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原文 Dijun Liu

什么是BCCSP

BCCSP全称是区块链密码服务提供者，用来提供区块链相关的算法标准和他们的实现。

bccsp.go

  1. // BCCSP is the blockchain cryptographic service provider that offers
  2. // the implementation of cryptographic standards and algorithms.
  3. type BCCSP interface {
  5.     // KeyGen generates a key using opts.
  6.     KeyGen(opts KeyGenOpts) (k Key, err error)
  8.     // KeyDeriv derives a key from k using opts.
  9.     // The opts argument should be appropriate for the primitive used.
  10.     KeyDeriv(k Key, opts KeyDerivOpts) (dk Key, err error)
  12.     // KeyImport imports a key from its raw representation using opts.
  13.     // The opts argument should be appropriate for the primitive used.
  14.     KeyImport(raw interface{}, opts KeyImportOpts) (k Key, err error)
  16.     // GetKey returns the key this CSP associates to
  17.     // the Subject Key Identifier ski.
  18.     GetKey(ski []byte) (k Key, err error)
  20.     // Hash hashes messages msg using options opts.
  21.     // If opts is nil, the default hash function will be used.
  22.     Hash(msg []byte, opts HashOpts) (hash []byte, err error)
  24.     // GetHash returns and instance of hash.Hash using options opts.
  25.     // If opts is nil, the default hash function will be returned.
  26.     GetHash(opts HashOpts) (h hash.Hash, err error)
  28.     // Sign signs digest using key k.
  29.     // The opts argument should be appropriate for the algorithm used.
  30.     //
  31.     // Note that when a signature of a hash of a larger message is needed,
  32.     // the caller is responsible for hashing the larger message and passing
  33.     // the hash (as digest).
  34.     Sign(k Key, digest []byte, opts SignerOpts) (signature []byte, err error)
  36.     // Verify verifies signature against key k and digest
  37.     // The opts argument should be appropriate for the algorithm used.
  38.     Verify(k Key, signature, digest []byte, opts SignerOpts) (valid bool, err error)
  40.     // Encrypt encrypts plaintext using key k.
  41.     // The opts argument should be appropriate for the algorithm used.
  42.     Encrypt(k Key, plaintext []byte, opts EncrypterOpts) (ciphertext []byte, err error)
  44.     // Decrypt decrypts ciphertext using key k.
  45.     // The opts argument should be appropriate for the algorithm used.
  46.     Decrypt(k Key, ciphertext []byte, opts DecrypterOpts) (plaintext []byte, err error)
  47. }

代码译注

秘钥生命周期管理

  1. GenKey - 产生秘钥
  2. DeriveKey -派生秘钥
  3. GetKey - 获取秘钥
  4. ImportKey - 导入秘钥

签名验签操作

  1. Sign -签名
  2. Verify -验签

加解密操作

  1. Encrypt - 加密操作
  2. Decrypt - 解密操作

Hyperledger Fabric中BCCSP的整合方式

什么是BCCSP - 图1

框图译注

BCCSP Factory 主要提供3种BCCSP实现。

  • 软件实现 Software BCCSP
  • 基于PKCS11的硬件实现 HSM BCCSP (PKCS11）
  • 测试用的空实现 Null BCCSP (testing)

BCCSP通过Membership Service（成员服务提供者）给相关核心功能和客户端SDK提供加密算法相关的服务。 相关核心功能集中在core中，包括共识模块，背书模块等。

BCCSP设计目标

  • 可插拔
    • 在不改变核心代码的情况下，可以使用多种加密实现方式
  • 提供多种CSP
    • 可以添加多种CSP，比如不同的硬件实现
    • 允许在不同的模块上面使用不同的CSP
  • 支持国际标准
    • 通过新的CSP来做支持
    • 不需要对不同标准之间的互通做保证

BCCSP秘钥

bccsp.go

  1. // Key represents a cryptographic key
  2. type Key interface {
  4.     // Bytes converts this key to its byte representation,
  5.     // if this operation is allowed.
  6.     Bytes() ([]byte, error)
  8.     // SKI returns the subject key identifier of this key.
  9.     SKI() []byte
  11.     // Symmetric returns true if this key is a symmetric key,
  12.     // false is this key is asymmetric
  13.     Symmetric() bool
  15.     // Private returns true if this key is a private key,
  16.     // false otherwise.
  17.     Private() bool
  19.     // PublicKey returns the corresponding public key part of an asymmetric public/private key pair.
  20.     // This method returns an error in symmetric key schemes.
  21.     PublicKey() (Key, error)
  22. }

KEY描述了密码相关的秘钥，秘钥可以是对称的或者非对称的。

如果是非对称的，那么秘钥还分为公钥和私钥两种

如果是私钥的话，它还可以通过PublicKey()来获取对应的公钥

秘钥可以通过Subject Key Identifier (GetSKI)来索引。

秘钥生命周期

为了进行密码相关的操作，需要产生相应的秘钥（译注：并且维护相应的秘钥状态，比如存储，索引）

bccsp.go

  1.  GenKey(opts GenKeyOpts) (k Key, err error)

bccsp.go

  1. // KeyGenOpts contains options for key-generation with a CSP.
  2. type KeyGenOpts interface {
  4.     // Algorithm returns the key generation algorithm identifier (to be used).
  5.     Algorithm() string
  7.     // Ephemeral returns true if the key to generate has to be ephemeral,
  8.     // false otherwise.
  9.     Ephemeral() bool
  10. }

GenKey可以通过不同的opts来控制，产生不同种类的秘钥

对于开发者来说，至少需要为指定生成秘钥的算法和是否是短期秘钥。如果是长期秘钥的话，则需要通过SKI来完成存储和索引

短期秘钥的话，如果没有地方再引用了，会自动被销毁。

值得注意的是，除了这两个方法，其他任何的参数，你都可以在实现此接口GenKeyOpts的时候加上。

有时需要通过已有的秘钥派生新的秘钥

bccsp.go

  1. DeriveKey(k Key, opts DeriveKeyOpts) (dk Key, err error)

bccsp.go

  1. // KeyDerivOpts contains options for key-derivation with a CSP.
  2. type KeyDerivOpts interface {
  4.     // Algorithm returns the key derivation algorithm identifier (to be used).
  5.     Algorithm() string
  7.     // Ephemeral returns true if the key to derived has to be ephemeral,
  8.     // false otherwise.
  9.     Ephemeral() bool
  10. }

DeriveKey允许从已有秘钥派生一组新的秘钥（比如通过HMAC或者重新随机生成）。通过适当的opts可以选择不同的派生方法。

同GenKey，对于开发者来说，至少需要为指定生成秘钥的算法和是否是短期秘钥。如果是长期秘钥的话，则需要通过SKI来完成存储和索引。

同GenKey，值得注意的是，除了这两个方法，其他任何的参数，你都可以在实现此接口DeriveKeyOpts的时候加上。

签名验签能力

bccsp.go

  1. // Sign signs digest using key k.
  2. // The opts argument should be appropriate for the algorithm used.
  3. //
  4. // Note that when a signature of a hash of a larger message is needed,
  5. // the caller is responsible for hashing the larger message and passing
  6. // the hash (as digest).
  7. Sign(k Key, digest []byte, opts SignerOpts) (signature []byte, err error)
  9. // Verify verifies signature against key k and digest
  10. // The opts argument should be appropriate for the algorithm used.
  11. Verify(k Key, signature, digest []byte, opts SignerOpts) (valid bool, err error)

bccsp.go

  1. // SignerOpts contains options for signing with a CSP.
  2. type SignerOpts interface{}

BCCSP通过Sign，Verify提供签名验签。

通过秘钥的种类来决定签名验签的算法，比如传入ECDSA的秘钥就使用ECDSA的签名算法。

其他任何的参数，你都可以在实现此接口SignerOpts的时候加上。

加解密能力

bccsp.go

  1. // Encrypt encrypts plaintext using key k.
  2. // The opts argument should be appropriate for the algorithm used.
  3. Encrypt(k Key, plaintext []byte, opts EncrypterOpts) (ciphertext []byte, err error)
  5. // Decrypt decrypts ciphertext using key k.
  6. // The opts argument should be appropriate for the algorithm used.
  7. Decrypt(k Key, ciphertext []byte, opts DecrypterOpts) (plaintext []byte, err error)

bccsp.go

  1. // EncrypterOpts contains options for encrypting with a CSP.
  2. type EncrypterOpts interface{}
  4. // DecrypterOpts contains options for decrypting with a CSP.
  5. type DecrypterOpts interface{}

BCCSP通过Encrypt，Decrypt提供加密/解密。

通过不同种类的秘钥类型和opts来决定使用的加密算法（译注：这和签名验签不同，这里会使用opts来决定使用的模式）。 举个栗子，如果秘钥是AES的，那么opts就会用来决定操作的模式。

可以在实现EncrypterOpts/ DecrypterOpts的时候添加任何你想要定制的参数。(译注： 这里原文注释有错误，写成了SignerOpts)

摘要能力 译者增加表述

(原文由于版本原因，没有列出hash)

bccsp.go

  1. // Hash hashes messages msg using options opts.
  2. // If opts is nil, the default hash function will be used.
  3. Hash(msg []byte, opts HashOpts) (hash []byte, err error)
  5. // GetHash returns and instance of hash.Hash using options opts.
  6. // If opts is nil, the default hash function will be returned.
  7. GetHash(opts HashOpts) (h hash.Hash, err error)

bccsp.go

  1. // HashOpts contains options for hashing with a CSP.
  2. type HashOpts interface {
  4.     // Algorithm returns the hash algorithm identifier (to be used).
  5.     Algorithm() string
  6. }

BCCSP通过Hash来提供摘要能力

不同种类的hash算法可以通过不同的opts来获取（比如md5或者SHA256）