hyperledger fabric 实战开发——水产品溯源交易平台(一）

前言

在万字解析——区块链hyperledger fabric2.2部署实战教程中，我对fabric2.2官方文档的一个示例和两个实战项目进行了操作展示，现在我准备开发一个水产品溯源交易平台，在写下这句话前，我没有开发过任何一个实战的区块链项目，如果写的有不好和不对的地方，欢迎各位大佬指正！

环境准备

我在上一篇文章配环境为ubuntu20.04，这次我用另一台虚拟机ubuntu18.04重头配置一次开发环境，如果你的Ubuntu没有优化过，请查看本篇尾的虚拟机优化章节：
1.安装git

# 安装
sudo apt-get install git
# 若过程中遇到
#E: 无法获得锁 /var/lib/dpkg/lock-frontend - open (11: 资源暂时不可用)
#E: 无法获取 dpkg 前端锁 (/var/lib/dpkg/lock-frontend)，是否有其他进程正占用它？
# 请执行以下命令后，再安装
sudo rm /var/lib/dpkg/lock-frontend

2.安装curl

sudo apt-get install curl

3.安装docker

# 安装并检查版本
sudo apt-get -y install docker-compose
docker --version
docker-compose --version
# 提示，以后只要碰到docker有关的错误，先执行2.3.1步骤
#1.重启docker
sudo systemctl start docker
#设置系统启动时docker启动，可选
sudo systemctl enable docker
#2.将用户添加到docker组，确保在用户命令下可以执行
sudo gpasswd -a $USER docker
#3.更新用户组
newgrp docker   
# docker信息
docker info
# 测试docker，若报错详见文末附加问题1
docker run hello-world 

4.安装go
安装并解压

mkdir ~/download
cd ~/download

下载
建议下载1.13版的go，在进行测试前把go.mod改成 1.13 如图，这样三个示例，都能成功（ps：在版本上我至少折腾了有好几十个小时，血的教训！）

#wget https://studygolang.com/dl/golang/go1.14.linux-amd64.tar.gz
# 测试商业票据的时候要换成1.13版本，不知道为什么
wget https://studygolang.com/dl/golang/go1.13.linux-amd64.tar.gz
# 有解释是这个：您系统的 go 版本只需与 fabric-samples/asset-transfer-basic/chaincode-go/go.mod 中指定的版本匹配

解压

sudo tar -C /usr/local -xzf go1.13.linux-amd64.tar.gz
# sudo tar -C /usr/local -xzf go1.14.linux-amd64.tar.gz

创建go目录并配置环境：

mkdir $HOME/go
#用vi打开~./bashrc，配置环境变量
vi ~/.bashrc
# 在最下方插入
export GOROOT=/usr/local/go
export GOPATH=$HOME/go
export PATH=$PATH:$GOROOT/bin:$GOPATH/bin
#使配置的环境变量生效
source ~/.bashrc
#检查是否配置正确
go version
# 配置goproxy环境变量加速国内下载
go env -w  GOPROXY=https://goproxy.io

安装示例、二进制和 Docker 镜像
克隆 hyperledger/fabric-samples 仓库

mkdir -p $GOPATH/src/github.com/hyperledger
cd $GOPATH/src/github.com/hyperledger
# 获取fabric-samples源码
git clone https://github.com/hyperledger/fabric-samples.git
#选择适当的版本标签，进入目录，切换分支
cd fabric-samples
# 可自行选择版本
git checkout release-2.2
#查看版本
git branch

3.将指定版本的 Hyperledger Fabric 平台特定二进制文件和配置文件安装到 fabric-samples 下的 /bin和 /config 目录中，下载指定版本的 Hyperledger Fabric docker 镜像
先配置镜像源：

sudo vi /etc/docker/daemon.json
#把以下代码加进去
{
    
    
"registry-mirrors":["https://registry.docker-cn.com"]
}
#如果你想要最新的生产发布版本，忽略所有的版本标识符。
# curl -sSL https://bit.ly/2ysbOFE | bash -s
# curl -sSL https://bit.ly/2ysbOFE | bash -s -- <fabric_version> <fabric-ca_version> <thirdparty_version>
# 若报错详见文末附加问题2
curl -sSL https://bit.ly/2ysbOFE | bash -s -- 2.2.0 1.4.7 0.4.18
# 若不行试试下面这个,查看问题2
curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/hyperledger/fabric/master/scripts/bootstrap.sh | bash -s  2.2.0 1.4.7 0.4.18

如果二进制文件拉取不到就去官网下载
fabric
fabric-ca
放到fabric-samples下解压
我们可以看到全部下载完毕了

cd chaincode-go
sudo vi go.mod
# 进入文件发现是1.14 自己把改成1.13 ，要与你下载的go版本匹配

环境变量设置

vi ~/.bashrc
# 添加下面的变量
export PATH=$PATH:$GOPATH/src/github.com/hyperledger/fabric-samples/bin
# 使之生效
source ~/.bashrc
# 检验成功否
fabric-ca-client version

现在开始测试网络

cd test-network
./network.sh up
# 报错
#ERROR: The Compose file './docker/docker-compose-test-net.yaml' is invalid because:
#networks.test value Additional properties are not allowed ('name' was unexpected)
# 请更新docker-compose
sudo curl -L https://get.daocloud.io/docker/compose/releases/download/1.29.0/docker-compose-`uname -s`-`uname -m` > /usr/local/bin/docker-compose
#配置执行权限：
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
# 检查更新
docker-compose -v

测试成了，再关掉！

./network.sh down

水产品溯源交易平台设计

先谈谈我的最终设计，有4方：养殖场，经销商，消费者，监管局。结构设计如图：

旨在比较以下两者查询效率高低：
1.全部原始数据上传至区块链，再通过couchdb查询。
2.存储原始数据到数据库，再把原始数据通过hash加密上链，与最终查询数据库数据hash比较，若hash值相同则数据真实。

实现步骤

1. 模板获取

1.1《汽车生产》
首先，看到这个我先想到以范例——《汽车生产》为模板，我们找到汽车生产，我使用的是javascript开发智能合约，懂go或者java的朋友也可以查看这两种语言的版本

现在来分析汽车生产区块链形成的流程：
在fabcar目录下以javascript语言开启脚本./startFabric.sh javascript，我们来看看这个脚本里做了哪些事情：

# 1. clean out any old identites in the wallets 如果你启动过先清除之前旧创建的文件
rm -rf ...
# 2. launch network; create channel and join peer to channel 启动网络; 创建通道并连接对等通道
pushd ../test-network  # 推到这个目录
# 关闭网络，networkDown方法执行stop org3 if exist、clearContainers、removeUnwantedImages、删除订单块和其他通道配置事务和证书等等 
./network.sh down   
# 开启网络
# up=》networkUp			       方法执行  checkPrereqs、 createOrgs 、 createConsortium
# createChannel=》createChannel    方法执行  运行scripts/createChannel.sh脚本
# 参数-ca=>CRYPTO="Certificate Authorities" 采用ca加密 
# 参数-s couchdb=>DATABASE="$2" 默认是leveldb，这里使用couchdb
[有关于network.sh脚本详解请看](https://blog.csdn.net/ling1998/article/details/121311568)，篇幅问题我就不介绍了。
./network.sh up createChannel -ca -s couchdb 
# 开启链码部署到通道，-ccn链码名称，版本，....
./network.sh deployCC -ccn fabcar -ccv 1 -cci initLedger -ccl ${
    
    CC_SRC_LANGUAGE} -ccp ${
    
    CC_SRC_PATH}
# 3. 当你实例化链码后，我们可以执行以下操作
JavaScript:
#首先切换到"javascript"目录:
Start by changing into the "javascript" directory:
  cd javascript
#接下来，执行npm install 安装所有需要的软件包，完毕会发现多了一个node_moudle文件夹，里面安装了所有你需要的依赖包:
Next, install all required packages:
  npm install
#然后运行以下应用程序来注册admin用户，并注册一个新用户称为appUser，其他应用程序将使用它与已部署的应用程序进行交互 
Then run the following applications to enroll the admin user, and register a new user
called appUser which will be used by the other applications to interact with the deployed
FabCar contract:
  node enrollAdmin
  # 找到 enrollAdmin.js,看看他做了什么事情：
  # 1.加载网络配置  2.创建一个新的CA客户端来与CA交互
  # 3.创建一个新的基于文件系统的钱包来管理身份  4.注册管理员用户，并将新身份导入到钱包中）
  node registerUser
  # 找到 registerUser.js,看看他做了什么事情：
  # 1.加载网络配置  2.创建一个新的CA客户端来与CA交互
  # 3.创建一个新的基于文件系统的钱包来管理身份  4.构建一个普通用户对象，用于通过CA进行身份验证  
  # 5.注册普通用户，并将新身份导入到钱包中 
  
#您可以按照如下方式运行调用应用程序。 默认情况下，调用应用程序将创建一辆新车，但您可以更新应用程序以提交其他事务:  
You can run the invoke application as follows. By default, the invoke application will
create a new car, but you can update the application to submit other transactions:
  node invoke
  # 找到 invoke.js,看看他做了什么事情：
  # 1.加载网络配置  2.创建一个新的基于文件系统的钱包来管理身份
  # 3.创建一个新的网关来连接到我们的对等节点  4.获取我们的合约所部署的网络(频道)
  # 5.从网络获取合约:network.getContract('fabcar')待会我们看看合约 6.提交指定事务contract.submitTransaction()\
  # 7.断开网络连接
#您可以按照如下方式运行查询应用程序。 默认情况下，查询应用程序将  返回所有车辆，但您可以更新应用程序来评估其他事务: 
You can run the query application as follows. By default, the query application will
return all cars, but you can update the application to evaluate other transactions:
  node query
  # 找到 query.js,看看他做了什么事情：
  # 1.加载网络配置  2.创建一个新的基于文件系统的钱包来管理身份
  # 3.创建一个新的网关来连接到我们的对等节点  4.获取我们的合约所部署的网络(频道)
  # 5.从网络获取合约:network.getContract('fabcar')待会我们看看合约 6.查看指定事务contract.evaluateTransaction()\
  # 7.断开网络连接

# 接下来我们看看fabcar智能合约的定义，cd fabric-samples/chaincode/fabcar/javascript/lib/fabcar.js
# 有下面这些函数方法
# 1.初始化账本（async initLedger(ctx)）里面定义了许多车辆信息打印输出const cars = [color:'blue',make:'Toyota'...]
# 2.查询编号为carNumber的车辆信息（queryCar(ctx, carNumber)）
# 3.创建车辆信息（async createCar(ctx, carNumber, make, model, color, owner)）
# 4.查询所有车辆信息（async queryAllCars(ctx)）
# 5.改变车辆的拥有者（async changeCarOwner(ctx, carNumber, newOwner)）

看到这里我似乎有了一点思路，如果我想这个平台，那就把一条鱼或一批鱼看成车，改变车的拥有者就是产品流通在不同的身份中（养殖场=》经销商=》消费者），但是还有一些问题不是很理解，先实现再说吧，于是

2. 模板修改

先修改智能合约，fabcar的智能合约在fabric-samples/chaincode下：

左侧很多文件都要修改，画红线框的部分，我是把fabcar修改成fish，修改也是一个学习的过程。
然后智能合约部分，因为我用的是JavaScript，所以我把fabric-samples/chaincode和fabric-samples/fabcar下都复制了一个fabcar修改为fish，再操作，如图：

弄好之后，我们就可以启动链码了：

现在，我们进入文件夹cd javascript分别进行创建管理员身份=》创建用户=》查询数据=》创建新数据=》查询数据操作：

可以看到把合约初始化的数据查出来了

接下来我们添加交易node invoke.js ，再查询，node query.js，可以看到添加交易信息也被插入：

至此，我根据模板修改了一下代码，虽然没得到自己想要的功能，但对于fabric运行有了一定的理解，下一篇我主要讲讲自己学习的过程，仿照另外一篇，做出水产品溯源交易平台！

虚拟机优化（根据个人喜好选择）

1.配置sudo不要密码

sudo vi /etc/sudoers
# 把%admin....一行改为以下（<user> 是你的用户名）：
<user> ALL=(ALL:ALL) NOPASSWD: ALL

2.更换软件更新源

# 1.先切换到目录：
cd /etc/apt
# 2.备份源
sudo cp sources.list sources.list.old
# 3.编辑源
sudo vi sources.list
# 4.删除所有内容，进入https://mirrors.ustc.edu.cn/repogen/ 按照自己系统的版本并添加阿里云源
# 如果你是ubuntu18，请继续看下去，不要使用如下源。
deb https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse

deb https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse

deb https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse

deb https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
# 6. 注意：ubuntu18有问题，这里我用的是如下清华源：
# 默认注释了源码镜像以提高 apt update 速度，如有需要可自行取消注释
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse

# 预发布软件源，不建议启用
# deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse

3.github换源，否则clone不了

# 打开：
https://ipaddress.com
# 搜索raw.githubusercontent.com
# 修改hosts配置
sudo gedit /etc/hosts
# 添加
185.199.108.133  raw.githubusercontent.com
# 重启网络
sudo /etc/init.d/network-manager restart

4.开启与多机器交互

# 安装sshd服务
sudo apt-get install openssh-server
# 查看服务状态
systemctl status sshd      
#  打开服务  
systemctl start sshd       
#  关闭服务
systemctl stop sshd     
#  重起服务      
systemctl restart sshd      
#  设定开机启动
systemctl enable sshd