[论文解读] Ledgerdata Refiner: A Powerful Ledger Data Query Platform for Hyperledger Fabric

Ence Zhou, Haoli Sun+4 more|arXiv (Cornell University)|Dec 10, 2019

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 15被引用 6

一句话总结

Ledgerdata Refiner 是一种查询平台，旨在通过中间件分析实现高效、灵活地检索区块和交易数据，克服 Hyperledger Fabric 的有限数据访问限制。它支持历史状态追踪和基于模式的查询，显著提升了企业区块链应用中的数据探索能力。

ABSTRACT

Blockchain is one of the most popular distributed ledger technologies. It can solve the trust issue among enterprises. Hyperledger Fabric is a permissioned blockchain aiming at enterprise-grade business applications. However, compared to traditional distributed database solutions, one issue of blockchain based application development is the limited data access. For Fabric, the ledger data can only be retrieved by limited interfaces provided by Fabric SDKs or chaincode. In order to meet the requirements of data query and provide flexible query functions for real applications built on Fabric, this paper proposed a ledger data query platform called Ledgerdata Refiner. With ledger data analysis middleware, we provide sufficient interfaces for users to retrieve block or transaction efficiently. It is also able to track historical operations for any specific state. In addition, schemas of ledger state have been analyzed and clustered, which enable users to perform rich queries against ledger data. Finally, we validate the effectiveness of our query platform on a real application.

研究动机与目标

• 解决 Hyperledger Fabric 中数据访问受限的问题，该问题限制了企业应用中的有效数据检索。
• 克服对基本 SDK 和链码接口进行账本数据访问的依赖。
• 在账本数据上实现丰富且灵活的查询操作，包括历史状态追踪。
• 分析并聚类账本状态模式，以支持结构化、高层级的查询。
• 提供一个经过真实应用场景验证的生产就绪平台，以证明其实际效用。

提出的方法

• 设计并实现一个账本数据分析中间件层，从 Hyperledger Fabric 账本中提取并索引区块和交易数据。
• 提供全面的查询接口，以高效检索区块、交易和状态变更。
• 对账本状态数据进行模式分析与聚类，以支持跨不同资产类型的结构化查询。
• 实现历史操作追踪机制，以追踪任意特定状态随时间的状态变更。
• 将平台作为独立服务集成，可无缝接入现有的基于 Fabric 的应用。
• 采用模块化架构，以支持可扩展性，并与现有的 Fabric SDK 和链码集成。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在 Hyperledger Fabric 中超越 SDK 和链码提供的有限接口，实现账本数据的访问？
• RQ2 哪些技术能够实现许可区块链中事务和状态数据的高效、灵活查询？
• RQ3 如何分析和聚类账本状态模式，以支持高层级、语义化的查询？
• RQ4 中间件平台是否能显著提升真实企业区块链应用中的数据探索和历史追踪能力？
• RQ5 与原生 Fabric 数据访问方法相比，专用查询平台在性能和可用性方面提供了哪些优势？

主要发现

• 该平台通过优化的查询接口实现了区块和交易的高效检索，与原生 SDK 方法相比，显著降低了数据访问延迟。
• 历史状态追踪功能使用户能够追踪任意资产状态在多个区块中的演变过程，支持审计和合规用例。
• 账本状态的模式聚类促进了结构化、高层级查询的创建，抽象了底层数据访问的复杂性。
• 该平台已在真实世界应用中成功验证，证明了其在企业环境中的实用性和有效性。
• 中间件架构支持与现有 Hyperledger Fabric 部署无缝集成，无需修改核心区块链堆栈。
• 该系统支持丰富的查询能力，超越了基本检索，能够对账本数据执行复杂的分析操作。