Hyperledger Fabric 簡単構築ツール minifabricのご紹介〜productionへの移行をminifabricで加速〜

Hyperledger Fabric 簡単構築ツール minifabricのご紹介
～productionへの移行をminifabric で加速～
2021.10.7
富士通(株) データ＆セキュリティ研究所
中川格
Copyright 2021 FUJITSU LIMITED
1
@ Hyperledger Meetup Tokyo

自己紹介 (中川格 / Itaru NAKAGAWA)
現所属に
2019.4
2020.12
Hyperledger Fabric の世界と関わりをもつ
minifabric と出会い、使い始める
2021.1
2021.4
minifabricへの貢献開始(利用者の立場からカイゼン)
(株)富士通研究所入社。ネットワーキングやIoT関連の研究開発を担当
今日
趣味：
コロナ前
コロナ後
minifabric commiter に就任 (現：コミット件数2位)
2021.8
担当部分
Fabric アプリケーション
Hyperledger Fabric
Fabric API
担当部分を動かすには
Fabric環境が必要
※以降、Hyperledger Fabric を単に “Fabric”とよぶことがあります
@itaru2622
2

Hyperledger Fabricとは
エンタープライズ向けのブロックチェーンプラットフォーム
ユースケース：金融系からサプライチェーンまで様々
クラウド各社がマネージドサービスとして提供
“2nd Global Enterprise Blockchain Benchmarking Study”
ケンブリッジ大学, 2019年調査
Hyperledger Fabric
48%
Hyperledger Fabric ネットワークの概要
◆コンポーネント： 3種
 Peer 台帳(ブロック)を保持
 Orderer トランザクション管理とブロック生成を担当
 CA 証明書管理や認証を担当
◆ 台帳の読み書きにはchaincode(スマートコントラクト)を用いる
◆ 抽象概念：2つ
 チャンネル台帳の共有範囲の制御に用いられる。
同一チャンネル内のPeerの台帳は同期される
 Organization 企業や組織に対応。
全コンポーネントは何かのOrganizationに所属
Peer
Peer
CA
台帳
CA
Peer
Peer
台帳
チャンネル
chaincode chaincode
アプリケーション
org1 org2
Orderer Orderer
3

before minifabric: Fabric構築はハードワーク
configtx
crypto-config
certs params
docker run:
cert path
endpoint
policy:
cn:
運試し
<=Start FIN=>
STOP
1
1
4
通信開始.
最初の難関
設定:相互に関連し、変更は多か所に影響
TODO
1.
:
100 ….
:
endpoint
cert path
数行～
最初の構築成功には… 1週間かかった
Fabricのネットワーク図
変更漏れとの戦い
タイプミスとの戦い x 100本ノック
オペレーション:大量の長いコマンド
4

configtx
crypto-config
certs params
docker run:
cert path
endpoint
policy:
cn:
運試し
<=Start FIN=>
STOP
1
1
4
Organizations:
- &org0
ID: org0
AnchorPeers: #アクセス先エンドポイント
- Host: peer1.org0.example.com Port: 7051
Policies:
Readers:
Type: Signature
Rule: "OR('org0.admin', 'org0.peer', 'org0.client’)”
Admins:
Type: Signature
Rule: "OR('org0.admin')"
:
Channel: &ChannelDefaults
Policies:
Writers:
Type: ImplicitMeta
Rule: "ANY Writers"
Admins:
Type: ImplicitMeta
Rule: "MAJORITY Admins"
configtxの具体例(一部)
TODO
1.
:
100 ….
:
endpoint
cert path
各組織・コンポーネントや
チャンネルの構成
よくある例
自分のマシンから使う：OK 他から：NG
5

configtx
crypto-config
certs params
docker run:
cert path
endpoint
policy:
cn:
運試し
<=Start FIN=>
STOP
1
1
4
Organizations:
- &org0
ID: org0
Policies:
Readers:
Type: Signature
Admins:
Type: Signature
:
Policies:
Writers:
Type: ImplicitMeta
Rule: "ANY Writers"
Admins:
Type: ImplicitMeta
TODO
1.
:
100 ….
:
endpoint
cert path
よくある例
うまくいかない…
他サンプルの値にしてみるか?
⇒ org0.memberに変更
・難解な用語：理解前の変更は失敗のもと
6

configtx
crypto-config
certs params
docker run:
cert path
endpoint
policy:
cn:
運試し
<=Start FIN=>
STOP
1
1
4
Organizations:
- &org0
ID: org0
Policies:
Readers:
Type: Signature
Admins:
Type: Signature
:
Policies:
Writers:
Type: ImplicitMeta
Rule: "ANY Writers"
Admins:
Type: ImplicitMeta
TODO
1.
:
100 ….
:
endpoint
cert path
よくある例
他マシンから使うには
実際のIPやポートを指定する
・エンドポイント: 各構築先に合わせて指定
⇒設計と実際が違うと構築失敗
7

configtx
crypto-config
certs params
docker run:
cert path
endpoint
policy:
cn:
運試し
<=Start FIN=>
STOP
1
1
4
上記で1操作分。こういうのが100件以上。
export
CORE_PEER_ADDRESS=peer1.org0.example.com:7051
export ORDERER_ADDRESS=orderer1.example.com:7050
export CORE_PEER_LOCALMSPID=org0
export
CORE_PEER_MSPCONFIGPATH=/certs/peerOrganizations
/org0.example.com/users/Admin@org0.example.com/msp
export CORE_PEER_TLS_ROOTCERT_FILE=…/tls/ca.crt
export ORDERER_TLS_CA=/certs/…/tls/ca.crt
export CORE_PEER_TLS_ENABLED=true
export CORE_PEER_ID=cli
peer channel create -c mychannel -f mychannel.tx -o
$ORDERER_ADDRESS --cafile $ORDERER_TLS_CA --tls
TODO
1.
:
100 ….
:
endpoint
cert path
最初の難関
(通信開始)
エラー発生で最初からやり直し…もたびたび発生
オペレーション具体例：チャンネル作成
8

環境構築あるある Fabric編
Person.X
組織名変えて
従来の方法
トライアルでFabricを使いたいんだけど
組織増やして
新version使いたい
別マシンに移したい
9

Person.X
組織名変えて
数日かかる
従来の方法
組織増やして
1週間後に
・・・
・・・
数日かかる
数日かかる
・・・
早めによろしく!
設定やコマンドが変わる
所に注意
別マシンに移したい・・・数日かかる
10

Person.X
組織名変えて
数日かかる
従来の方法
組織増やして
1週間後に
・・・
別の系を作りたい。
構築方法教えて
(わかりやすく) n年かかる
・・・
数日かかる
数日かかる
・・・
早めによろしく!
設定やコマンドが変わる
所に注意
・・・
ツール探さねば
別マシンに移したい・・・
ツール欲しい・・・
数日かかる
11

with minifabric: Fabric構築は簡単
https://github.com/hyperledger-labs/minifabric
チェックリスト
～1分設定の作成
～5分オペレーション：コマンド１発
前提条件
 OS: Linux or Win10
 インターネットアクセス
 docker
$minifab up
オペレーション: 簡単・短い
カスタマイズ用オプション:
- fabric versionの指定(1.4～2.4)
- chaincodeの指定
- channel名の指定など
$minifab cleanup
@全削除時
@構築時
fabric:
cas:
- "ca1.org0.example.com“
peers:
- "peer1.org0.example.com“
orderers:
- "orderer1.example.com“
settings:
ca:
peer:
orderer:
FABRIC_LOGGING_SPEC: DEBUG
# the default goproxy
# goproxy: https://proxy.golang.org,direct
# set the endpoint address to override detected IP address
# endpoint_address: 104.196.45.144
# set the docker network name
netname: "mysite"
# set the extra optins for docker run command
# container_options: "--restart=always …"
設定：簡単(spec.yaml)
１ファイル、相互関連なし
名前リストのみ
名前や件数：自由
必要なときだけ変更
12

Before/After minifabric
phase Before After
Fabric network 設計
設定の書き下し
証明書生成
全インスタンス起動
チャンネル作成
チャンネル参加
anchor peer 更新
connection profile生成
chaincode インストール
chaincode 承認
chaincode コミット
chaincode 初期化
ハードコーディングありfor 労力削減
- Policies
- Passwords
１週間数分
第一関門
制限事項なし
多数コマンド１発
大変簡単
fabric version差
は要自己解決
fabric version変更は簡単
設定
オペレーション
運試し
<=Start FIN=>
STOP
セキュリティに絡む部分
13

fabric:
cas:
- "ca1.org0.example.com"
- "ca1.org1.example.com“
peers:
- "peer1.org0.example.com"
- "peer2.org1.example.com“
:
orderers:
- "orderer1.example.com"
Type:
- Peer用
- Orderer用
minifabric の設定ファイル spec.yaml 作成方法 (名前リスト)
ドメイン名(≒organization) Type ホスト名 (1件以上) CA名
org0.example.com Peer peer1, peer2 ca1
org1.example.com Peer peer1, peer2 ca1
example.com Orderer orderer1,orderer2, orderer3 ー
peer1
peer2
ca1
peer1
peer2
ca1
orderer1
orderer2
orderer3
グループわけ
FQDNで列挙
ドット(.)でつなげる
1
3
spec.yaml完成
2
表をイメージし・・・
* ドメイン名は重複しないこと
4 ホスト名ドメイン名
CAの件数
Peer用: 1件以上
Oderer用：0件でもok
ca, peer, orderer
FQDN=
org0.example.com
〃
〃
org1.example.com
〃
〃
example.com
〃
〃
※orderer件数は奇数にする(1以上)
14

minifabric アーキテクチャ: 簡単・フレキシブルな構築の実現方法
minifab
コマンド docker
リポジトリ
Playbooks
(workflow)
コマンド
設定
Fabric
構築の知識
Templates
実行（構築オペレーション）
minifab
コンテナ
起動
Fabric 構築手順
タイプミスなし
名前・件数：自由
エンドポイント
CLI
実行
・実行時の引数
・spec.yaml
engine
{{ }}
playbooks
フォルダ内
vars フォルダに出力・保存
configtx、crypto-config
構築コマンド、証明書、・・・
①
②実行
出力
ユーザ指定
実際の構築操作
minifabコンテナ内
15

Minifabricの柔軟性
項目備考 Reference
Y Fabricの組織名やコンポーネント名の指定自由前ページ参照
Y Fabricの組織数やpeer数自由 (ホスト性能内 or 制限ナシ@k8s) 前ページ参照
Y Fabric versionの選択オプション ‘-i ver’ (1.4.4～2.4) CI@
Y 自分のchaincode(スマートコントラクト) 利用予約フォルダに置いてオプション指定
(‘ -n chaincode名 -l 言語)
docs@
Y chaincode のアップグレードサブコマンド ‘minifab ccup -v newver” cmd refs
Y chaincode実行 (アプリ開発ナシで) サブコマンド ‘minifab invoke’ docs@
Y 稼働中Fabricの拡張(新組織追加) minifabric のgithubページ参照 docs@
Y 台帳へのリッチクエリ検索オプション ‘-s couchdb’ cmd refs
Y チャンネル名の指定オプション ‘-c yourchannel’ cmd refs
Y コンテナ群の起動のみ(チャンネル作成など省略) サブコマンド ‘minifab netup’ cmd refs
N public認証局発行の証明書利用未サポート。現状オレオレ証明書のみ
about more … https://github.com/hyperledger-
labs/minifabric/tree/main/docs
16

Demo: playing movie
minifabric youtube playlist:
https://www.youtube.com/playlist?list=PL0MZ85B_96CExhq0YdHLPS5cmSBvSmwyO
https://youtu.be/QCsKQ1S4C9E?list=PL0MZ85B_96CExhq0YdHLPS5cmSBvSmwyO&t
17

～修了証書～
あなたはFabric構築に必要な事項を習得済です
minifabric インストール方法
構築コマンド (minifab up)
終了コマンド (minifab cleanup)
カスタム環境の作りかた① 設定ファイル spec.yaml とアレンジ方法
カスタム環境の作りかた② コマンドオプション各種 (minifab -h ほか)
ご自身でFabricを構築・ご活用ください
18

明日以降
Person.X
minifabric
数日かかる
数分
従来の方法
・・・選ぶのは
どっち
あなた構築ツール
minifabric使うと
あなたも簡単に作れますよ！
でもこう言ってみませんか?
組織名変えて
組織増やして
別の系を作りたい。
構築方法教えて
(わかりやすく)
別マシンに移したい
19

minifabric の利点
Trial / Sandbox など
ユースケース:
・新しいことを試す
・Pull Reqのマージ前テスト
・issueの再現テスト・修正環境
minifabricで構築
‘minifabric up’ はgithub actions(CI workflow)で動作済。
Production環境
他手段利用
minifabric
簡単・すぐに作れる
nightly
beta
issue
fragile
Welcome
使い捨てもできるFabric環境を得た
20

発表者自身の使い方
VMイメージ(共通)
* minifabric
* docker
* 他ツール
ソースリポジトリ
(用途別)
VM をコピーしてから
minifab up
main branch feature branch fixing branch
VM1 VM2 VM3
新しいことを試す issue再現・修正
必要になった時に
その場で作る
いつでも作り直せる
21

minifabric の最新情報： Kubernetes(k8s) 対応の紹介
k8s は、 docker のシングルホスト動作が前提という性能限界へのブレイクスルーを提供。
minifabricを使う場合、手順の差は３か所のみ( k8sクラスタを持っている場合)
kube
config
k8s クラスタ環境の入手
minifab
予約フォルダにコピー
fabric:
cas:
peers:
orderers:
:
endpoint_address: extIP
エンドポイントアドレス指定
1
2
$minifab up -e true
a
3
必須 plugin 提供機能マネージド k8s 他のk8s
Ingress controller external Port 要インストール ready?
loadbarancer external IP 済 ready?
volume provisioner shared disk 済 ready?
extIP:extPort
spec.yaml
b 必須Plugins確認(必要に応じて導入)
your app
必須 plugins
最初はマネージド k8sの利用を推奨します。
k8s版は fabric 2.x以降のみサポート
コマンドにオプション指定(-e)
vars/kubernetes/config
https://github.com/hyperledger-labs/minifabric/blob/main/docs/DeployOntoK8S.md
22

参考) minifabric コマンドレファレンス
Usage: minifab <mode> [options]
option summary
-h print usage
-e flag if node endpoints should be exposed
-f output log verbosity
-i the fabric version to be used (2.1 or others)
-o organization name for org specific ops
-c channel name
-l chaincode language (go / nodejs / java )
-n chaincode name to be installed
-s the backend DB for peer (golevel or couchdb)
-b block number to be queried
-d chaincode initialization flag
-p chaincode instantiation and invocation parameters
-r flag if for chaincode processes private data
-t chaincode instantiation and invocation transient parameters
-v chaincode version to be installed
-y chaincode policy
mode summary
up all in one command for fabric setup
cleanup remove all the nodes and runtime files
imageget download docker images of fabric
generate generate certificates and genesis block
netup bring up the network only
stats list all nodes and status
create create application channel
join join all peers currently in the network to a channel
anchorupdate do channel update for all peer anchors in all orgs
profilegen generate connection profiles
install install chaincode
approve approve chaincode
commit commit chaincode for fabric>=2.0
initialize initialize chaincode for fabric >= 2.0
discover discover channel endorsement policy
Fabric構築
step
by
step
mode(cont.) summary
apprun (experimental) run chaincode app if there is any
caliperrun (experimental) run caliper test
explorerdown shutdown Hyperledger explorer
explorerup start up Hyperledger explorer
portainerdown shutdown portainer web management
portainerup start up portainer web management
blockquery do channel block query for the channel tx
channelquery do channel query for the channel configuration
channelsign do channel config update signoff
channelupdate do channel update with a given new channel
down tear down the network
instantiate instantiate chaincode for fabric < 2.0
invoke run chaincode invoke method
nodeimport import external node certs and endpoints
orgjoin (experimental) join an org to the current channel
query run chaincode query method
ccup Update or force re-install chaincode
restart restart the network
update (experimental) update minifabric to the latest
外部ツール起動
その他のオペレーション
構築する環境のカスタマイズ用オプション
23

参考) Hyperledger 公式サンプルのchaincode x minifabric
 fabric-samplesのchaincode asset-transfer-basic を minifabric で構築する Fabric環境で利用する方法
 https://github.com/hyperledger/fabric-samples/tree/main/asset-transfer-basic
 version v2.3.0 at https://github.com/hyperledger/fabric-samples/archive/refs/tags/v2.3.0.zip
1) chaincode をダウンロード・解凍する。
https://github.com/hyperledger/fabric-samples/archive/refs/tags/v2.3.0.zip
2) 解凍したフォルダ内のchaincode ソースを、minifabricの予約フォルダにコピーする
mkdir -p vars/chaincide/basic/go
cp -r fabric-samples-2.3.0/asset-transfer-basic/chaincode-go/* vars/chaincide/basic/go/
3) Fabric 構築 ※ spec.yamlファイルはデフォルトのままでok
minifab up -i 2.3.0 -c mychannel -n basic -l go -o org1.example.com -e true
4) chaincode実行
minifab invoke -p ‘”InitLedger”’
minifab invoke -p ‘”GetAllAssets”’
※ asset-transfer-basic の添付アプリケーション(application-*)をそのまま上記構築環境で動かすことはできませんでした。
原因：添付アプリケーションのソースが fabric-sample添付の専用ツールで環境構築することを前提にしているため。
各種パスを変更すれば動くと思います。
Fabric ver 2.3.0
公式のchaincodeサンプル
24

参考) minifabric の内部について、もう少し
主なフォルダ構成
項目 In/out path
利用するchaincode in vars/chaincode/<chaincodename>/<language>/*
サンプル：https://github.com/hyperledger-labs/minifabric/tree/main/chaincode
Fabric 構築ノウハウ in playbooks/* // 構築用スクリプトやテンプレートファイル
scripts/* // minifabric のコマンド一覧など
fabopts.yaml // ansible実行時の大元ファイル
Fabric アプリ用connection profile out vars/profiles/<channelname>_* (言語別)
※Fabric SDKを利用したアプリ開発に便利
構築時に生成されるファイル
(実際の構築オペレーション用)
out vars/configtx.yaml vars/crypto-config.yaml // Fabricの設定大元
vars/keyfiles/* 上記を元に生成した証明書やmsp
vars/run/* 構築時に実行したコマンド群
25

弊社のHyperledgerに関連するその他の取り組み
分散データトレーシング:
Chain Data Lineage
C 社
a b
処理履歴
b d
c
A 社 B 社
出力
データ
利用者
各社が持つモノの流通・加工の履歴データを
エンド-エンドでトレース
処理履歴
ブロックチェーンの統合サービス用フレームワーク:
ConnectionChain
Hyperledger Fabricをサプライチェーンに適用し、
多組織による記録・トレースを公正に実現
事前に合意された価値取引を
ガバナンスを確保しつつ執行
ConnectionChain技術のオープン化を狙って、
Hyperledger Cactusにコア開発社として参加
ConnectionChain
プレスリリース(2017.11.15発表)「ブロックチェーン同士を安全につなげるセキュリティ技術を開発」
https://pr.fujitsu.com/jp/news/2017/11/15.html
プレスリリース(2020.5.15発表) 「富士通研究所とアクセンチュア、安心かつ確実な異なるブロックチェーン連携を共同で加速」
https://pr.fujitsu.com/jp/news/2020/05/15.html
https://github.com/hyperledger/cactus
https://youtu.be/LKUdWoxz_lQ?t=4107
https://youtu.be/Ndo52HxAr0Q
26

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