Hyperledger Sawtooth

Hyperledger Sawtooth — это корпоративная блокчейн-платформа, предназначенная для создания и развертывания масштабируемых распределенных реестров. Это проект с открытым исходным кодом под эгидой Linux Foundation в рамках зонтичного проекта Hyperledger, направленный на продвижение межотраслевых блокчейн-технологий. Sawtooth отделяет основную систему от прикладного домена, обеспечивая гибкость для разработки решений в различных областях. Его отличительные особенности включают модульность, масштабируемость и фокус на параллельном выполнении транзакций, что делает его высокоэффективным для различных сценариев использования.

Ключевые особенности Hyperledger Sawtooth

Модульность

Архитектура Sawtooth является высокомодульной, позволяя разработчикам заменять элементы без влияния на всю систему. Эта модульность обеспечивает настраиваемость и гибкость при разработке блокчейн-решений. Ключевые модули включают:

• Уровень консенсуса: Может быть заменен для использования различных алгоритмов консенсуса.
• Семейства транзакций: Определяют бизнес-логику блокчейна и могут быть разработаны независимо.
• Валидаторы: Узлы, которые проверяют транзакции и поддерживают реестр.

Параллельное выполнение транзакций

Одной из выдающихся особенностей Sawtooth является реализация параллельного выполнения транзакций через инновационный алгоритм консенсуса, известный как Proof of Elapsed Time (PoET). Эта функция значительно повышает эффективность и масштабируемость сети по сравнению с традиционными блокчейн-системами, которые выполняют транзакции последовательно.

Параллельное выполнение достигается путем:

• Анализа зависимостей транзакций для определения, какие из них могут выполняться одновременно.
• Группировки независимых транзакций для параллельной обработки.
• Обеспечения согласованности данных посредством строгих механизмов блокировки.

Proof of Elapsed Time (PoET)

PoET — это механизм консенсуса, разработанный Intel, который направлен на обеспечение справедливого и энергоэффективного решения, аналогичного Proof of Work (PoW), без необходимости чрезмерной вычислительной мощности. PoET использует доверенную среду выполнения (TEE) для обеспечения безопасного и случайного выбора лидера, что делает его подходящим выбором для корпоративных приложений.

Как работает PoET:

1. Каждый валидатор запрашивает время ожидания у своей доверенной среды выполнения.
2. Валидатор с кратчайшим временем ожидания выбирается для создания следующего блока.
3. Время ожидания проверяется другими валидаторами для предотвращения мошенничества.

Динамический консенсус

Sawtooth поддерживает не только PoET, но и другие алгоритмы консенсуса, такие как Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT). Платформа позволяет динамический консенсус, что означает, что алгоритм консенсуса может быть переключен без остановки сети. Это обеспечивает:

• Адаптацию к изменяющимся требованиям сети.
• Гибкость в выборе наиболее подходящего механизма консенсуса для конкретного сценария использования.
• Способность обновляться без нарушения работы сети.

Подключаемый консенсус

В дополнение к динамическому консенсусу, архитектура подключаемого консенсуса Sawtooth позволяет разработчикам определять и реализовывать свои собственные механизмы консенсуса, соответствующие конкретным потребностям. Эта гибкость позволяет Sawtooth удовлетворять различные сценарии использования и отрасли.

Разработчики могут:

• Создавать пользовательские алгоритмы консенсуса для нишевых применений.
• Интегрировать существующие механизмы консенсуса из других платформ.
• Экспериментировать с новыми исследованиями консенсуса.

Семейства транзакций

Семейства транзакций в Sawtooth определяют бизнес-логику блокчейна. Они инкапсулируют правила обработки и проверки транзакций. Ключевые аспекты включают:

• Пользовательская бизнес-логика: Разработчики могут создавать семейства транзакций, специфичные для их домена применения.
• Модульность: Каждое семейство транзакций является независимым модулем, обеспечивающим разделение проблем.
• Переиспользование: Семейства транзакций могут быть переиспользованы в различных блокчейн-приложениях.

Общие семейства транзакций

Sawtooth предоставляет несколько встроенных семейств транзакций:

• IntegerKey: Простое семейство транзакций для хранения пар ключ-значение.
• Settings: Управление параметрами настройки блокчейна.
• Identity: Управление идентичностями и разрешениями.
• BlockInfo: Отслеживание метаданных блока.

Разрешения и контроль доступа

Sawtooth включает надежную систему разрешений для управления контролем доступа внутри блокчейн-сети. Особенности включают:

• Контроль на основе ролей: Назначение разрешений на основе ролей пользователей.
• Гранулярный контроль доступа: Определение, кто может отправлять транзакции, создавать блоки или изменять настройки.
• Управление идентичностью: Встроенное семейство транзакций идентичности для управления идентичностями участников.

Компоненты архитектуры

Валидаторы

Валидаторы являются ядром сети Sawtooth. Они отвечают за:

• Проверку транзакций.
• Создание и проверку блоков.
• Поддержание реестра.
• Участие в консенсусе.

Процессоры транзакций

Процессоры транзакций выполняют бизнес-логику, определенную семействами транзакций. Они:

• Получают транзакции от валидаторов.
• Обрабатывают транзакции согласно бизнес-правилам.
• Обновляют состояние реестра.

REST API

Sawtooth предоставляет REST API для взаимодействия с блокчейн-сетью. Через API можно:

• Отправлять транзакции.
• Запрашивать состояние реестра.
• Извлекать информацию о блоках.
• Отслеживать сетевую активность.

SDK

Sawtooth предлагает SDK для нескольких языков программирования, включая:

• Python
• JavaScript
• Go
• Rust
• Java

Эти SDK упрощают разработку приложений блокчейна, предоставляя удобные интерфейсы для взаимодействия с платформой.

Сценарии использования

Управление цепочкой поставок

Саwtooth может отслеживать перемещение товаров по цепочке поставок, обеспечивая прозрачность и подотчетность на каждом этапе. Преимущества включают:

• Неизменяемую запись транзакций.
• Видимость в реальном времени о местонахождении и состоянии товаров.
• Снижение мошенничества и подделок.

Финансовые услуги

В финансовых услугах Sawtooth может использоваться для:

• Торговли активами.
• Клиринга и расчетов.
• Управления идентичностью.
• Обработки кредитов.

Здравоохранение

Sawtooth может управлять медицинскими записями, обеспечивая безопасность данных и конфиденциальность при обеспечении доступности для авторизованных сторон. Применения включают:

• Обмен медицинскими записями.
• Клинические испытания.
• Управление фармацевтической цепочкой поставок.

Управление цифровыми активами

Блокчейн-платформа может управлять цифровыми активами, такими как криптовалюты, токены и НФТ, предоставляя безопасную и прозрачную среду для торговли активами. Преимущества включают:

• Прозрачные аудиторские следы.
• Снижение посредников.
• Быстрые расчеты.

IoT (Интернет вещей)

Sawtooth может интегрироваться с устройствами IoT для создания безопасных и масштабируемых решений IoT. Сценарии использования включают:

• Отслеживание данных датчиков.
• Автоматизированное исполнение контрактов на основе условий IoT.
• Управление устройствами.

Развертывание и инструменты

Docker и Kubernetes

Sawtooth может быть развернут с использованием контейнеров Docker для облегчения управления и масштабируемости. Kubernetes может использоваться для оркестрации для более сложных развертываний.

Sawtooth-Devmode

Для разработки Sawtooth предоставляет Devmode, упрощенный механизм консенсуса, который позволяет быструю итерацию и тестирование без сложности полноценных алгоритмов консенсуса.

Мониторинг и наблюдаемость

Sawtooth включает встроенные инструменты для мониторинга состояния и производительности сети, включая:

• Метрики.
• Журналы.
• События.

Сообщество и экосистема

Hyperledger Sawtooth имеет активное сообщество разработчиков и пользователей. Проект поддерживается Linux Foundation и приветствует вклады от сообщества с открытым исходным кодом.

Ресурсы

• Официальная документация: Предоставляет всесторонние руководства и справочники.
• Списки рассылки: Для обсуждений и объявлений.
• Чат-каналы: Поддержка в реальном времени от сообщества.
• GitHub: Исходный код и отслеживание проблем.

Заключение

Hyperledger Sawtooth — это мощная и гибкая блокчейн-платформа, которая предлагает уникальные функции, такие как параллельное выполнение транзакций, модульная архитектура и подключаемый консенсус. Её дизайн делает её подходящей для широкого спектра корпоративных приложений, от управления цепочкой поставок до финансовых услуг и здравоохранения. Принимая принципы с открытым исходным кодом и разрабатывая под эгидой Linux Foundation, Sawtooth продолжает развиваться и получать поддержку растущего сообщества разработчиков и предприятий, ищущих надежные решения блокчейна.