Hyperledger Fabric 2.0 Gossip

本文基於 Fabric v2.0.1

一、Gossip 簡介

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參見 Gossip 協議

二、Gossip 在 Fabric 中的應用

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Fabric 使用 Gossip 作爲 Peer 間的數據共享網絡。在其上劃分 Channel 進行消息交換，主要用於 Fabric 網絡成員發現、組織內區塊數據交換、私有數據的分發、及同步 Peer Channel 當前狀態等。

Peer 間建立連接時握手過程會交換彼此的證書、並使用對方的證書進行身份認證。

Gossip 中交換的消息類型見 message.proto

oneof content {
        // Membership
        AliveMessage alive_msg = 5;
        MembershipRequest mem_req = 6;
        MembershipResponse mem_res = 7;

        // Contains a ledger block
        DataMessage data_msg = 8;

        // Used for push&pull
        GossipHello hello = 9;
        DataDigest  data_dig = 10;
        DataRequest data_req = 11;
        DataUpdate  data_update = 12;

        // Empty message, used for pinging
        Empty empty = 13;

        // ConnEstablish, used for establishing a connection
        ConnEstablish conn = 14;

        // Used for relaying information
        // about state
        StateInfo state_info = 15;

        // Used for sending sets of StateInfo messages
        StateInfoSnapshot state_snapshot = 16;

        // Used for asking for StateInfoSnapshots
        StateInfoPullRequest state_info_pull_req = 17;

        //  Used to ask from a remote peer a set of blocks
        RemoteStateRequest state_request = 18;

        // Used to send a set of blocks to a remote peer
        RemoteStateResponse state_response = 19;

        // Used to indicate intent of peer to become leader
        LeadershipMessage leadership_msg = 20;

        // Used to learn of a peer's certificate
        PeerIdentity peer_identity = 21;

        Acknowledgement ack = 22;

        // Used to request private data
        RemotePvtDataRequest privateReq = 23;

        // Used to respond to private data requests
        RemotePvtDataResponse privateRes = 24;

        // Encapsulates private data used to distribute
        // private rwset after the endorsement
        PrivateDataMessage private_data = 25;
    }

2.1 Fabric Gossip Components

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按包結構劃分 Fabric Gossip 分爲以下組件：

• gossip/comm ：負責 Peer 節點間的 RPC 通信
• gossip/discovery ：Fabric 網絡成員發現、管理
• gossip/election ：組織內 Peer 節點選舉
• gossip/gossip ：Gossip 協議實現
• gossip/identity ：節點身份標識管理
• gossip/privdata ：私有數據處理部分
• gossip/service ：封裝 Gossip 功能對位不提供服務
• gossip/state ：節點參與的 Channel 狀態管理、區塊數據、私有數據與本地賬本的對接

Fabric Gossip 組件圖如下：

圖片使用 plantuml 生成，腳本見¹

2.2 從 Orderer 接收區塊數據

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Fabric 中在同一組織內是由擔任 Leader 角色的 Gossip Node 負責從 Orderer 接收完成排序的區塊，分發給其他 Follower。需要注意 Leader 是 Pre Channel 的每個 Channel 有自己的 Leader。

Leader 有兩種方式產生，通過設置 core.yaml 相應配置如下 ：

• 靜態指定（靜態方式下, 都設置爲 false 即爲 Follower）

  peer:
  	gossip:
  		useLeaderElection: false
  		orgLeader: true
  

• 動態選舉產生

  peer:
  	gossip:
  		useLeaderElection: true
  		orgLeader: false
  

Leader 從 Orderer 接收區塊過程如下圖所示：

圖片使用 plantuml 生成，腳本見¹

在 InitializeChannel 階段初始化 deliveryService 當前節點成爲 Leader 時連接 Orderer 節點接收區塊數據。接收到新區塊時完成基本校驗後調用 GossipService 的 AddPayload 方法，在 GossipService 內部將區塊數據提交給本 Channel 的 State 並通過 Gossip 接口向 Follower 傳播。

2.3 區塊數據的傳播

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Follower 有三個途徑接收區塊數據：

1. Gossip / Forward 選中
   在消息單線傳播時被隨機選中，初始的 Leader Gossip 或後續的 Follower Forward時被選中
2. 通過 BlocksPuller 主動從其他節點獲取
   BlocksPuller 會記錄一定時間內的 Gossip 網絡中的區塊消息並與其他節點交換當前擁有的區塊ID，需要時從其他節點獲取
3. 通過 State 從其他節點同步
   Chain State 在進行初始化時會根據配置項（peer.gossip.state.enabled），決定是否啓動 Gossip 網絡的 Anti Entropy 模式，啓用的情況下定時從其他節點同步區塊高度。

前兩種接收途徑如下圖藍色路徑所示：

圖片使用 plantuml 生成，腳本見¹

2.4 私有數據的分發

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Fabric 中私有數據不通過 Orderer 節點，在背書階段通過 Gossip 網絡進行分發。分發的策略由 Chaincode approve 時指定的 CollectionConfig 來決定。

部分流程如下圖所示：

圖片使用 plantuml 生成，腳本見¹

圖中只表示了私有數據的分發過程，不包含主動獲取部分，在完成區塊的驗證之後，會在提交到賬本處理前會從 背書節點 獲取本地沒有的私有數據。另外如果啓用了 reconciler（通過配置項 peer.gossip.pvtData.reconciliationEnabled 配置）會定時查詢 本地賬本 確實的私有數據從其他 CollectionConfig 允許的節點獲取私有數據放入 本地賬本 中。

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1. fabric-gossip-diagram ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎