Hyperledger Fabric的网络拓扑图与交易流程

1. Fabric中的四种节点

客户端节点

介于应用程序与底层之间，是两者之间交互的媒介节点。它不能独立存在，必须与Orderer节点与Peer节点建立连接，才可以发挥作用，比如连接到Orderer节点进行通道创建，连接到Peer节点进行交易模拟执行

Peer节点

Peer节点是一个统称，包含了Leader（主节点），Anchor（锚节点），Endorser（背书节点）以及Committer（记账节点）

Leader主节点连接到Orderer节点并与之通信，从Orderer节点获取区块，并通知给组织内部的其他节点，主节点可以通过自动选举产生。

Anchor锚节点是在通道上可以被所有其他Peer节点发现的节点，负责和其他组织通信，可以有多个。

Endorser背书节点，可以简单理解为担保，它就是为交易做担保的。Farbic中的共识的第一步，就是应用程序向背书节点发送一个交易提案，交易背书节点经过交易模拟执行以后，返回给应用程序背书结果以及签名。

Endorser背书节点不是一个固定的节点类型，是和智能合约绑定的。每一个智能合约在安装到区块链上的时候，都会设置其专有的背书策略，指定该智能合约的交易由哪些节点背书以后才是有效的。也就是说只有在Endorser背书节点上才会运行智能合约。

如果一个Peer节点不是某些背书策略里的一员，那么就是一个普通的Peer节点，也就是最后的Committer记账节点。

Committer记账节点，所有的Peer节点都是记账节点，无论它是否是Anchor锚节点还是Endorser背书节点。记账节点的主要功能是用于验证从Orderer节点接收到的区块，验证区块的有效性以及交易的有效性，验证完以后记录到本地的账本中。如果交易有效，同时更改区块链上的状态数据。

Peer节点的几种类型不是互相排斥的，一个节点可能同时是几种类型，也有可能只是Committer记账节点

Orderer节点

Orderer节点可以称之为排序节点，主要有两个功能

从全网的客户端节点接收交易，然后将交易按照一定的规则进行排序
将排序好的交易按照固定的时间间隔打包成区块，然后分发给其他组织的主节点

有两种常用类型的排序

solo，整个网络中只有一个排序节点，它收到的交易的顺序就是整个网络中的排好序的**交易顺序。整个模式仅仅适用于开发和测试时用，如果Orderer节点挂掉了，整个网络就是瘫痪的
kafka，将整个网络中的交易排序过程转交给了kafka集群，每一个Orderer节点都是kafka集群的生产者和消费者，生产者将从客户端节点接收到的交易转发给kafka集群，同时消费者中kafka集群里面获取交易，这样或得到的交易就已经是排好序的了

CA节点（可选）

证书颁发机构，鉴定一个区块链的身份是否是合法的，只有被认可的身份才能在区块链中进行交易。

可有选择官方的CA，也可以选择第三方CA，这样就没有CA节点。

2. Fabric的网络拓扑图

整体网络拓扑图如下

基本上包含了上述的所有节点。客户端有4条线与其他组件进行关联，代表不同的操作

注册登记，客户端向CA机构表名自己的身份，然后从CA机构获取相应的证书，用于后续的操作，比如交易提案，交易提交等等（图中的CA在区块链外，是一个第三方CA）
客户端向两个组织的背书节点发起交易提案请求，组织1与组织2是两个独立的组织，分别代表了一堆peer节点，可以认为是两个商业主体。两个组织相互独立并不会相互通信，他们共同的数据来源就是排序节点
排序节点两个功能都在图上显示出了，第一个是从客户端节点接收交易，然后将交易按照一定的规则进行排序，第二个是将排序好的交易按照固定的时间间隔打包成区块，然后分发给其他组织的主节点。这里用的是kafka排序

根据上述的网络拓扑图，就可以更好地理解Fabric的整体流程了。

3. Fabric交易的整体流程

客户端节点构造交易提案，选择背书节点提交。背书节点的选择是与智能合约相关的，智能合约在安装的时候必须指定背书节点。如果一个智能合约要求至少两个背书节点进行背书，那么客户端就必须将交易提案发到至少两个背书节点。如果因为网络问题，其中一个背书节点没有返回结果，那么就必须发给第三个背书节点，否则该笔交易就是无效的
背书节点模拟执行交易提案并生成签名。背书节点在收到交易提案以后，首先会做一些验证检查方面的工作，比如对交易提案的格式的验证，该交易提案以前是否被提交过，交易发送者的签名是否正确，以及发送者是否有权利去提交这笔交易等等。验证通过以后，背书节点会将交易发送给智能合约进行隔离执行，执行完以后，会返回执行结果，背书节点对结果进行签名（背书），随后返回给应用程序。这个过程是模拟执行的，并不会产生任何持久化操作
背书节点将结果返回给客户端。客户端收到以后，首先对消息进行验证，如果验证通过才会执行后续的操作。验证操作以后一般会有两种处理结果。如果该交易是一个查询交易，因为查询并不会对账本产生状态的影响，所以验证签名通过以后，客户单可能就会拿着返回值作为下一步业务逻辑判断的依据，可能会导致下一个交易的产生，而此时交易的流程就结束了
客户端提交交易，如果交易是一个写交易，且背书返回了，客户端就需要收集到足够多的背书结果，然后将交易提案，背书结果，再加上自己的签名合起来成为一个交易，然后将该交易发送给排序节点
排序节点对交易排序并做成区块
排序节点将区块打包并广播区块给组织中的主节点，这里使用的是gRPC通信
主节点保存区块，更新世界状态（世界状态代表了所有账本状态当前的值）。主节点在接收到区块以后，在记账的过程中会去验证该笔交易是否有效，如果无效就会被记录成无效交，不会更新状态数据库
主节点在组织内部通过gossip传递消息同步区块
记账节点保存区块，更新世界状态，与主节点做的类似