導讀：摩根大通的Quorum平台是區塊鍊行業的關注熱點（Quorum是由摩根大通最初在去年秋季公布的一種基于以太坊的區塊鍊網絡），并且摩根大通近期與零币電子貨币公司（Zerocoin Electronic Coin Company）的合作更是引發熱議。有專家稱，這種将零知識密碼學與Quorum相結合的舉措，是區塊鍊行業的一大進步，因為這樣一來，以太坊将建構更适合的企業級解決方案，并推動區塊鍊的企業應用。而摩根大通也将通過這個平台擴大市場占有率，保證自己的前沿地位。
本文作者：UniZhu 編輯：KC
目錄
- Quorum是什麼？
- Quorum的結構
- Transaction
1. Quorum是什麼？
Quorum 是由 J.P.Morgan 推出的企業級分布式賬本平台。在以太坊的基礎上，Quorum額外提供了聯盟鍊的服務。在公有鍊方面，Quorum繼承了以太坊的協定及其用戶端Geth。
Quorum 和以太坊的主要差別：
- 提供了Transaction和Contract的私有化功能。
- 多種基于投票機制的共識方式。
- 網絡與節點的權限管理。
- 更高的性能。
Quorum 的主要元件：
- Quorum Node (節點)
- Constellation - Transaction Manager (用于私有Transaction的管理)
- Constellation - Enclave (用于加解密私有Transaction的資訊)
2. Quorum的結構
Quorum Node
Quorum 節點的設計主要沿襲以太坊的 geth。面對日益壯大的以太坊社群，Quorum 希望能借助以太坊越來越完善的節點設計。是以，未來每次 geth 的 release 版本 Quorum 都會針對性的做更新調整。
為了适配其企業級的聯盟鍊功能，Quorum 同時還對 geth 做了部分調整：
1. 用其自己實作的基于投票機制的共識方式 “QuorumChain” 來代替原來的 “Proof of work” 。
1. 在原來無限制的P2P傳輸方式上增加了權限功能。使得P2P傳輸隻能在互相允許的節點間傳輸。
1. 原來區塊中的 “global state root” 被替換成了 “global public state root”。
1. 原來的 state 存儲被分成了兩部分，分别存儲 public state 和 private state。
1. 修改區塊校驗邏輯使其能支援 private transaction。
1. Transaction 生成時支援 transaction 内容的替換。這個調整是為了能支援聯盟中的私有交易。（後面的 Transaction Processing 章節會提到）
Constellation
Constellation 子產品的主要職責是支援 private transaction。Constellation 由兩部分組成：Transaction Manager 和 Enclave。Transaction Manager 用來管理和傳遞私有消息，Enclave 用來對私有消息的加解密。
Transaction Manager
在一次私有交易中，Transaction Manager 會存儲私有交易的内容，并且會将這條私有交易内容與其他相關的 Transaction Manager 進行互動。同時它也會利用 Enclave 來加密或解密其收到的私有交易。
Enclave
在分布式賬本中，密碼學被廣泛的運用在交易真實性校驗，成員校驗，曆史資訊追溯等方面。為了能更有效率的處理消息的加密與解密，Quorum 将這個功能單獨拉出并命名為 Enclave 子產品。Enclave 和 Transaction Manager 是一對一的關系。
3. Transaction
在 Quorum 中有兩種交易類型，”Public Transaction” 和 “Privat Transaction”。在實際的交易中，這兩種類型都采用了以太坊的 Transaction 模型，但是又做了部分修改。Quorum 在原有的以太坊 tx 模型基礎上添加了一個新的 “privateFor” 字段。同時，針對一個 tx 類型的對象添加了一個新的方法 “IsPrivate”。用 “IsPrivate” 方法來判斷 tx 是 public 還是 private，用 “privateFor” 來記錄 tx 隻有誰能檢視。
Public Transaction
Public Transaction 的機理和以太坊一緻。TX 中的交易内容能被鍊上的所有人通路到。
Private Transaction
Private Transaction 雖然被叫做 “Private”，但是在全網上也會出現與其相關的交易。隻不過交易的明細隻有與此交易有關系的成員才能通路到。在全網上看到的交易内容是一段hash值，當你是交易的相關人員時，你就能利用這個hash值，然後通過 Transaction Manager 和 Enclave 來獲得這比交易的正确内容。這在 Transaction Processing 章節中會詳細介紹。
Transaction Processing
Public Transaction的處理流程和以太坊的 TX 流程一緻。TX 廣播全網後，被礦工打包到區塊中。節點收到區塊并校驗區塊中的 TX 資訊。然後根據 TX 資訊更新本地的 State。
Private Transaction也會将 TX 廣播至全網。但是它的 TX payload已經從原來的真實内容替換為一個hash值。這個hash值是由
Transaction Manager
提供的。
兩者的差別可以參考下圖：
在以太坊中，每個節點都會維護一份本地的 StateDB 來快速的查詢一些資訊。所有節點中的 StateDB 都會進行共識進而保證大家的資料一緻。在Quorum中，因為Private TX的存在，這種設計就會出現問題。由于隻有部分節點能接觸真實的資料，那就導緻了這部分節點的StateDB内容和其他節點會存在差異，最終無法達成共識。為了解決這個問題，Quorum将原來的StateDB分成兩部分，Public State 和 Private State。Public State會進行全網的共識，Private State則隻記錄 Private Transaction 相關的資訊。
Private Transaction Process Flow
Quorum中一個Private Transaction的詳細流程可以參考下圖：
在這個例子中，有一筆
Transaction AB
跟聯盟A和聯盟B相關，與聯盟C的節點無關。
注：每個Party都有自己的公鑰和私鑰，Party内所有成員都有這對公私鑰。
- DAPP 将 TX 發送給PartyA的節點。節點收到 TX 後将上文提到的
privateFor
["public_key_A", "public_key_B"]
- 節點将 TX 發送給其對應的 Transaction Manager。
- Transaction Manager 呼叫與其關聯的 Enclave，并要求 Enclave 加密這筆 TX。
-
PartyA 的 Enclave 校驗擷取到的PartyA私鑰，如果确認通過則進行如下動作：
i. 生成一個密鑰（symmetric key）。
ii. 用上一步生成的symmetric key來加密 TX 的内容。
iii. 用SHA3-512來擷取加密後的TX内容的hash值。
iv. 将
i
i
["key_encrypted_by_publickey_A", "key_encrypted_by_publickey_B"]
ii
iii
iv
- PartA的Transaction Manager會把加密後的TX以及加密後的symmetric key儲存到本地，并用從 Enclave 中擷取的 hash 值作為索引。另外Transaction Manager會把hash值，加密後的TX，public_key_B加密的symmetric key這三項通過HTTPS發送給PartyB的Transaction Manager。PartyB的Tx Manager收到資料後，同樣将加密後的TX和symmetric key儲存到本地，并用收到的hash值作為索引。處理完後，PartyB的TX manager發送一個成功的回執給PartyA的TX manager。
- PartyA的TX Manager收到成功回執後，将hash值傳回給其對應的Quorum節點。節點收到hash值後，用這個hash值來替換原來TX的交易内容。（參考 Transaction Processing 章節的第一張圖 ）同時，将TX的
V
V
- TX内容被替換後，TX就和Pbulic Transaction一樣被節點通過P2P方式廣播給整個網絡。
- 這條TX被某個區塊收錄到區塊資訊中。
- 節點收到帶這個TX的區塊後，發現這個TX的
V
- 因為PartyC的節點不在這個Private TX的範圍内，是以其TX Manager無法在本地通過這個hash值找到對應的TX内容和symmetric key。然後TX Manager就會傳回其節點一個
NotARecipient
- PartyB的Enclave收到TX Manger發來的資料後，用PartyB的私鑰Private Key來解密symmetric key。然後用解密後的symmetric key來解密TX的内容。解密完成後将正确的TX内容傳回給TX Manager。
- TX Manager收到解密的TX後通過EVM執行TX裡面的内容。執行完成後将執行結果傳回給Quorum節點，并更新Quorum節點的Private State。
END
後續内容：
- QuorumChain Consensus
- Raft Consensus
- Security & Network Permissioning
References：
Quorum Wiki
Quorum Github Main Page
Quorum Official Page