職業(yè)院?；谖⒎?wù)架構(gòu)區(qū)塊鏈（fabric）實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)研究

楊建清

自2008年中本聰提出區(qū)塊鏈到如今，區(qū)塊鏈從1.0發(fā)展到3.0，各國(guó)都為搶占區(qū)塊鏈技術(shù)制高點(diǎn)在努力。2019 年 10 月 24 日下午，中共中央政治局就區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行第十八次集體學(xué)習(xí)。中共中央總書記習(xí)近平在主持學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)，區(qū)塊鏈技術(shù)的集成應(yīng)用在新的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)變革中起著重要作用。區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)得以迅速發(fā)展，并逐步走向成熟，但是我國(guó)區(qū)塊鏈人才培養(yǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求，職業(yè)院校擔(dān)負(fù)著區(qū)塊鏈一線人才培養(yǎng)的重任，急需建設(shè)區(qū)塊鏈實(shí)訓(xùn)室，滿足人才培養(yǎng)的需求。

一、區(qū)塊鏈的發(fā)展?fàn)顩r及人力資源需求

全球區(qū)塊鏈?zhǔn)袌?chǎng)正以高速發(fā)展，不論是從市場(chǎng)規(guī)模還是技術(shù)發(fā)展方面都處于各個(gè)行業(yè)的領(lǐng)先地位。

（一）我國(guó)區(qū)塊鏈發(fā)展規(guī)劃

2016年，區(qū)塊鏈?zhǔn)状伪涣腥雵?guó)務(wù)院印發(fā)的《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》中。2018年5月28日，習(xí)近平總書記在兩院院士大會(huì)上的講話中指出，“以人工智能、量子信息、移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈為代表的新一代信息技術(shù)加速突破應(yīng)用”。2018年6月，工信部印發(fā)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》，鼓勵(lì)推進(jìn)邊緣計(jì)算、深度學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈等新興前沿技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用研究。根據(jù)中國(guó)信通院發(fā)布的《區(qū)塊鏈白皮書2019》信息，截至2019年5月，全國(guó)已成立區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)園共計(jì)22家，塊鏈企業(yè)數(shù)量達(dá)到499家，這為區(qū)塊鏈應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基石。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，基于區(qū)塊鏈的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)全球范圍內(nèi)快速增長(zhǎng)，技術(shù)不斷更新和發(fā)展，是當(dāng)前技術(shù)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。

（二）區(qū)塊鏈人力資源需求

區(qū)塊鏈技術(shù)是一門多學(xué)科跨領(lǐng)域的技術(shù)，包含了操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊、密碼學(xué)、數(shù)學(xué)、金融、生產(chǎn)等。區(qū)塊鏈人才需要兼?zhèn)湎到y(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，更要懂應(yīng)用場(chǎng)景的具體業(yè)務(wù)邏輯，區(qū)塊鏈人才在市場(chǎng)上仍十分稀缺。

二、區(qū)塊鏈職業(yè)崗位需求

（一）區(qū)塊鏈職業(yè)崗位類別

根據(jù)區(qū)塊鏈領(lǐng)域中工作范圍和職責(zé)的不同，從頂層的架構(gòu)師到底層區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的實(shí)施和營(yíng)銷技能人才，職業(yè)崗位主要有：

區(qū)塊鏈架構(gòu)師：領(lǐng)導(dǎo)區(qū)塊鏈項(xiàng)目的開發(fā)和部署，確保系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可靠性、安全性、可維護(hù)性，并在預(yù)算內(nèi)達(dá)到業(yè)務(wù)要求。

區(qū)塊鏈軟件工程師：負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和開發(fā)面向業(yè)務(wù)的智能合約軟件。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)工程師：研究區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)，就產(chǎn)品經(jīng)理提出的集成方案進(jìn)行工程技術(shù)方案準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、實(shí)施方案編寫等工作。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)管理員：熟悉區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的部署、調(diào)試、管理以及維護(hù)。

區(qū)塊鏈銷售員：銷售滿足用戶需求的區(qū)塊鏈產(chǎn)品。

（二）區(qū)塊鏈職業(yè)崗位需求人才結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)以上區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)所需人才結(jié)構(gòu)中職業(yè)崗位的分析，位于產(chǎn)業(yè)鏈中的架構(gòu)設(shè)計(jì)、分析的中高級(jí)人員，約占區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)人才需求總體數(shù)量的兩到三成，位于產(chǎn)業(yè)鏈下游的技能型、應(yīng)用型的技術(shù)人才，約占總體需求的六到七成，形成產(chǎn)業(yè)鏈上中下游人才需求的“金字塔”狀分布態(tài)勢(shì)。

區(qū)塊鏈領(lǐng)域有70%的崗位屬于操作型崗位，以某云平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行區(qū)塊鏈的部署、實(shí)施、維護(hù)為主，行內(nèi)稱“區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)工程師”和“區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)管理員”，此類職位占人才缺口的60%。

當(dāng)前區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，京津地區(qū)、長(zhǎng)三角、珠三角、杭州作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的代表，人才、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)、信息等各種資源集聚，構(gòu)成了我國(guó)區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域。

三、基于docker區(qū)塊鏈實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)方案

根據(jù)培養(yǎng)區(qū)塊鏈人才的需求，職業(yè)院校培養(yǎng)的主要是在云平臺(tái)的基礎(chǔ)上對(duì)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)實(shí)施、維護(hù)和管理為主，即區(qū)塊鏈管理員、區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)工程師、區(qū)塊鏈銷售員等崗位。

（一）區(qū)塊鏈職業(yè)崗位技術(shù)需求分析

區(qū)塊鏈實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)圍繞區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施、維護(hù)和管理需要的技能點(diǎn)展開，經(jīng)過對(duì)區(qū)塊鏈相關(guān)職業(yè)崗位的調(diào)研，所需要的技能點(diǎn)如下：

能根據(jù)用戶的需求提出集成方案，進(jìn)行工程技術(shù)方案準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、實(shí)施方案編寫等工作。能根據(jù)用戶的需求進(jìn)行技術(shù)選型，主機(jī)、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等硬件選型，對(duì)云操作系統(tǒng)、虛擬化平臺(tái)、區(qū)塊鏈管理平臺(tái)進(jìn)行選擇;能根據(jù)區(qū)塊鏈集成方案進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署，數(shù)據(jù)中心虛擬化平臺(tái)安裝、配置;能監(jiān)控區(qū)塊鏈系統(tǒng)運(yùn)行狀況，查看日志，分析運(yùn)行狀況，解決出現(xiàn)的問題

（二）區(qū)塊鏈平臺(tái)選擇

根據(jù)中國(guó)信通院2018年發(fā)布的《區(qū)塊鏈白皮書》報(bào)告，比特幣（Bitcoin）、以太坊（Ethereum）、超級(jí)賬本（Hyperledger）、瑞波（Ripple）等多個(gè)核心開源平臺(tái)的公司及個(gè)人合作開發(fā)生態(tài)。本案例選擇 Hyperledger區(qū)塊鏈聯(lián)盟的fabric架構(gòu)。

（三）fabric區(qū)塊鏈平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)分析

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

身份管理（Identity management）：也就是身份管理，F(xiàn)abric是目前為止在設(shè)計(jì)上最貼近聯(lián)盟鏈思想的區(qū)塊鏈。Fabric成員管理服務(wù)為整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)提供身份管理、隱私、保密和可審計(jì)的服務(wù)。

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(duì)應(yīng)賬本的當(dāng)前最新狀態(tài)。

交易管理：部署交易（編寫鏈碼，安裝安裝鏈碼）和調(diào)用交易（通過客戶端節(jié)點(diǎn)， 調(diào)用peer節(jié)點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)成員所同意的業(yè)務(wù)邏輯。

（四）基于Fabric區(qū)塊鏈平臺(tái)實(shí)驗(yàn)方案邏輯設(shè)計(jì)

Fabric本身是一個(gè)分布式系統(tǒng)，可以通過微服務(wù)方式部署到一臺(tái)主機(jī)上或者多臺(tái)主機(jī)上，首先部署docker，然后部署Fabric。

（五）基于Fabric區(qū)塊鏈平臺(tái)實(shí)驗(yàn)方案物理設(shè)計(jì)

依據(jù)區(qū)塊鏈實(shí)驗(yàn)功能和邏輯劃分，設(shè)計(jì)滿足48用戶并發(fā)連接部署Fabric，計(jì)劃采用超融合服務(wù)器方式構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，然后在云數(shù)據(jù)中心虛擬化平臺(tái)上部署Fabric。

（六）區(qū)塊鏈實(shí)訓(xùn)室空間布局設(shè)計(jì)

區(qū)塊鏈實(shí)訓(xùn)室空間布局設(shè)計(jì)按照8組用戶設(shè)計(jì)，每組6人，滿足48人同時(shí)使用，通過分組的方式進(jìn)行區(qū)塊鏈實(shí)驗(yàn)。

四、區(qū)塊鏈實(shí)訓(xùn)室測(cè)試運(yùn)行

建設(shè)區(qū)塊鏈實(shí)訓(xùn)室后，運(yùn)用VMware ESXi虛擬化，48用戶并發(fā)連接創(chuàng)建虛擬機(jī)，安裝linux，在此基礎(chǔ)上部署Fabric網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了區(qū)塊鏈的功能需求。

（一）基礎(chǔ)準(zhǔn)備

（1）檢查curl，git，wget，docker，docker-compose軟件安裝運(yùn)行狀態(tài);（2）安裝go環(huán)境;（3）安裝Node.js環(huán)境。

（二）部署hyperledger Fabric

（1）設(shè)計(jì)目錄結(jié)構(gòu);（2）下載hyperledger Fabric鏡像;（3）創(chuàng)建測(cè)試網(wǎng)絡(luò);

（4）創(chuàng)建通道;（5）安裝和啟動(dòng)鏈碼;（6）測(cè)試。

通過測(cè)試，以上方案設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)室完全滿足學(xué)校區(qū)塊鏈專業(yè)學(xué)生試驗(yàn)實(shí)踐需求，達(dá)到建設(shè)目標(biāo)需求。

五、總結(jié)

區(qū)塊鏈作為可信機(jī)制的新技術(shù)，備受各國(guó)的重視，當(dāng)前我國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)得到大力發(fā)展，急需培養(yǎng)區(qū)塊鏈一線的技術(shù)人才，職業(yè)院校區(qū)塊鏈實(shí)訓(xùn)室是區(qū)塊鏈人才培養(yǎng)的基石。基于Fabric的區(qū)塊鏈實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)方案，能夠滿足職業(yè)院校培養(yǎng)區(qū)塊鏈人才的需求，將提高職業(yè)院校教師和學(xué)生的職業(yè)技能水平，為國(guó)家信息技術(shù)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]中國(guó)信通院.區(qū)塊鏈白皮書[J].2019（10）.

[3]中國(guó)信通院.區(qū)塊鏈白皮書[J].2018（9）.

責(zé)任編輯朱守鋰