職業院校基于微服務架構區塊鏈（fabric）實訓室的建設研究

楊建清

自2008年中本聰提出區塊鏈到如今，區塊鏈從1.0發展到3.0，各國都為搶占區塊鏈技術制高點在努力。2019 年 10 月 24 日下午，中共中央政治局就區塊鏈技術發展現狀和趨勢進行第十八次集體學習。中共中央總書記習近平在主持學習時強調，區塊鏈技術的集成應用在新的技術革新和產業變革中起著重要作用。區塊鏈產業得以迅速發展，并逐步走向成熟，但是我國區塊鏈人才培養遠遠不能滿足市場的需求，職業院校擔負著區塊鏈一線人才培養的重任，急需建設區塊鏈實訓室，滿足人才培養的需求。

一、區塊鏈的發展狀況及人力資源需求

全球區塊鏈市場正以高速發展，不論是從市場規模還是技術發展方面都處于各個行業的領先地位。

（一）我國區塊鏈發展規劃

2016年，區塊鏈首次被列入國務院印發的《“十三五”國家信息化規劃》中。2018年5月28日，習近平總書記在兩院院士大會上的講話中指出，“以人工智能、量子信息、移動通信、物聯網、區塊鏈為代表的新一代信息技術加速突破應用”。2018年6月，工信部印發《工業互聯網發展行動計劃（2018-2020年）》，鼓勵推進邊緣計算、深度學習、區塊鏈等新興前沿技術在工業互聯網的應用研究。根據中國信通院發布的《區塊鏈白皮書2019》信息，截至2019年5月，全國已成立區塊鏈產業園共計22家，塊鏈企業數量達到499家，這為區塊鏈應用提供了堅實的技術基石。

從以上數據可以看出，基于區塊鏈的經濟和技術全球范圍內快速增長，技術不斷更新和發展，是當前技術發展最快的領域之一。

（二）區塊鏈人力資源需求

區塊鏈技術是一門多學科跨領域的技術，包含了操作系統、網絡通訊、密碼學、數學、金融、生產等。區塊鏈人才需要兼備系統架構設計的經驗，更要懂應用場景的具體業務邏輯，區塊鏈人才在市場上仍十分稀缺。

二、區塊鏈職業崗位需求

（一）區塊鏈職業崗位類別

根據區塊鏈領域中工作范圍和職責的不同，從頂層的架構師到底層區塊鏈網絡架構的實施和營銷技能人才，職業崗位主要有：

區塊鏈架構師：領導區塊鏈項目的開發和部署，確保系統的可擴展性、可靠性、安全性、可維護性，并在預算內達到業務要求。

區塊鏈軟件工程師：負責設計和開發面向業務的智能合約軟件。

區塊鏈網絡工程師：研究區塊鏈相關技術，就產品經理提出的集成方案進行工程技術方案準備、實驗驗證、實施方案編寫等工作。

區塊鏈網絡管理員：熟悉區塊鏈網絡的部署、調試、管理以及維護。

區塊鏈銷售員：銷售滿足用戶需求的區塊鏈產品。

（二）區塊鏈職業崗位需求人才結構分析

根據以上區塊鏈產業所需人才結構中職業崗位的分析，位于產業鏈中的架構設計、分析的中高級人員，約占區塊鏈產業人才需求總體數量的兩到三成，位于產業鏈下游的技能型、應用型的技術人才，約占總體需求的六到七成，形成產業鏈上中下游人才需求的“金字塔”狀分布態勢。

區塊鏈領域有70%的崗位屬于操作型崗位，以某云平臺基礎上進行區塊鏈的部署、實施、維護為主，行內稱“區塊鏈網絡工程師”和“區塊鏈網絡管理員”，此類職位占人才缺口的60%。

當前區塊鏈產業主要集中在經濟發達地區，京津地區、長三角、珠三角、杭州作為我國經濟發達地區的代表，人才、產業、企業、信息等各種資源集聚，構成了我國區塊鏈產業發展的重點區域。

三、基于docker區塊鏈實訓室的建設方案

根據培養區塊鏈人才的需求，職業院校培養的主要是在云平臺的基礎上對區塊鏈網絡實施、維護和管理為主，即區塊鏈管理員、區塊鏈網絡工程師、區塊鏈銷售員等崗位。

（一）區塊鏈職業崗位技術需求分析

區塊鏈實訓室的建設圍繞區塊鏈網絡的實施、維護和管理需要的技能點展開，經過對區塊鏈相關職業崗位的調研，所需要的技能點如下：

能根據用戶的需求提出集成方案，進行工程技術方案準備、實驗驗證、實施方案編寫等工作。能根據用戶的需求進行技術選型，主機、存儲、網絡等硬件選型，對云操作系統、虛擬化平臺、區塊鏈管理平臺進行選擇;能根據區塊鏈集成方案進行網絡部署，數據中心虛擬化平臺安裝、配置;能監控區塊鏈系統運行狀況，查看日志，分析運行狀況，解決出現的問題

（二）區塊鏈平臺選擇

根據中國信通院2018年發布的《區塊鏈白皮書》報告，比特幣（Bitcoin）、以太坊（Ethereum）、超級賬本（Hyperledger）、瑞波（Ripple）等多個核心開源平臺的公司及個人合作開發生態。本案例選擇 Hyperledger區塊鏈聯盟的fabric架構。

（三）fabric區塊鏈平臺框架結構分析

Fabric是分布式賬本解決方案的框架，采用模塊化架構，提供高度的機密性、彈性、靈活性和可擴展性。圖1是Fabric的邏輯架構圖。

身份管理（Identity management）：也就是身份管理，Fabric是目前為止在設計上最貼近聯盟鏈思想的區塊鏈。Fabric成員管理服務為整個區塊鏈網絡提供身份管理、隱私、保密和可審計的服務。

賬本管理：賬本Ledger主要包含兩塊：blockchain和state。blockchain就是一系列連在一起的block，用來記錄歷史交易。state對應賬本的當前最新狀態。

交易管理：部署交易（編寫鏈碼，安裝安裝鏈碼）和調用交易（通過客戶端節點， 調用peer節點上的智能合約）。

智能合約：也稱為鏈碼（chaincode），是一段代碼，它處理網絡成員所同意的業務邏輯。

（四）基于Fabric區塊鏈平臺實驗方案邏輯設計

Fabric本身是一個分布式系統，可以通過微服務方式部署到一臺主機上或者多臺主機上，首先部署docker，然后部署Fabric。

（五）基于Fabric區塊鏈平臺實驗方案物理設計

依據區塊鏈實驗功能和邏輯劃分，設計滿足48用戶并發連接部署Fabric，計劃采用超融合服務器方式構建數據中心，然后在云數據中心虛擬化平臺上部署Fabric。

（六）區塊鏈實訓室空間布局設計

區塊鏈實訓室空間布局設計按照8組用戶設計，每組6人，滿足48人同時使用，通過分組的方式進行區塊鏈實驗。

四、區塊鏈實訓室測試運行

建設區塊鏈實訓室后，運用VMware ESXi虛擬化，48用戶并發連接創建虛擬機，安裝linux，在此基礎上部署Fabric網絡，實現了區塊鏈的功能需求。

（一）基礎準備

（1）檢查curl，git，wget，docker，docker-compose軟件安裝運行狀態;（2）安裝go環境;（3）安裝Node.js環境。

（二）部署hyperledger Fabric

（1）設計目錄結構;（2）下載hyperledger Fabric鏡像;（3）創建測試網絡;

（4）創建通道;（5）安裝和啟動鏈碼;（6）測試。

通過測試，以上方案設計的實訓室完全滿足學校區塊鏈專業學生試驗實踐需求，達到建設目標需求。

五、總結

區塊鏈作為可信機制的新技術，備受各國的重視，當前我國區塊鏈技術得到大力發展，急需培養區塊鏈一線的技術人才，職業院校區塊鏈實訓室是區塊鏈人才培養的基石。基于Fabric的區塊鏈實訓室的建設方案，能夠滿足職業院校培養區塊鏈人才的需求，將提高職業院校教師和學生的職業技能水平，為國家信息技術發展做貢獻。

參考文獻：

[1]https：//hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/latest/getting_started.html

[2]中國信通院.區塊鏈白皮書[J].2019（10）.

[3]中國信通院.區塊鏈白皮書[J].2018（9）.

責任編輯朱守鋰