个区块可以被不同的validator验证,所以会有不同的签名,所以同一个区块会有不同的hash。解决的方案是,计算区块hash的时候把 COMMIT 签名排除在外。因此我们任然可以在保证block hash一致性的同时进行共识验证。
由于Ethereum POA共识在网上已经有大量介绍,笔者这里就不多做详细介绍,只对重要特点和POA的工作流程做大致梳理和介绍
区块链之联盟链(三) 认识Fabric
Fabric 是超级账本联盟推出的核心区块链框架,它适合在复杂的企业内和企业间搭建联盟链。根据超级账本联盟的目标, Fabric 被建设为一个模块化的、支持可插拔组件的基础联盟链框架。;
与以太坊系的Quorum不同,Fabric从一开始就只考虑企业间的应用。其独有的channel概念,将企业根据业务目的不同以不同的子网连接起来, 每一个子网对应一个channel,而每个channel有自己独立的区块链。而Quorum很显然是只有一个公网(所有企业节点都加入进去),企业与企业间的私有业务是通过Private Manager 完成的。
理解channel的最简单方法就是,将它类比为一个消息服务提供的Topic,实际上Fabic最早就是基于Kafka 的分布式消息服务来实现。
在Fabric网络中,一个企业可以有一个或多个节点加入整个联盟链;一个企业可以加入1个或者多个Channel(子网); 一个节点可以加入1个或者多个channel。每个channel构成一个子网,所以Fabric 是 一种由子网组成的网络。
那么Fabric是怎么实现智能合约的执行和完成业务上链(将事务结果记录在区块链里)的呢?
与其它框架不同, Fabric 将整个过程分成了三个阶段:
业务背书阶段 : 客户的请求发送的背书节点,通过智能合约完成业务的计算(但不更新状态),并完成背书;将背书结果返回个客户端。
业务的排序阶段 : 客户端将背书结果通过Channel被发送到排序节点(orderer),在排序节点完成事务的排序,并打包到block里,最后下发给所有连接到channel的节点。
业务验证并写入账本阶段 : 通过Gossip 网络,所有Channel的节点都会接收到新的block,节点会验证block中的每一个事务,确定是否有效:有效地将会跟新world state,无效的将会标志为“无效”,不会更新World state,但整个block会被完整的加入到帐本中(包括无效的事务)。
根据以上的描述,Fabric 节点实际可以分为 ,普通节点和Order节点:
Peer, 普通节点, 完成背书(包括只能合约的执行)和验证.
orderer, 排序节点,完成排序。
加入orderer节点的Fabric网络可以被描述如下:
每一个Channel,都定义了所有属于channel的节点,但是并不需要所有节点都连接到Orderer 节点(节点间可以通过gossip 协议通讯来传播私有数据或事务).
在区块链中,共识是区块链的基础。与公有链不同,联盟链的共识要求所有加入账本的事务是确定的、最终的,也就是不可以有分叉,区块与区块间的顺序是一定的,只存在唯一条链。在Fabric 中,这个客观需求正是由排序实现的,所有的事务将被提交给orderer节点获得确定的顺序,并最终打包成block进入帐本。 Fabric 从1.4.1开始支持基于Raft实现排序服务, 可以认为基于Raft实现共识。
基于RAFT的排序服务相对于早期的Kafka 具有更好的分布性,配置更加简单,是联盟链里常用的一个常用的达成共识的算法,Quorum就 默认使用RAFT作为共识层。简单的说,RAFT是一个leader和follower的模式, 所有加入RAFT网络的节点,任意时候都有一个leader, 只有这个leader有权决定事务的顺序,并打包成Block,其它节点只能作为follower提交事务和同步block。
基于FAFT网络,每个企业可以有一个或多个节点参与到Orderer中去。在Frabric中企业间的网络连接可以变化成如下形式:
区块链的使用用户在以太网中被称作EOA(External of Account), EOA的载体是钱包。我们沿用这个概念,来看看Fabric是如何实现用户和发起事务的。Fabric中EOA是一个CA中心发布的certificate(x.509),一个Certificate代表一个Identity(这与以太坊还是有很大区别的, 以太坊中一个EOA其实是一个hash地址),EOA能够参与的channel以及被授权的操作是有channel的MSP( Membership Service Provider)决定的(如下图)。
注:certificate 是一种密码学上验证身份的通用做法; certificate包含了个人的信息,公钥以及发布这个certificate的CA的签名。验证方只需要拥有这个CA的证书(包含CA的公钥),就可以验证这个签名是否正确,certificate的内容是否有篡改。简单的说,通过CA和Certificate,我们可以获得一个可验证的的身份和信任链。
如上图,fabric中通要使用Wallet作为EOA的载体,一个Wallet中可以包含多个Identity(x.509 certificate)。 Identity 通过 CA提供的信任链来验证正确性。
验证了身份之后, Fabric 通过MSP在区块链网络中解决该身份是否代表组织的成员和在组织内具有什么角色。例如,channel首先会验证当前用户Identity是否是有效地身份,然后通过MSP查看其所处的企业和具有的角色,最终确定该用户是否有权执行操作。
可以说,Fabric的访问控制是通过MSP来完成的。在每一个需要访问控制的地方都需要定义一个MSP。 例如,每个channel都定义一个MSP,这个MSP规定了在channel范围内资源的访问权限。 MSP 是Fabric里一个晦涩难懂的概念,也是其赋予企业间安全访问的基础。
前文提到, Fabric 将业务处理和上网分成了三个部分, 背书,排序,验证后加入账本。
其中背书是Fabric执行智能合约的阶段。以太坊中,智能合约是在EVM中执行的,有多种语言支持。 在Fabric,智能合约被称为chaincode: 一个chaincode 可以理解为是智能合约的容器,可以包含一个或多个智能合约, 不用于EVM, chaincode是在 JVM 或NodeJS中执行。
客户应用程序通过智能合约来访问账本,每一个可访问的智能合约都被安装在客户端可以访问的节点上,并被定义在channel里。(有只能合约的节点被称为背书节点,没有只能合约的节点被称未提交节点,提交节点只维护账本)
客户应用提交一个交易请求, 请求到达背书节点, 背书节点首先会验证客户的签名,确保客户的身份有权执行本次交易,接着执行交易提及的智能合约(chaincode),并生成一个背书响应(或者叫做交易提案,tran-proposal)。这个背书响应中通常包含World state 的读集合,写集合, 以及节点对本次交易的签名。这里与以太坊系联盟链最主要的不同是: 背书阶段只模拟交易,并不真正更新交易结果。 而真正更新交易在第三阶段完成。背书节点最后将生成的背书响应fanhui给客户端, 智能合约部分的执行就结束了。
通常一个交易的执行需要多方的签名,所以客户端需要将一个交易发送给多个背书节点,这些背书节点的选择需要满足背书策略的要求。
下图是一个包含有客户、背书节点,提交节点的网络示意图。
根据Fabric官方的参考文档,客户交易的正果过程可使用下图描述。
如上图,从1到3,为背书阶段,4为排序阶段,4.1,4,2, 5为验证提交阶段。 参考 Frabic的节点 概念,可以了解更多在交易细节的概念。
总的来看, Fabric 更专注于企业间,通过上文,可以让大家对Fabric的基本构成与概念有一个总的了解。 Fabric本身并不神秘,都是使用的现有的企业间的技术。要更好的了解,建议参考阅读分布式消息系统和企业的安全基础设施(CA相关)的支持。与以太坊系联盟链实现比较, Fabric 的子网更概念对于复杂企业间应用适应更强,但是其复杂的安全考量,使得运营成本很高,另外,Fabric 使用Certificate做为用户身份,有很大的局限性,在新的2.0里,Fabric对于此处将有所改变。
下一篇,我们将来看看Sawtooth , 由Inter 提供的区块链框架。
区块链之联盟链(一) 认识以太坊
区块链之联盟链(二) 认识Quotum
区块链之联盟链(三) 认识Fabric
区块链之联盟链(四) 认识Sawtooth
写到这里,本文关于quorum区块链踢出和quorum区块链平台搭建的介绍到此为止了,如果能碰巧解决你现在面临的问题,如果你还想更加了解这方面的信息,记得收藏关注本站。
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