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通过 Hyperledger Composer 实现去中心化能源

人们正在探索的一种关键的区块链应用是去中心化能源网络。这个想法源于一个街区，其中某些住户通过太阳能电池板或其他途径制造能源，而且能将过剩的能源销售给其他需要能源的住户。交易是基于每个住户帐户中的硬币进行的。根据预先确定的合约和价格，在一个特定的结算期内，从使用者那里取出资金，并将其存到生产者那里。每次交易都必须是原子性的，并添加到一个区块链账本中，以建立信任和执行验证。该网络可以包含银行，以便可以用硬币向银行换取法定货币（美元）。还可以包含电力公司，电力公司可以通过该网络购买或提供能源。

在本 Code Pattern 中，我们将使用 Hyperledger Composer 创建这样一个区块链应用程序。该网络由住户、银行和电力公司组成。住户可以彼此交换硬币来获取能源。 该应用程序设想了一个预付费系统，在该系统中，交易发生在使用能源和更新价值之后。 住户可以在该网络上与银行交换硬币来获取法定货币（美元）。 住户还可以在该网络上通过硬币向电力公司换取能源。

本 Code Pattern 适合希望开始通过 Hyperledger Composer 构建区块链应用程序的开发人员。读者完成本 Code Pattern 后，将会掌握如何：

  • 使用 Hyperledge Composer 创建业务网络并在区块链账本上记录交易
  • 将该网络部署到一个 Hyperledger Fabric 实例
  • 构建一个 Angular 应用程序来通过 REST API 与该网络交互

架构流程

  1. 管理员与一个包含 Angular 框架的去中心化能源用户界面进行交互。
  2. 应用程序通过 REST API 处理用户对网络的请求。
  3. 向 Hyperledger Fabric V1 上的区块链状态数据库发出请求
  4. 使用 REST API 检索数据库的状态
  5. Angular 框架通过对 REST API 执行 GET 调用来获取数据

包含的组件

  • Hyperledger Composer
  • Angular 框架
  • Loopback

运行应用程序

按照这些步骤来设置并运行本 Code Pattern。下面详细介绍了这些步骤。

前提条件

  • 操作系统：Ubuntu Linux 14.04 / 16.04 LTS（均为 64 位）或 Mac OS 10.12
  • Docker（17.03 或更高版本）
  • npm (v5.x)
  • Node（8.9 或更高版本 - 请注意，不支持第 9 版）
    • 要安装特定的 Node 版本，可以使用 nvm
  • Hyperledger Composer
    • 要安装 composer cli，请使用以下命令 npm install -g composer-cli
    • 要安装 composer-rest-server，请使用以下命令 npm install -g composer-rest-server
    • 要安装 generator-hyperledger-composer，请使用以下命令 npm install -g generator-hyperledger-composer

步骤

  1. 克隆存储库
  2. 设置 Fabric
  3. 生成业务网络归档文件
  4. 部署到 Fabric
  5. 运行应用程序
  6. 创建参与者
  7. 执行交易

1. 克隆存储库

本地克隆 Decentralized-Energy-Composer 代码。在终端中，运行：

git clone https://github.com/IBM/Decentralized-Energy-Composer

2. 设置 Fabric

这些命令将停止并移除所有运行的容器，而且还会移除所有以前创建的 Hyperledger Fabric 链代码镜像：

docker kill $(docker ps -q)
docker rm $(docker ps -aq)
docker rmi $(docker images dev-* -q)

所有脚本都在 /fabric-tools 目录中。 启动 fabric 并创建对等节点管理员卡：

cd fabric-tools/
./downloadFabric.sh
./startFabric.sh
./createPeerAdminCard.sh

3. 生成业务网络归档文件

接下来从根目录生成业务网络归档 (BNA) 文件：

cd ../
npm install

package.json 中的 composer archive create 命令已创建了一个名为 decentralized-energy-network@0.1.15.bna 的文件。

4. 部署到 Fabric

现在，我们已准备好将业务网络部署到 Hyperledger Fabric。这需要将 Hyperledger Composer 链代码安装在对等节点上，然后必须将业务网络归档文件 (.bna) 发送给该对等节点，还必须创建一个新参与者、身份和关联卡作为网络管理员。最后，必须导入网络管理员业务网络卡供使用，然后对该网络执行 ping 操作来检查它是否会响应。

首先，安装业务网络：

composer network install --card PeerAdmin@hlfv1 --archiveFile decentralized-energy-network@0.1.15.bna

启动业务网络：

composer network start --networkName decentralized-energy-network --networkVersion 0.1.15 --networkAdmin admin --networkAdminEnrollSecret adminpw --card PeerAdmin@hlfv1 --file networkadmin.card

导入网络管理员身份作为适用的业务网络卡：

composer card import --file networkadmin.card

检查业务网络是否已成功部署，运行以下命令对该网络执行 ping 操作：

composer network ping --card admin@decentralized-energy-network

5. 运行应用程序

首先，进入 angular-app 文件夹并安装依赖项：

cd ../angular-app/
npm install

要启动应用程序，请执行以下操作：

npm start

该应用程序现在应在以下位置运行： http://localhost:4200


将与网络进行通信的 REST 服务器位于以下位置： http://localhost:3000/explorer/

6. 创建参与者

打开应用程序后，创建参与者并填入虚拟数据。 创建住户、银行和电力公司。

7. 执行交易

在住户之间、住户与银行之间，以及住户与电力公司之间手动执行交易。 执行交易后，确保参与者帐户价值已更新。

在会话结束后，停止 Fabric：

cd ~/fabric-tools
./stopFabric.sh
./teardownFabric.sh

扩展 Code Pattern

这个应用程序演示了使用区块链的去中心化能源网络的基本概念，可通过多种方式对其进行扩展：

  • 添加特定的权限和参与者访问权
  • 设置参与者之间的实时交易
  • 集成 IoT 来读取电表读数和分配能源

部署到 IBM Cloud

可以将区块链网络部署到 IBM Cloud。 可以使用 IBM Blockchain Platform 并在 Starter Membership Plan 下免费开始部署。 遵循这些指示信息 将业务网络部署到 IBM Blockchain Platform。

附加资源

许可

Apache 2.0