XebiCon'18 - Utiliser Hyperledger Fabric pour la création d'une blockchain privée

@Xebiconfr #Xebicon18 @vsegouin
Build the future
Hyperledger Fabric
Création d’un réseau de blockchain privée
Vincent Segouin, Développeur Full Stack

Qui suis-je ?
Vincent Segouin
Développeur Full Stack
@vsegouin

Qu’est-ce que la blockchain ?

Base de données
Système permettant d’enregistrer des
informations de façon distribuée.
● Les données sont détenues par l’ensemble des
acteurs du réseau.
● Si un acteur fait défaut, les informations restent
accessibles.
● Une donnée inscrite ne peut pas être supprimée.
● Les données sont entièrement accessibles, la
blockchain n’assure en aucun cas la confidentialité.
● Tous les acteurs du réseau travaillent ensemble
pour garantir l’exactitude des données.
Blockchain
Système permettant d’enregistrer des
informations de façon centralisée.
● Un acteur détient l’ensemble des droits sur les
données.
● Si le propriétaire fait défaut, la base devient
inaccessible.
● Une donnée peut être modifiée à tout moment.
● Le propriétaire distribue l’information et gère la
confidentialité des données.
● Le propriétaire de la donnée est l’unique
responsable de l’exactitude de ce qui est enregistré.

A effectue une
transaction vers B
Plusieurs transactions
sont regroupées dans un
bloc
Le bloc est validé par les
noeuds du réseau au
moyen de techniques
cryptographiques
Le bloc est ajouté à la
blockchain
B reçoit la transaction
validée de A
Comment fonctionne une blockchain ?

● Hash = Hash du bloc n-1 + contenu du bloc
● Un bloc de bitcoin contient 500 transactions
LEDGER
Qu’est ce qu’un bloc ?

“The project will develop an enterprise grade, open source distributed ledger
framework and free developers to focus on building robust, industry-specific
applications, platforms and hardware systems to support business
transactions.”
The Linux Foundation - December 17, 2015
Dates :
16/09/16 : V 0.6 - First Release
11/07/17 : V 1.0 - Stable
10/10/18 : V 1.3 - Actuel
Les fondateurs :
Qu’est ce qu’HyperLedger Fabric ?

Blockchain publique
Une blockchain privée requiert une
vérification des acteurs participant au
réseau, les différents tiers se connaissent
● Seuls les acteurs autorisés peuvent lire les
données.
● Les personnes rejoignant le réseau sont
authentifiées par une autorité de
certification.
● Seuls les noeuds disposant du chaincode
sont habilités à dire si une transaction est
valide ou non.
Blockchain privée
Une blockchain publique permet à
n’importe qui de rejoindre le réseau et d’y
participer
● Tout le monde peut y lire les données.
● Tout le monde peut envoyer des
transactions et prétendre leur validation.
● Tout le monde peut participer librement au
processus de consensus pour déterminer
quels blocs doivent être ajoutés à la chaîne
et quel est l’état courant du système.

Qu’est ce qu’un chaincode ?
● Réalisé en Go, Java ou nodeJS.
● Est instancié sur un peer.
● Initialise et gère l’état du ledger.
● Permet de gérer un seul ledger.
● Gère un processus business.
● Simule et valide des transactions.
● L’ensemble des noeuds validant une transaction forme un consensus.
const shim = require('fabric-shim');
const util = require('util');
let Chaincode = class {
async Init(stub) {
return shim.success();
}
async createCar(stub, args) {
var car = {
docType: 'car',
make: args[1],
model: args[2],
};
await stub.putState(
args[0],
Buffer.from(JSON.stringify(car)));
};
shim.start(new Chaincode());
Le chaincode est un programme instancié sur un noeud,
permettant d’effectuer des transactions sur la
blockchain en validant les différents états de cette
dernière.

Qu’est ce qu’un consensus ?
Le consensus est un processus où les noeuds du réseau fournissent une garantie
de l’ordre ainsi que de la validité des blocs qui ont besoin d’être enregistrés dans
le ledger.
Le consensus doit assurer les principes suivants :
● Confirmer la validité des transactions dans un bloc..
● Convient de l'ordre et de l'exactitude et donc des résultats d'exécution, ce qui implique un accord
sur l'état global.
● Il doit dépendre du chaincode pour vérifier l'exactitude d'un ensemble de transactions
commandées dans un bloc.

Qu’est ce qu’un consensus ?
Le consensus dans Hyperledger Fabric est séparé en 3 étapes :
l’approbation, la commande, la validation.
● L’approbation est gérée par les endorseers peer, qui simule la transaction et vérifie si l’état final de la
blockchain est cohérente..
● La phase de commande récupère les transactions approuvées, elle valide l’ordre d’arrivée des
transactions pour les enregistrer dans le ledger.
● La validation prend les blocs et confirme la validité des résultats.
Cette méthode s'appelle le Permissioned voting based consensus

Comment fonctionne Hyperledger Fabric ?

Fonctionnement d’Hyperledger Fabric
Simule la transaction
Propose une transaction
Renvoie l’approbation signée
Renvoie la liste des approbations
Vérifie les polices
Package les
approbations
La transaction est envoyée aux noeuds
Peer
Un noeud contenant la blockchain et permet la
redondance du système.
Endorser Peer
Un peer sur lequel un chaincode est instancié et
permet de simuler les transactions.
Orderer
Un noeud qui agrège les résultats des simulations
et transmet les changements d’état aux différents
noeuds
Peer
Peer
Peer
Peer

Configuration & Topologie
Organisation 1
EP1 P2
Organisation 2
P3
EP1 EP2
P4
Organisation 3
P2
EP1
P3
Application 2
Application 1 C
H
A
N
N
E
L
Application 3
Ordering
Service
Read / Write
Read
Read / Write

Focus sur un use case

● L’organisation 1 (Org1) enregistre un document afin qu’un utilisateur de l’organisation 2
(Org2) puisse le lire.
Enregistrer Lire
Besoin :
Problématique :
● La blockchain n’est pas faite pour stocker des documents.
Organisation 1 Organisation 2
Définition du use case

● L’utilisateur de Org2 remplit le document, le signe et le met à jour dans la blockchain.
Remplit et met à jour le
document + signature
Besoin :
Problématique :
● La blockchain ne détruit pas de document et ne se met pas à jour stricto sensus.
Organisation 2

Lecture seule
Besoin :
Problématique :
● Gestions des permissions et des MSP.
Organisation 3
● Un utilisateur de l’organisation 3 (Org3) a l’autorisation de lire le document mais n’a pas le
droit de le modifier.

● Chaque action doit être enregistrée dans la blockchain.
Demande une action
(Lecture, écriture etc)
Besoin :
Problématique :
● Une lecture du contenu de la blockchain n’est pas enregistrée.
Utilisateur
Action enregistrée

● Si un utilisateur le souhaite, on doit être en mesure de rendre un document inaccessible.
Demande de
suppression
Besoin :
Problématique :
● Le concept de suppression n’existe pas dans la blockchain : tout ce qui est enregistré l’est
définitivement.
Utilisateur
Suppression du
document

Mise en place du réseau

Architecture AWS
Utilisateur 1
Utilisateur 2
Utilisateur 3

Configuration
configtx.yaml
genesis.block
channel.tx
configtxgen
Crypto-config.yaml ca-certscryptogen
# crypto-config.yaml
OrdererOrgs:
- Name: Orderer
Domain: example.com
Specs:
- Hostname: orderer
PeerOrgs:
- Name: Org1
Domain: org1.example.com
Template:
Count: 1
Users:
Count: 1
- Name: Org2
Domain: org2.example.com
Template:
Count: 2
Users:
Count: 1
#Configtx.yaml
Organizations:
- &SampleOrg
Name: SampleOrg
ID: SampleOrg
MSPDir: msp
AnchorPeers:
- Host: 127.0.0.1
Port: 7051
Orderer: &OrdererDefaults
OrdererType: solo
Addresses:
- 127.0.0.1:7050
BatchTimeout: 2s
BatchSize:
MaxMessageCount: 10
AbsoluteMaxBytes: 10 MB
PreferredMaxBytes: 512 KB
MaxChannels: 0
SampleSingleMSPChannel:
Consortium: SampleConsortium
Application:
<<: *ApplicationDefaults
Organizations:
- *SampleOrg

Configuration
CLI
Orderer
C
H
A
N
N
E
L
Peer
Peer
Peer
Peer
channel.tx
create-channel genesis.block
#Docker_compose_cli.yaml
version: '2'
networks:
basic:
cli:
container_name: cli
image: hyperledger/fabric-tools
tty: true
environment:
- GOPATH=/opt/gopath
- CORE_LOGGING_LEVEL=DEBUG
- CORE_PEER_ID=cli
- CORE_PEER_ADDRESS=peer0.org1.example.com:7051
working_dir:
/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer
command: /bin/bash
volumes:
- /var/run/:/host/var/run/
- ./../chaincode/:/opt/gopath/src/github.com/
networks:
- basic
#docker_compose_orderer.yaml
version: '2'
networks:
basic:
services:
orderer.example.com:
container_name: orderer.example.com
image: hyperledger/fabric-orderer
environment:
- ORDERER_GENERAL_LISTENADDRESS=0.0.0.0
- ORDERER_GENERAL_GENESISMETHOD=file
-
ORDERER_GENERAL_GENESISFILE=/etc/hyperledger/configtx/gen
esis.block
- ORDERER_GENERAL_LOCALMSPID=OrdererMSP
working_dir:
/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/orderer
command: orderer
ports:
- 7050:7050
volumes:
- ./config/:/etc/hyperledger/configtx
networks:
- basic
#docker_compose_peer.yaml
version: '2'
networks:
basic:
services:
peer0.org1.example.com:
container_name: peer0.org1.example.com
image: hyperledger/fabric-peer
environment:
- CORE_VM_ENDPOINT=unix:///host/var/run/docker.sock
- CORE_PEER_ID=peer0.org1.example.com
- CORE_LOGGING_PEER=debug
- CORE_CHAINCODE_LOGGING_LEVEL=DEBUG
- CORE_PEER_LOCALMSPID=Org1MSP
working_dir:
/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric
command: peer node start
ports:
- 7051:7051
- 7053:7053
volumes:
- ./config:/etc/hyperledger/configtx
depends_on:
- orderer.example.com
networks:
- basic
docker_compose.yaml
docker-compose up

Configuration
CLI
Orderer
C
H
A
N
N
E
L
Peer
Peer
Peer
Peer
channel.tx
create-channel genesis.block
#Docker_compose_cli.yaml
version: '2'
networks:
basic:
cli:
container_name: cli
image: hyperledger/fabric-tools
tty: true
environment:
- GOPATH=/opt/gopath
- CORE_LOGGING_LEVEL=DEBUG
- CORE_PEER_ID=cli
working_dir:
/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/peer
command: /bin/bash
volumes:
- ./../chaincode/:/opt/gopath/src/github.com/
networks:
- basic
#docker_compose_orderer.yaml
version: '2'
networks:
basic:
services:
orderer.example.com:
container_name: orderer.example.com
image: hyperledger/fabric-orderer
environment:
- ORDERER_GENERAL_LISTENADDRESS=0.0.0.0
- ORDERER_GENERAL_GENESISMETHOD=file
-
ORDERER_GENERAL_GENESISFILE=/etc/hyperledger/configtx/gen
esis.block
- ORDERER_GENERAL_LOCALMSPID=OrdererMSP
working_dir:
/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric/orderer
command: orderer
ports:
- 7050:7050
volumes:
- ./config/:/etc/hyperledger/configtx
networks:
- basic
#docker_compose_peer.yaml
version: '2'
networks:
basic:
services:
peer0.org1.example.com:
container_name: peer0.org1.example.com
image: hyperledger/fabric-peer
environment:
- CORE_VM_ENDPOINT=unix:///host/var/run/docker.sock
- CORE_PEER_ID=peer0.org1.example.com
- CORE_LOGGING_PEER=debug
- CORE_CHAINCODE_LOGGING_LEVEL=DEBUG
- CORE_PEER_LOCALMSPID=Org1MSP
working_dir:
/opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric
command: peer node start
ports:
- 7051:7051
- 7053:7053
volumes:
- ./config:/etc/hyperledger/configtx
depends_on:
- orderer.example.com
networks:
- basic
genesis.block
peer channel join
chaincode.js
install chaincode
chaincode.js
instantiate chaincode
chaincode.js
chaincode.js
Chaincode Instance
Chaincode Instance
const shim = require('fabric-shim');
const util = require('util');
let Chaincode = class {
async Init(stub) {
return shim.success();
}
async createCar(stub, args) {
var car = {
docType: 'car',
make: args[1],
model: args[2],
};
await stub.putState(
args[0],
Buffer.from(JSON.stringify(car)));
};
shim.start(new Chaincode());

Communiquer avec la blockchain
Utilisateur 1
Utilisateur 2
Utilisateur 3

Configuration
REST Api
Service
CA client BC ClientPersistence
Utilisateur
Certificate
Authority
Endorser
Peer
Ordering
Service
Endorser
Peer
DB
const state_store = await
Fabric_Client.newDefaultKeyValueStore({ path:
store_path});
fabric_client.setStateStore(state_store);
const user_context = await
fabric_client.getUserContext('user1', true);
const store_path = path.join(__dirname, 'hfc-key-store');
const channel = fabric_client.newChannel('mychannel');
const peer =
fabric_client.newPeer('grpc://localhost:7051');
channel.addPeer(peer);
let tx_id = null;
const request = {
chaincodeId: 'fabcar',
fcn: 'queryAllCars',
args: ['']
};
const response = await channel.queryByChaincode(request);
S3

Workflow type d’une transaction
S3
Application
DB
Ordering
Service
Endorser
peer
Endorser
peer
Certificate
Authority
Peer
Peer
ConnexionUpload

RGPD et droit à l’oubli

Le droit à l’oubli
Problème
● Ce qui est inscrit dans une blockchain l’est définitivement.
● Il n’y a pas de notion de suppression.
● Si une donnée venait à être supprimée, toute la chaîne est invalidée.
● On peut demander la suppression d’une clé, mais la donnée reste présente dans les blocs.
L’article 17 de la RGPD dispose que toute personne justifiant de son identité d’exiger du responsable d'un
traitement que soient, selon les cas, rectifiées, complétées, mises à jour, verrouillées ou effacées les
données à caractère personnel la concernant

Solutions
Utiliser un système de chiffrement des données et de n’enregistrer dans le bloc uniquement les
informations chiffrées.
● Chaque donnée sensible est chiffrée par une clé unique.
● il suffit de détruire la clé de chiffrement, les informations ainsi stockées ne pourront plus
être déchiffrées.
Si une information n’est pas suffisamment chiffrée, il reste possible à un attaquant la possibilité de
faire une brute force sur la donnée.

Solutions
Utiliser la solution de collection privée fourni par Hyperledger Fabric, qui est constituée de
deux parties :
● L’information privée, envoyée en peer-2-peer aux organisations autorisées. La donnée
est stockée sur les noeuds dans une base de données privée. L’ordering service n’est pas
utilisé pour enregistrer ces informations.
● Les hashs de ces données, qui passent par le processus de validation standard et qui est
enregistré dans le ledger global. Ces hashs peuvent être utilisés comme preuve de
transaction et être utilisé lors d’un audit.

Schéma du système de collection privée

Que doit-on en retenir ?

Concernant le use case
● Use case 1 : Enregistrer un document.
- Utilisation d’une base de donnée à part (S3) et la blockchain stock les métadonnées.
● Use case 2 : Lire le document, le modifier et le mettre à jour.
- Utilisation du système de permission fourni par Hyperledger Fabric
- Utilisation de S3 pour le document
● Use case 3 : Autorisation d’accès en lecture seule.
- Utilisation du système de permission fourni par Hyperledger Fabric
● Use case 4 : Chaque action doit être enregistrée dans la blockchain.
- Impossible d’assurer cette règle, un acteur autorisé peut lire directement le ledger.
● Use case 5 : Rendre un document inaccessible.
- Il suffit de détruire le document original ou bien chiffrer les informations dans la blockchain et
détruire les clés utilisé pour le chiffrement.

Avantages et inconvénients
Avantages Inconvénients
Réseau décentralisé Complexe et Long à mettre en place
Souplesse dans la configuration Temps de traitement
Soutenu par beaucoup de sociétés Coûts d’infrastructures
Possibilité de le lier à kafka Des problématiques de mises à jour.
Pas de Proof Of Work coûteux en
traitement
Peu de use case.
Chaincode fait en go, java ou nodeJs, ce
qui rend sa réalisation facile.

Blockchain ou base de données ?

Merci de votre attention
Des questions ?

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