CN113438287B - 一种区块链部署系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种区块链部署系统及方法，包括管理者协同模块、代理模块和区块链节点，本发明通过运行区块链部署系统中的协同模块和理模块，用户可以选择在任意网络环境、任意服务器环境中部署区块链，能够解决区块链部署复杂的问题。本发明通过代理模块验证、管理者验证的方式，解决了区块链节点带来的中心化、安全性问题。本发明通过代理模块直接操作区块链节点的方式，解决了区块链在不同网络环境中运行的网络限制问题，通过代理模块管理区块链节点运行的方式，解决了节点运行环境的限制。

Description

一种区块链部署系统及方法
技术领域
本发明属于区块链技术领域，尤其涉及一种区块链部署系统及方法。
背景技术
区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链可以分为公有链、联盟链及私有链。区块链节点运行依赖P2P网络以保持和网络中其他节点的数据同步，因此在部署时需要提前配置网络中其他节点的身份和P2P配置，并将自己的网络信息广播出去。
目前，联盟链、私有链网络，一般是通过在服务器上安装Kubernetes软件，根据区块链网络配置，用Kubernetes集群资源创建相应的容器，部署为区块链节点，并通过Kubernetes进行后续管理。或者是SSH脚本将节点配置、节点二进制文件发送到不同服务器，再通过SSH脚本发送运行、管理命令。或者是通过手动方式，提前将种子节点和自身节点的P2P网络配置写入到配置文件，再手动启动各个节点。
Kubernetes是一种便捷的容器管理工具，是用于自动部署，扩展和管理容器化应用程序的开源系统。Kubernetes能够灵活的部署节点、控制节点启停。但安装Kubernetes对软硬件都有要求，节点只能运行在单个Kubernetes集群的Pod中。Kubernetes基于中心化的RAFT协议，单个Kubernetes管理者就可以控制整个区块链网络的运行，且Kubernetes能够访问每个节点的私钥，失去了区块链去中心化、安全可信的特性。Kubernetes需要在各个服务器上安装软件组成Kubernetes集群，不能满足多个机构独立管理节点，仅通过P2P网络通信的需求。对于政法、公安等一些数据安全要求高的部门，服务器往往运行在内网，不允许被部署Kubernetes。
SSH脚本的问题与Kubernetes类似，都存在中心化和安全性问题。同时，两者都限制了节点的运行环境。通过Kubernetes管理，节点只能运行在容器中。通过SSH脚本管理，节点运行环境必须支持SSH且必须对外暴露一个管理IP和端口。
手动部署节点需要逐一修改配置文件，操作繁琐，容易出现人为失误。且后续在执行区块链节点启停、升级、P2P地址更新、添加新节点等行为时，需要大量的重复操作，运维成本很高，不适合节点规模大的区块链。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术不足，提出一种区块链部署系统及方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：一种区块链部署系统包括管理者协同模块、代理模块和区块链节点：
所述协同模块提供信息收集和分发服务，接收管理者指令并发送给代理模块。同时，协同模块接收任意代理模块收集的节点信息，并将节点信息广播给所有代理模块。
所述代理模块通过通信协议与协同模块保持通信。代理模块接收来自用户和协同模块的指令，并操作区块链节点执行相应动作。同时，代理模块收集节点的网络信息、运行状态，发送给协同模块。
所述区块链节点为部署运行于物理机、虚拟机或容器中的区块链客户端，是区块链网络运行的具体参与者。
一种区块链部署方法，具体包括以下子步骤：
(1)启动协同模块：协同模块运行于区块链节点服务器上或独立于区块链节点运行在任意网络环境中；
(2)区块链节点管理者在自己的服务器环境中启动代理模块；
(3)代理模块启动后通过通讯协议与协同模块通讯；
(4)每个区块链节点管理者向代理模块输入自己管理的节点的公私钥、P2P通信地址、节点类型；
(5)代理模块将步骤(4)区块链节点管理者输入的公钥、P2P通信地址、节点类型通过私钥进行椭圆曲线签名后，代理模块将输入的公钥、P2P通信地址、节点类型和签名发送给协同模块；
(6)协同模块将接收到步骤(5)代理模块发送的的所述公钥、P2P通信地址、节点类型和签名广播给所有代理模块；
(7)代理模块每接收到一条步骤(6)发出的广播信息后，通过接收到的公钥验证接收到的签名是否正确；
(8)代理模块校验签名正确后，将步骤(7)接收到区块链网络中所有节点的P2P通信地址、公钥、节点类型，保存到本地配置文件中；
(9)代理模块从协同模块检验区块链客户端的更新，下载新版本区块链客户端或指定版本的区块链客户端，进行区块链节点升级，并提示区块链节点管理者可以启动节点；
(10)区块链节点管理者确认区块链客户端哈希正确，验证步骤(8)保存的本地配置文件无误，用户启动自身节点
(11)代理模块根据步骤(8)中保存的本地配置文件，调用所述区块链客户端执行对应的命令部署并运行节点。
(12)代理模块根据步骤(11)中所述的部署运行方式，执行相应的状态监控行为，并上传到协同模块。
进一步地，所述步骤(3)中所述通讯协议优选为TCP协议。
进一步地，所述步骤(9)中区块链节点升级的具体步骤为：
(9.1)任一区块链节点管理者上传新版本区块链客户端到协同模块，并向协同模块发送一条更新指令；
(9.2)协同模块将接收到的更新指令广播给所有代理模块；
(9.3)代理模块提示对应区块链节点管理者有新版本区块链客户端可以更新；
(9.4)区块链节点管理者确认是否同意更新新版本区块链客户端。具体的，区块链节点管理者可以根据自身需要选择更新或不更新客户端；
(9.5)代理模块从协同模块下载新版本区块链客户端；
(9.6)代理模块验证区块链客户端哈希；
(9.7)代理模块停止正在运行的区块链节点，并重新部署运行步骤(9.6)中所述的区块链客户端。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在保持区块链节点运行独立性、区块链去中心化部署的同时，通过简单运行区块链协同模块、代理模块的方式，用户选择在任意网络环境、任意服务器环境中部署区块链，能够解决区块链部署复杂的问题。
(2)本发明通过引入一层代理模块的方式，解决了区块链协同模块直接管理区块链节点带来的中心化、安全性问题。本发明通过代理模块验证、管理者验证的方式，解决了区块链节点接收、执行部署命令时的安全性问题。
(3)本发明通过代理模块主动连接区块链协同模块接收指令，代理模块直接操作区块链节点的方式，解决了区块链在不同网络环境中运行的网络限制问题。
(4)本发明通过代理模块管理区块链节点运行的方式，解决了节点运行环境的限制。管理员可以根据自身需要选择节点在物理机、虚拟机、Docker容器、Kubernetes容器等环境中运行。
附图说明
图1协同模块、代理模块、区块链节点关系图；
图2部署运行区块链节点流程图；
图3区块链客户端更新流程图。
具体实施方式
本发明提供一种区块链部署系统和方法，所述区块链部署系统包括协同模块、代理模块和区块链节点。
所述协同模块提供信息收集和分发服务，接收管理者指令并发送给代理模块。同时，协同模块接收任意代理模块收集的节点信息，并将节点信息广播给所有代理模块。
所述代理模块通过指定的通信协议(譬如TCP协议)与协同模块保持通信。代理模块接收来自用户和协同模块的指令，并操作区块链节点执行相应动作。同时，代理模块收集节点的网络信息、运行状态，发送给协同模块。
所述区块链节点为部署运行于物理机、虚拟机或容器中的区块链客户端，是区块链网络运行的具体参与者。
所述区块链部署方法包括以下子步骤：
(1)启动协同模块：协同模块运行于节点服务器上或独立于区块链节点运行在任意网络环境中。
(2)区块链节点管理者在自己的服务器环境中启动代理模块，其中，一个代理模块可以对应一到多个区块链节点。
(3)代理模块启动后通过通讯协议与协同模块通讯。所述通讯协议优选为TCP协议。
(4)每个区块链节点管理者向代理模块输入自己要运行的节点的公私钥、P2P通信地址、节点类型。
(5)代理模块将步骤(4)区块链节点管理者输入的公钥、P2P通信地址、节点类型通过私钥进行椭圆曲线签名后，代理模块将输入的公钥、P2P通信地址、节点类型和签名发送给协同模块。
(6)协同模块将接收到步骤(5)代理模块发送的的所述公钥、P2P通信地址、节点类型和签名广播给所有代理模块。
(7)代理模块每接收到一条步骤(6)发出的广播信息后，通过接收到的公钥验证接收到的签名是否正确。从协同模块接收到的消息可能被恶意篡改或伪造，因此代理模块需要进行签名校验。
(8)代理模块校验签名正确后，将步骤(7)接收到区块链网络中所有节点的P2P通信地址、公钥、节点类型，保存到本地配置文件中。
(9)代理模块从协同模块检验区块链客户端的更新，下载新版本区块链客户端或指定版本的区块链客户端，进行区块链节点升级，并提示区块链节点管理者可以启动节点。每个区块链节点可以运行不同版本的区块链节点。
当有新版本区块链客户端可以更新时，区块链节点升级包括以下子步骤：
(9.1)任一区块链节点管理者上传新版本区块链客户端到协同模块，并向协同模块发送一条更新指令；
(9.2)协同模块将接收到的更新指令广播给所有代理模块；
(9.3)代理模块提示对应区块链节点管理者有新版本区块链客户端可以更新；
(9.4)区块链节点管理者确认是否同意更新新版本区块链客户端。具体的，区块链节点管理者可以根据自身需要选择更新或不更新客户端；
(9.5)代理模块从协同模块下载新版本区块链客户端；
(9.6)代理模块验证区块链客户端哈希；
(9.7)代理模块停止正在运行的区块链节点，并重新部署运行步骤(9.6)中所述的区块链客户端。
(10)区块链节点管理者确认区块链客户端哈希正确，验证步骤(8)保存的本地配置文件无误，用户启动自身节点。具体的，管理者在启动区块链节点前，需要通过校验区块链客户端哈希确认自己运行的区块链节点可信。同时校验配置文件，保证各个节点的身份，一般是指公钥，与部署前各参与方约定的一致。
(11)代理模块根据步骤(8)中保存的本地配置文件，调用所述区块链客户端执行对应的命令部署并运行节点。节点可以不部署运行在相同环境，管理者可以根据需要自由选择。具体的，代理模块可以根据管理者配置，执行不同的节点部署和启动命令。示例的，代理模块通过Kubernetes命令将区块链节点部署在Kubernetes Pod中，或者通过docker命令将区块链节点部署在本地容器中，或者通过SHELL命令直接启动区块链节点。优选的，管理者在代理模块中安装管理插件，让代理模块以自定义方式部署并运行节点。
(12)代理模块根据步骤(11)中所述的部署运行方式，执行相应的状态监控行为，并上传到协同模块。示例的，代理模块可以通过Kubernetes API获取Pod存活状态，或者通过docker ps命令获取容器存活状态，或者通过SHELL命令方式监控节点进程存活。
本发明中所述区块链节点管理者为参与区块链网络的各个节点的管理者，提供节点运行环境，管理节点启动、停止。优选的，一个去中心化的区块链网络中每个节点应该都有独立的区块链节点管理者。可选的，一个区块链节点管理者可以管理多个节点，或者一个区块链节点管理者管理所有区块链节点，此时，区块链退化接近中心化服务。

Claims (3)

1.一种基于区块链部署系统的区块链部署方法，其特征在于，区块链部署系统包括管理者协同模块、代理模块和区块链节点：
所述协同模块提供信息收集和分发服务，接收管理者指令并发送给代理模块；同时，协同模块接收任意代理模块收集的节点信息，并将节点信息广播给所有代理模块；
所述代理模块通过通讯协议与协同模块保持通信；代理模块接收来自用户和协同模块的指令，并操作区块链节点执行相应动作；同时，代理模块收集节点的网络信息、运行状态，发送给协同模块；
所述区块链节点为部署运行于物理机、虚拟机或容器中的区块链客户端，是区块链网络运行的具体参与者；
所述区块链部署方法具体包括以下子步骤：
(1)启动协同模块：协同模块运行于区块链节点服务器上或独立于区块链节点运行在任意网络环境中；
(2)区块链节点管理者在自己的服务器环境中启动代理模块；
(3)代理模块启动后通过通讯协议与协同模块通讯；
(4)每个区块链节点管理者向代理模块输入自己管理的节点的公私钥、P2P通信地址、节点类型；
(5)代理模块将步骤(4)区块链节点管理者输入的公钥、P2P通信地址、节点类型通过私钥进行椭圆曲线签名后，代理模块将输入的公钥、P2P通信地址、节点类型和签名发送给协同模块；
(6)协同模块将接收到步骤(5)代理模块发送的所述公钥、P2P通信地址、节点类型和签名广播给所有代理模块；
(7)代理模块每接收到一条步骤(6)发出的广播信息后，通过接收到的公钥验证接收到的签名是否正确；
(8)代理模块校验签名正确后，将步骤(7)接收到区块链网络中所有节点的P2P通信地址、公钥、节点类型，保存到本地配置文件中；
(9)代理模块从协同模块检验区块链客户端的更新，下载新版本区块链客户端或指定版本的区块链客户端，进行区块链节点升级，并提示区块链节点管理者可以启动节点；
(10)区块链节点管理者确认区块链客户端哈希正确，验证步骤(8)保存的本地配置文件无误，用户启动自身节点
(11)代理模块根据步骤(8)中保存的本地配置文件，调用所述区块链客户端执行对应的命令部署并运行节点；
(12)代理模块根据步骤(11)中所述的命令部署，执行相应的状态监控行为，并上传到协同模块。
2.根据权利要求1所述的区块链部署方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述通讯协议为TCP协议。
3.根据权利要求1所述的区块链部署方法，其特征在于，所述步骤(9)中区块链节点升级的具体步骤为：
(9.1)任一区块链节点管理者上传新版本区块链客户端到协同模块，并向协同模块发送一条更新指令；
(9.2)协同模块将接收到的更新指令广播给所有代理模块；
(9.3)代理模块提示对应区块链节点管理者有新版本区块链客户端可以更新；
(9.4)区块链节点管理者确认是否同意更新新版本区块链客户端；具体的，区块链节点管理者可以根据自身需要选择更新或不更新客户端；
(9.5)代理模块从协同模块下载新版本区块链客户端；
(9.6)代理模块验证区块链客户端哈希；
(9.7)代理模块停止正在运行的区块链节点，并重新部署运行步骤(9.6)中所述的区块链客户端。
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