Fabric区块链通道更新Go开发包【fabric-config】

2021-11-19 01:18:38

在这个教程中，我们将介绍如何使用fabric-config库进行通道配置的更新。我们将提供一个基于fabric-config的示例程序，该程序可以更改HyperledgerFabric的块切割参数。此外,教程还包括如何开始使用fabric-config库和函数的指南，以便你可以在项目中快速增加通道配置功能。

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1、通道配置概述

Hyperledger Fabric网络由一些数据结构和过程构成，它们以及定义了如何与区块链网络进行交互。其中，数据结构包括组织、对等节点、身份凭证、排序节点和CA等。

标识数据结构及其相应过程（即用于网络交互的管理指令）的数据包含在通道配置中。这些配置又可以在已提交给通道帐本的区块中找到。因此，用于修改通道配置的过程称为配置更新事务。下面列举了有关通道配置更新的一些常见需求：

更新一个区块中可以包含的最大交易数量。
更新在第一个交易到达之后切割区块之前需要继续等待交易的时间。
更新Raft排序服务参数。
更新区块签名的有效性要求。
将新组织添加到已有的通道。
将新组织添加到已经建立的联盟。

2、更新通道配置

迄今为止，官方推荐的更新通道配置的方法还是使用configtxlator 和jq工具。使用这些工具更新通道配置时的步骤可以概括如下：

获取通道的最新配置区块。
将最新的配置区块从protobuf格式解码为JSON。
使用jq从JSON配置区块中删除不必要的元数据。
创建JSON配置区块的副本。
对复制的JSON配置区块进行相应的更新（例如，更新一个块允许的最大交易数）。
将JSON更新的配置区块重新编码为protobuf格式。
计算两个protobuf配置（即原始配置块和更新的配置块）之间的差异。这会生成包含增量配置的protobuf数据。
将增量数据解码回JSON。
将必要的头数据添加到JSON增量中，以便使用jq将其包装在信封消息中。
将JSON增量编码为protobuf。
签名配置更新交易。
通过对等节点将配置更新交易提交给排序服务。

尽管上述方法可行，但它非常繁琐且容易出错。例如，很容易忘记在解码最新的配置块后剥离头数据（步骤3）或将头数据添加到增量块（步骤9）。另外，第5步很容易搞砸。在使用文本编辑器（例如Visual Studio或Atom）或使用jq手动编辑JSON块时，可能会在JSON文档的错误部分进行修改从而引入错误。另外，理想情况下，在对JSON块进行任何更改之前，你应该对JSON模式有透彻的了解，但现实情况是，并不是每个人都拥有这一知识。因此，我们希望有一种不易出错并且更加简单的更新信道配置的机制。更好的方案井盖使用类型安全且经过编译的语言，例如Go。在下一节中，我们将介绍这种新机制。

值得一提的是，我们鼓励用户使用下面详细介绍的config更新过程来开发自己的工具，并最终弃用configtxlator工具。这也是为什么你应该开始熟悉用于更新通道配置的最新机制的另一个原因。

注意：提供使用configtxlator和jq工具的底层详细信息和说明超出了本文的范围。有关此操作的完整详细信息，请参见更新通道配置。

3、使用fabric-config库编辑通道配置

3.1 引入fabric-config库

Hyperledger fabric-config库引入了一种用于生成配置交易更新的替代方法，该方法消除了前面描述的手动JSON解析过程中所需的许多繁琐且容易出错的步骤。fabric-config库被设计为独立的库，它支持生成诸如应用程序和系统信道创建、通道配置更新操作等，并将背书签名附加到交易信封消息。
fabric-config库是用Go编写的，并提供了丰富的API 用于修改所提供的配置交易，以及计算现有配置和所需更新之间的增量（类似于configtxlator工具的功能）。

3.2 使用fabric-config库更新通道配置

请注意，fabric-config库不包含获取配置块的功能，你可以自己决定如何获取配置块以及如何向网络提交配置更新交易。例如，你可以选择使用Fabric Peer CLI（Hyperledger Fabric二进制文件的一部分）
从通道中获取最新的配置块。如果你正在利用IBM区块链平台，那么还可以利用Ansible的IBM区块链
平台集合从通道中获取最新的配置块。

从相应的通道中获取最新的配置块后，可以使用Go语言编写如下代码，将该配置块读入内存：

import (
...
    cb "github.com/hyperledger/fabric-protos-go/common"
...
)

func getConfigFromBlock(blockPath string) *cb.Config {
    blockBin, err := ioutil.ReadFile(blockPath)
    if err != nil {
        panic(err)
    }    
    
    block := &cb.Block {}
    err = proto.Unmarshal(blockBin, block)
    if err != nil {
        panic(err)
    }    
    
    blockDataEnvelope := &cb.Envelope {}
    err = proto.Unmarshal(block.Data.Data[0], blockDataEnvelope)
    if err != nil {
        panic(err)
    }    
    
    blockDataPayload := &cb.Payload {}
    err = proto.Unmarshal(blockDataEnvelope.Payload, blockDataPayload)
    if err != nil {
        panic(err)
    }    
    
    config := &cb.ConfigEnvelope {}
    err = proto.Unmarshal(blockDataPayload.Data, config)
    if err != nil {
        panic(err)
    }    return config.Config
}

getConfigFromBlock()函数从指定的路径读取先前获取的块，并返回指向该Config结构实例的指针。上面的函数是完全通用的，这意味着无论你打算进行什么配置更新，都可以在代码中使用此函数来读取配置块。注意，Config实例封装了配置块中包含的数据，格式为配置交易protobuf类型。另外，请注意，这个Config不是fabric-config库中定义的结构。Configprotobuf是在fabric-protos-go模块中定义的。

将配置块读入内存后，就可以创建ConfigTx实例了，如下所示：

import (
...
    "github.com/hyperledger/fabric-config/configtx"
...
)
...
    baseConfig := getConfigFromBlock(blockPath)
    configTx := configtx.New(baseConfig)
...

configtx.New()函数返回ConfigTx结构的实例，该实例在fabric-config库中定义。ConfigTx实例是应用程序代码用于对配置块进行必要更新的主要入口点。请注意，要获取ConfigTx实例，你需要提供使用getConfigFromBlock()方法读取的配置交易protobuf结构作为参数。现在让我们展示如何利用ConfigTx结构来对配置块进行一些更新。具体来说，我们将更改以下块切割参数：

absolute_max_bytes：块最大字节数，即任何区块都不应大于absolute_max_bytes。
max_message_count：区块可以包含的最大交易数，即一个区块的交易数不应超过max_message_count。
preferred_max_bytes：块的首选大小，即如果可以在preferred_max_bytes下构造一个块，则将尽早切割一个块，大于该尺寸的交易将出现在另一个块中。
batch_timeout：在第一个交易到达之后，在切割区块之前需要等待其他交易的时间。

注意：如果需要有关上述块切割参数的更多详细信息，请参阅Hyperledger Fabric官方文档中的更新通道配置部分。

现在让我们定义一组变量来捕获上述参数：

var (
    batchSizeMaxMessage uint32
    batchSizeAbsoluteMax uint32
    batchSizePreferredMax uint32
    batchTimeout uint32
)

在代码中，你可以为这些变量分别赋值。例如，可以从属性文件中读取它们，也可以将这些值作为运行时参数传递给程序。无论如何向应用程序提供此类值，读取后就可以将它们分配给以下变量：

batchSizeMaxMessage = ...
batchSizeAbsoluteMax = ...
batchSizePreferredMax = ...
batchTimeout = ...

完成此操作后，就可以继续使用fabric-config库中的以下API方法来更新配置块：

// Obtain OrdererGroup instance from ConfigTx instance
ordererGrp := configTx.Orderer()

// Use setter methods in the OrdererGroup instance to make configuration changes
ordererGrp.SetBatchTimeout(time.Second * time.Duration(batchTimeout))

ordererGrp.BatchSize().SetAbsoluteMaxBytes(batchSizeAbsoluteMax)

ordererGrp.BatchSize().SetMaxMessageCount(batchSizeMaxMessage)

ordererGrp.BatchSize().SetPreferredMaxBytes(batchSizePreferredMax)

对块进行配置更新后，即可计算这些更改的增量：

var (
    channelName string
)
...
configUpdateBytes, err := configTx.ComputeMarshaledUpdate(channelName)
...

在计算完增量之后，下一个可选的步骤是签名要进行的区块更新。在这样做之前，让我们介绍下如何使用getSigningIdentity()函数来解析从本地MSP图区的身份信息：

func getSigningIdentity(sigIDPath string) *configtx.SigningIdentity {
    // Read certificate, private key and MSP ID from sigIDPath
    var (
        certificate *x509.Certificate
        privKey     crypto.PrivateKey
        mspID       string
        err         error
    )    
    
    mspUser := filepath.Base(sigIDPath)

    certificate, err = readCertificate(filepath.Join(sigIDPath, "msp", "signcerts", fmt.Sprintf("%s-cert.pem", mspUser)))
    if err != nil {
        panic(err)
    }    
    
    privKey, err = readPrivKey(filepath.Join(sigIDPath, "msp", "keystore", "priv_sk"))
    if err != nil {
        panic(err)
    }    
    
    mspID = strings.Split(mspUser, "@")[1]    return &configtx.SigningIdentity{
        Certificate: certificate,
        PrivateKey: privKey,
        MSPID: mspID,
    }
}

以下是上述功能中使用的辅助方法。首先，让我们定义readCertificate()方法：

func readCertificate(certPath string) (*x509.Certificate, error) {
    certBytes, err := ioutil.ReadFile(certPath)
    if err != nil {
        return nil, err
    }    
    
    pemBlock, _ := pem.Decode(certBytes)
    if pemBlock == nil {
        return nil, fmt.Errorf("no PEM data found in cert[% x]", certBytes)
    }    
    
    return x509.ParseCertificate(pemBlock.Bytes)
}

然后定义readPrivKey()方法：

func readPrivKey(keyPath string) (crypto.PrivateKey, error) {
    privKeyBytes, err := ioutil.ReadFile(keyPath)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    
    pemBlock, _ := pem.Decode(privKeyBytes)
    if pemBlock == nil {
        return nil, fmt.Errorf("no PEM data found in private key[% x]", privKeyBytes)
    }    
    
    return x509.ParsePKCS8PrivateKey(pemBlock.Bytes)
}

就像getConfigFromBlock()方法一样，getSigningIdentity()也可用于任何类型的方案。因此，你可以将这个getSigningIdentity()功能添加到你的应用程序代码中并加以利用，而无需进行任何配置更新。getSigningIdentity()方法的唯一参数是指向MSP根文件夹的路径，该文件夹应具有一组子文件夹，其中包含MSP组织用户或管理员的相应证书和密钥。MSP根文件夹的名称应遵循以下命名约定：@。例如，由OrdererMSP标识的Orderer组织的Admin用户的身份材料应位于名为Admin@OrdererMSP的文件夹下。在子文件夹下找到的证书和密钥的名称应如下所示：

<enrollment_id>@<MSP ID>  // sigIDPath
└── msp   
    ├── admincerts
    │   │   // The public cert for the org administrator
    │   └── admin-cert.pem    
    ├── cacerts
    │   │   // The public cert for the root CA
    │   └── ca-cert.pem
    ├── tlscacerts
    │   │   // The public cert for the root TLS CA
    │   └── tlsca-cert.pem 
    ├── keystore
    │   │   // The private key for the identity
    │   └── priv_sk     
    └── signcerts
        │   // The public cert for the identity
        └── <enrollment_id>@<MSP ID>-cert.pem

如果你使用过cryptogen工具，那么上面显示的文件夹结构应该看起来很熟悉。

请注意，getSigningIdentity()方法返回指向configtx.SigningIdentity结构实例的指针，该实例也在fabric-config库中定义。

对于每个应该签名通道配置更新的身份，都应该调用getSigningIdentity()方法。可以将调用此方法返回的身份标识存储在数组中。一旦拥有用于签名配置更新的所有必需身份，就可以使用configtx.SigningIdentity结构的CreateConfigSignature()方法来创建相应的签名：

configSignatures := []*cb.ConfigSignature{}
...
signingIdentity := getSigningIdentity(pathToSigningIdentity)
...
configSignature, err := signingIdentity.CreateConfigSignature(configUpdateBytes)
...
configSignatures = append(configSignatures, configSignature)

CreateConfigSignature方法将我们之前通过调用ComputeMarshaledUpdate()函数计算出的增量作为参数，即configUpdateBytes。

生成必要的签名后，可以使用以下方法创建信封消息，其中包含配置更新以及签名：

env, err := configtx.NewEnvelope(configUpdateBytes, configSignatures...)

就像CreateConfigSignature, configUpdateBytes从ComputeMarshaledUpdate()函数调用中返回的配置增量一样，configSignatures数组则包含所有必要的签名（即，指向ConfigSignature结构实例的指针）。
对于我们在本文中讨论的示例情况（即，切割参数的更改），只需要订购服务组织的管理员的签名。

你可能还希望使用将交易提交到排序节点的身份对从NewEvelope()函数返回的信封消息进行签名。在我们的示例中，此身份也是排序服务机构的管理员。你还可以通过调用getSigningIdentity()方法来获得此标识实例，正如我们已经提到的，该方法返回该configtx.SigningIdentity结构的实例：

envelopeSigningIdentity := getSigningIdentity(pathToEnvelopeSigningIdentity)

err = envelopeSigningIdentity.SignEnvelope(env)

最后，我们将签名的信封写入文件系统：

envelopeBytes, err := proto.Marshal(env)
if err != nil {
    panic(err)
}
err = ioutil.WriteFile(outputPath, envelopeBytes, 0640)

现在，你有了一个配置更新交易，其中包含更改和[签名]，可以将其提交给网络进行处理！作为参考，下面是示例程序的完整源代码：

package main

import (
    "crypto"
    "crypto/x509"
    "encoding/pem"
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "path/filepath"
    "strings"
    "time"

    "github.com/golang/protobuf/proto"
    "github.com/hyperledger/fabric-config/configtx"
    cb "github.com/hyperledger/fabric-protos-go/common"
)

func main() {

    var (
        batchSizeMaxMessage           uint32
        batchSizeAbsoluteMax          uint32
        batchSizePreferredMax         uint32
        batchTimeout                  uint32
        blockPath                     string
        channelName                   string
        pathToSigningIdentity         string
        pathToEnvelopeSigningIdentity string
        outputPath                    string
    )

    // Update variables as needed for your use case
    batchSizeMaxMessage = 10
    batchSizeAbsoluteMax = 103809024
    batchSizePreferredMax = 524288
    batchTimeout = 4
    blockPath = "<blockPath>"
    channelName = "<channelName>"
    pathToSigningIdentity = "<pathToSigningIdentity>"
    pathToEnvelopeSigningIdentity = "<pathToEnvelopeSigningIdentity>"
    outputPath = "<outputPath>"

    // Read configuration block into memory
    baseConfig := getConfigFromBlock(blockPath)
    configTx := configtx.New(baseConfig)

    // Obtain OrdererGroup instance from ConfigTx instance
    ordererGrp := configTx.Orderer()
    // Use setter methods in the OrdererGroup instance to make configuration changes
    ordererGrp.SetBatchTimeout(time.Second * time.Duration(batchTimeout))
    ordererGrp.BatchSize().SetAbsoluteMaxBytes(batchSizeAbsoluteMax)
    ordererGrp.BatchSize().SetMaxMessageCount(batchSizeMaxMessage)
    ordererGrp.BatchSize().SetPreferredMaxBytes(batchSizePreferredMax)

    // Compute delta
    configUpdateBytes, err := configTx.ComputeMarshaledUpdate(channelName)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    // Attach signature
    signingIdentity := getSigningIdentity(pathToSigningIdentity)
    configSignature, err := signingIdentity.CreateConfigSignature(configUpdateBytes)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    // Create envelope
    env, err := configtx.NewEnvelope(configUpdateBytes, configSignature)

    // Sign envelope
    envelopeSigningIdentity := getSigningIdentity(pathToEnvelopeSigningIdentity)
    err = envelopeSigningIdentity.SignEnvelope(env)
    envelopeBytes, err := proto.Marshal(env)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    // Write envelope to file system
    err = ioutil.WriteFile(outputPath, envelopeBytes, 0640)
}

func getConfigFromBlock(blockPath string) *cb.Config {
    blockBin, err := ioutil.ReadFile(blockPath)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    block := &cb.Block{}
    err = proto.Unmarshal(blockBin, block)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    blockDataEnvelope := &cb.Envelope{}
    err = proto.Unmarshal(block.Data.Data[0], blockDataEnvelope)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    blockDataPayload := &cb.Payload{}
    err = proto.Unmarshal(blockDataEnvelope.Payload, blockDataPayload)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    config := &cb.ConfigEnvelope{}
    err = proto.Unmarshal(blockDataPayload.Data, config)
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    return config.Config
}

func getSigningIdentity(sigIDPath string) *configtx.SigningIdentity {
    // Read certificate, private key and MSP ID from sigIDPath
    var (
        certificate *x509.Certificate
        privKey     crypto.PrivateKey
        mspID       string
        err         error
    )
    mspUser := filepath.Base(sigIDPath)

    certificate, err = readCertificate(filepath.Join(sigIDPath, "msp", "signcerts", fmt.Sprintf("%s-cert.pem", mspUser)))
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    privKey, err = readPrivKey(filepath.Join(sigIDPath, "msp", "keystore", "priv_sk"))
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    mspID = strings.Split(mspUser, "@")[1]
    return &configtx.SigningIdentity{
        Certificate: certificate,
        PrivateKey:  privKey,
        MSPID:       mspID,
    }
}

func readCertificate(certPath string) (*x509.Certificate, error) {
    certBytes, err := ioutil.ReadFile(certPath)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    pemBlock, _ := pem.Decode(certBytes)
    if pemBlock == nil {
        return nil, fmt.Errorf("no PEM data found in cert[% x]", certBytes)
    }
    return x509.ParseCertificate(pemBlock.Bytes)
}

func readPrivKey(keyPath string) (crypto.PrivateKey, error) {
    privKeyBytes, err := ioutil.ReadFile(keyPath)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    pemBlock, _ := pem.Decode(privKeyBytes)
    if pemBlock == nil {
        return nil, fmt.Errorf("no PEM data found in private key[% x]", privKeyBytes)
    }
    return x509.ParsePKCS8PrivateKey(pemBlock.Bytes)
}

4、注意事项

尽管fabric-config库极大地改进了更新通道配置的过程，但是仍然需要考虑一些注意事项。

尽管您可以使用这个库来更新任何版本的Hyperledger Fabric的通道配置，但由于不支持某些被弃用的配置项，因此强烈建议你将其用于更新Hyperledger Fabric v2通道或迁移到Hyperledger Fabric v2。

由于fabric-config库是用Go语言编写的，因此该库只能由使用Go语言编写工具的开发者使用。可以通过创建通用工具（例如命令行界面）来避免这种情况，这些通用工具不直接嵌入目标应用程序中。这种方法将允许在外部使用该库来生成配置更新交易。或者，可以设置用Go语言编写的服务器，该服务器用于可从输入配置块生成配置交易更新的端点。

Hyperledger Fabric的现有用户可能已经有稳定的方法来更新配置交易。因此，他们可能不愿意修改现有的自动化过程。但是，随着在通道配置周围添加新功能，最终将难以维护当前的通道配置方法。无需手动更新零散的解决方法代码，使用此库将成为通过简单扩展来采用新功能的一致方法。

5、结论

如本文所示，Hyperledger fabric-config库提供了一种可靠的机制来生成配置更新交易，同时消除了手动进行此类更改时出现的机械步骤和易于出错的步骤。因此，fabric-config库使你能够以可靠且一致的方式自动执行配置更新交易。

尽管未在本教程中显示，fabric-config库还支持生成用于应用程序和系统通道创建的配置包络以及修改应用程序和通道功能。用Go语言编写的fabric-config库为此类操作提供了类型安全且经过编译的选项。

我们鼓励你查看fabric-config库的官方GoDoc 文档，以便熟悉其直观且易于使用的API，并查看其他示例和代码段。利用本文*享的指导和功能，你可以立即在下一个项目中利用fabric-config库！

原文链接：Hyperledger fabric-config 通道配置Go语言开发包 — 汇智网

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