职业院校基于微服务架构区块链(fabric)实训室的建设研究

文/广州白云工商技师学院 杨建清

自2008年中本聪提出区块链到如今，区块链从1.0发展到3.0，各国都为抢占区块链技术制高点在努力。2019 年 10 月 24 日下午，中共中央政治局就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调，区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。区块链产业得以迅速发展，并逐步走向成熟，但是我国区块链人才培养远远不能满足市场的需求，职业院校担负着区块链一线人才培养的重任,急需建设区块链实训室，满足人才培养的需求。

一、区块链的发展状况及人力资源需求

全球区块链市场正以高速发展，不论是从市场规模还是技术发展方面都处于各个行业的领先地位。

(一)我国区块链发展规划

2016年，区块链首次被列入国务院印发的《“十三五”国家信息化规划》中。2018年5月28日，习近平总书记在两院院士大会上的讲话中指出，“以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用”。2018年6月，工信部印发《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》，鼓励推进边缘计算、深度学习、区块链等新兴前沿技术在工业互联网的应用研究。根据中国信通院发布的《区块链白皮书2019》信息，截至2019年5月，全国已成立区块链产业园共计22家，块链企业数量达到499家，这为区块链应用提供了坚实的技术基石。

从以上数据可以看出，基于区块链的经济和技术全球范围内快速增长，技术不断更新和发展，是当前技术发展最快的领域之一。

(二)区块链人力资源需求

区块链技术是一门多学科跨领域的技术，包含了操作系统、网络通讯、密码学、数学、金融、生产等。区块链人才需要兼备系统架构设计的经验，更要懂应用场景的具体业务逻辑，区块链人才在市场上仍十分稀缺。

二、区块链职业岗位需求

(一)区块链职业岗位类别

根据区块链领域中工作范围和职责的不同，从顶层的架构师到底层区块链网络架构的实施和营销技能人才，职业岗位主要有：

区块链架构师：领导区块链项目的开发和部署，确保系统的可扩展性、可靠性、安全性、可维护性，并在预算内达到业务要求。

区块链软件工程师：负责设计和开发面向业务的智能合约软件。

区块链网络工程师：研究区块链相关技术，就产品经理提出的集成方案进行工程技术方案准备、实验验证、实施方案编写等工作。

区块链网络管理员：熟悉区块链网络的部署、调试、管理以及维护。

区块链销售员：销售满足用户需求的区块链产品。

(二)区块链职业岗位需求人才结构分析

根据以上区块链产业所需人才结构中职业岗位的分析，位于产业链中的架构设计、分析的中高级人员，约占区块链产业人才需求总体数量的两到三成，位于产业链下游的技能型、应用型的技术人才，约占总体需求的六到七成，形成产业链上中下游人才需求的“金字塔”状分布态势。

区块链领域有70%的岗位属于操作型岗位，以某云平台基础上进行区块链的部署、实施、维护为主，行内称“区块链网络工程师”和“区块链网络管理员”，此类职位占人才缺口的60%。

当前区块链产业主要集中在经济发达地区，京津地区、长三角、珠三角、杭州作为我国经济发达地区的代表，人才、产业、企业、信息等各种资源集聚，构成了我国区块链产业发展的重点区域。

三、基于docker区块链实训室的建设方案

根据培养区块链人才的需求，职业院校培养的主要是在云平台的基础上对区块链网络实施、维护和管理为主，即区块链管理员、区块链网络工程师、区块链销售员等岗位。

(一)区块链职业岗位技术需求分析

区块链实训室的建设围绕区块链网络的实施、维护和管理需要的技能点展开，经过对区块链相关职业岗位的调研，所需要的技能点如下：

能根据用户的需求提出集成方案，进行工程技术方案准备、实验验证、实施方案编写等工作。能根据用户的需求进行技术选型，主机、存储、网络等硬件选型，对云操作系统、虚拟化平台、区块链管理平台进行选择；能根据区块链集成方案进行网络部署，数据中心虚拟化平台安装、配置；能监控区块链系统运行状况，查看日志，分析运行状况，解决出现的问题

(二)区块链平台选择

根据中国信通院2018年发布的《区块链白皮书》报告，比特币(Bitcoin)、以太坊(Ethereum)、超级账本(Hyperledger)、瑞波(Ripple)等多个核心开源平台的公司及个人合作开发生态。本案例选择 Hyperledger区块链联盟的fabric架构。

(三)fabric区块链平台框架结构分析

Fabric是分布式账本解决方案的框架，采用模块化架构，提供高度的机密性、弹性、灵活性和可扩展性。图1是Fabric的逻辑架构图。

图1 Fabric的逻辑架构图

身份管理(Identity management)：也就是身份管理，Fabric是目前为止在设计上最贴近联盟链思想的区块链。Fabric成员管理服务为整个区块链网络提供身份管理、隐私、保密和可审计的服务。

账本管理：账本Ledger主要包含两块：blockchain和state。blockchain就是一系列连在一起的block，用来记录历史交易。state对应账本的当前最新状态。

交易管理：部署交易(编写链码，安装安装链码)和调用交易(通过客户端节点, 调用peer节点上的智能合约)。

智能合约：也称为链码(chaincode)，是一段代码，它处理网络成员所同意的业务逻辑。

(四)基于Fabric区块链平台实验方案逻辑设计

Fabric本身是一个分布式系统，可以通过微服务方式部署到一台主机上或者多台主机上，首先部署docker，然后部署Fabric。

(五)基于Fabric区块链平台实验方案物理设计

依据区块链实验功能和逻辑划分，设计满足48用户并发连接部署Fabric，计划采用超融合服务器方式构建数据中心，然后在云数据中心虚拟化平台上部署Fabric。

(六)区块链实训室空间布局设计

区块链实训室空间布局设计按照8组用户设计，每组6人，满足48人同时使用，通过分组的方式进行区块链实验。

四、区块链实训室测试运行

建设区块链实训室后，运用VMware ESXi虚拟化，48用户并发连接创建虚拟机，安装linux，在此基础上部署Fabric网络，实现了区块链的功能需求。

(一)基础准备

(1)检查curl，git，wget，docker，docker-compose软件安装运行状态；(2)安装go环境；(3)安装Node.js环境。

(二)部署hyperledger Fabric

(1)设计目录结构；(2)下载hyperledger Fabric镜像；(3)创建测试网络；(4)创建通道；(5)安装和启动链码；(6)测试。

通过测试，以上方案设计的实训室完全满足学校区块链专业学生试验实践需求，达到建设目标需求。

五、总结

区块链作为可信机制的新技术，备受各国的重视，当前我国区块链技术得到大力发展，急需培养区块链一线的技术人才，职业院校区块链实训室是区块链人才培养的基石。基于Fabric的区块链实训室的建设方案，能够满足职业院校培养区块链人才的需求，将提高职业院校教师和学生的职业技能水平，为国家信息技术发展做贡献。