CN111371562A - 超级账本Fabric-SDK国密算法扩展改造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超级账本Fabric‑SDK国密算法扩展改造方法，包括步骤：引入基于Fabric‑SDK编程语言实现的国密源代码包到超级账本Fabric‑SDK的项目源码中；使用Fabric‑SDK集成的Fabric‑CA客户端，与Fabric‑CA服务端交互注册的新用户；使用Fabric‑CA客户端与Fabric区块链网络进行账本查询的过程。本发明实现了向国密Fabric‑CA注册新用户，使用国密证书与国密Fabric区块链网络交互的功能，解决了支持国密的业务系统无法与支持国密的Fabric区块链网络交互的问题。

Description

超级账本Fabric-SDK国密算法扩展改造方法
技术领域
本发明涉及区块链开源项目超级账本中程序开发工具包Fabric-SDK的国密扩展改造方法，具体是一种对多种编程语言SDK通用的Fabric-SDK的国密扩展改造方法。
背景技术
超级账本Fabric系列组件：超级账本(Hyperledger)是由Linux基金会托管的区块链开发平台项目，Fabric系列子项目超级账本中的核心项目，提供了一个完整的联盟链应用开发平台。Fabric系列项目(组件)中包含Fabric、Fabric-CA、Fabric-SDK等，其中Fabric是该联盟链平台的核心和基础组件，提供了区块链网络节点部署，智能合约运行环境搭建，交易发起和共识、分布式账本维护等区块链网络核心功能。
Fabric-CA为Fabric项目的附属项目，用于替代cryptogen工具，为已经部署运行的Fabric联盟区块链网络动态生成新的组织和用户证书，实现Fabric网络的动态扩容，提升扩展性。Fabric-CA项目由两部分组成，分别是Fabric-CA服务端和Fabric-CA客户端。当Fabric网络中某组织有新用户加入时，该组织管理员可通过Fabric-CA客户端向服务端发起请求登记、注册新用户并获取到相应的用户证书。
国密SM系列算法：国密SM算法即国家密码局认定的国产商用系列密码算法，可以用于完成对称和非对称的加密、解密，数字签名的生成和验证，密钥协商，数字摘要等操作。
在原有的Fabric系列组件中，默认情况下，区块链网络中的散列算法使用SHA256，数字签名使用ECDSA算法，数字证书采用X509格式，并未提供国密算法的支持，不符合区块链平台在监管和可控方面的政策需求。基于此，已有支持国密算法的Fabric组件和Fabric-CA被开发并公布，但不存在支持国密算法的Fabric-SDK组件。这使得支持国密算法的政府或企业业务系统无法基于国密算法实现与Fabric联盟区块链网络的交互，严重阻碍了区块链平台的大规模可控的商用进程。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的政府或企业业务系统无法基于国密算法实现与Fabric联盟区块链网络的交互，严重阻碍了区块链平台的大规模可控商用进程的不足，提供了一种对多种编程语言SDK通用的Fabric-SDK的国密扩展改造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种超级账本Fabric-SDK国密算法扩展改造方法，包括以下步骤：
(1)引入基于Fabric-SDK编程语言实现的国密源代码包到超级账本Fabric-SDK的项目源码中；
(2)使用Fabric-SDK集成的Fabric-CA客户端，与Fabric-CA服务端交互注册的新用户：
在新用户注册后，使用国密源代码包生成国密SM2非对称密钥对，用国密SM2非对称密钥对代替项目源码的ECDSA密钥对；
利用国密SM2非对称密钥对，发起PKCS10格式的证书请求，用证书请求代替项目源码中的基于ECDSA的证书请求；
Fabric-CA客户端发送PKCS10格式证书请求至Fabric-CA服务端，Fabric-CA客户端收到的Fabric-CA服务端返回的证书即为基于SM2算法的X509数字证书。
本发明引入Fabric-SDK对应编程语言的国密实现到其源码目录中，并替换原有的SHA256和ECDSA算法调用，实现了向国密Fabric-CA注册新用户，使用国密证书与国密Fabric区块链网络交互的功能，解决了支持国密的业务系统无法与支持国密的Fabric区块链网络交互的问题。
作为优选，还包括使用Fabric-CA客户端与Fabric区块链网络进行账本查询的过程，账本查询的过程包括如下步骤：
生成交易Proposal后，使用国密源代码包和SM3算法计算Proposal的摘要值A1，用摘要值A1代替项目源码中的用SHA256计算的摘要值；同时使用国密源代码包中的国密证书和SM2算法生成Proposal的摘要值A2，利用摘要值A2生成Proposal的数字签名C1，利用数字签名代替项目源码中的使用ECDSA计算数字签名；
Fabric-CA客户端将数字签名C1和Proposal一起封装成SignedProposal结构的消息，将SignedProposal结构的消息发送至区块链网络的各背书节点；
Fabric-CA客户端收到各背书节点返回的背书响应后，Fabric-CA客户端将所有背书响应组装为一个交易结构，并使用SM3算法计算Proposal的摘要值A3，利用摘要值A3代替项目源码的使用SHA256计算的摘要值，使用SM2算法和国密源代码包的国密证书计算摘要值A3的数字签名C2，用数字签名C2代替项目源码中的使用ECDSA计算的数字签名；
Fabric-CA客户端将组装好的交易结构和数字签名C2一起封装成Envelope结构的消息，将Envelope结构的消息发送至区块链网络的各个排序节点。
作为优选，所述项目源码具有功能：
随机生成国密SM2非对称密钥对；
使用SM3对任意数据计算数字摘要；
使用给定国密SM2密钥对，生成PKCS10格式的证书请求；
使用给定国密SM2私钥，对任意数据生成数字签名。
作为优选，Fabric-SDK编程语言为Fabric-SDK-Java、Fabric-SDK-Go、Fabric-SDK-Node或Fabric-SDK-Python。
因此，本发明具有如下有益效果：引入Fabric-SDK对应编程语言的国密实现到其源码目录中，并替换原有的SHA256和ECDSA算法调用，实现了向国密Fabric-CA注册新用户，使用国密证书与国密Fabric区块链网络交互的功能，解决了支持国密的业务系统无法与支持国密的Fabric区块链网络交互的问题。
附图说明
图1是原始的Fabric-SDK与原始的Fabric-CA服务端交互注册新用户的一种流程图；
图2是本发明的Fabric-SDK与支持国密的Fabric-CA服务端交互注册新用户的一种流程图；
图3是原始的Fabric-SDK与原始的Fabric区块链网络交互发起交易或查询账本的一种流程图；
图4是本发明的Fabric-SDK与支持国密的Fabric区块链网络交互发起交易或查询账本的一种流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
一种超级账本Fabric-SDK国密算法扩展改造方法，对Fabric-SDK进行国密算法扩展改造首先需要实现对应编程语言的国密算法，并将该国密源码导入到Fabric-SDK源代码目录中。如图1和图3所示，根据Fabric-SDK对密码学算法的使用需求，项目源码需要具有如下功能：
1.随机生成国密SM2非对称密钥对；
2.使用SM3对任意数据计算数字摘要；
3.使用给定国密SM2密钥对生成PKCS10格式的证书请求；
4.使用给定国密SM2私钥对任意数据生成数字签名。
另外，通过国密扩展Fabric-SDK使用国密算法与Fabric-CA服务端和Fabric区块链网络进行交互，要求Fabric-CA组件和Fabric组件均支持国密。包括以下步骤：
(1)引入基于Fabric-SDK编程语言实现的国密源代码包到超级账本Fabric-SDK的项目源码中；例如需要改造Fabric-SDK-Java时，可引入bouncycastle的SecurityProvider实现对国密SM系列算法的支持。需要改造Fabric-SDK-Go时，可引入同济区块链研究院开源的国密算法的Go语言实现到Fabric-SDK-Go项目源代码中。其他语言版本的Fabric-SDK同理。具体实施时，也可参照相应国家标准，自己实现国密算法并引入到Fabric-SDK源代码目录中。
如图2所示，(2)使用Fabric-SDK集成的Fabric-CA客户端，与Fabric-CA服务端交互注册的新用户：
在新用户注册后，使用国密源代码包生成国密SM2非对称密钥对，用国密SM2非对称密钥对代替项目源码的ECDSA密钥对；
利用国密SM2非对称密钥对，发起PKCS10格式的证书请求，用证书请求代替项目源码中的基于ECDSA的证书请求；
Fabric-CA客户端发送PKCS10格式证书请求至Fabric-CA服务端，Fabric-CA客户端收到的Fabric-CA服务端返回的证书即为基于SM2算法的X509数字证书。
如图4所示，(3)使用Fabric-CA客户端与Fabric区块链网络进行账本查询的过程，账本查询的过程包括如下步骤：
生成交易Proposal后，使用国密源代码包和SM3算法计算Proposal的摘要值A1，用摘要值A1代替项目源码中的用SHA256计算的摘要值；同时使用国密源代码包中的国密证书和SM2算法生成Proposal的摘要值A2，利用摘要值A2生成Proposal的数字签名C1，利用数字签名代替项目源码中的使用ECDSA计算数字签名；
Fabric-CA客户端将数字签名C1和Proposal一起封装成SignedProposal结构的消息，将SignedProposal结构的消息发送至区块链网络的各背书节点；
Fabric-CA客户端收到各背书节点返回的背书响应后，Fabric-CA客户端将所有背书响应组装为一个交易结构，并使用SM3算法计算Proposal的摘要值A3，利用摘要值A3代替项目源码的使用SHA256计算的摘要值，使用SM2算法和国密源代码包的国密证书计算摘要值A3的数字签名C2，用数字签名C2代替项目源码中的使用ECDSA计算的数字签名；
Fabric-CA客户端将组装好的交易结构和数字签名C2一起封装成Envelope结构的消息，将Envelope结构的消息发送至区块链网络的各个排序节点。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种超级账本Fabric-SDK国密算法扩展改造方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)引入基于Fabric-SDK编程语言实现的国密源代码包到超级账本Fabric-SDK的项目源码中；
(2)使用Fabric-SDK集成的Fabric-CA客户端，与Fabric-CA服务端交互注册的新用户：
在新用户注册后，使用国密源代码包生成国密SM2非对称密钥对，用国密SM2非对称密钥对代替项目源码的ECDSA密钥对；
利用国密SM2非对称密钥对，发起PKCS10格式的证书请求，用证书请求代替项目源码中的基于ECDSA的证书请求；
Fabric-CA客户端发送PKCS10格式证书请求至Fabric-CA服务端，Fabric-CA客户端收到的Fabric-CA服务端返回的证书即为基于SM2算法的X509数字证书。
2.根据权利要求1所述的超级账本Fabric-SDK国密算法扩展改造方法，其特征是，还包括使用Fabric-CA客户端与Fabric区块链网络进行账本查询的过程，账本查询的过程包括如下步骤：
生成交易Proposal后，使用国密源代码包和SM3算法计算Proposal的摘要值A1，用摘要值A1代替项目源码中的用SHA256计算的摘要值；同时使用国密源代码包中的国密证书和SM2算法生成Proposal的摘要值A2，利用摘要值A2生成Proposal的数字签名C1，利用数字签名代替项目源码中的使用ECDSA计算数字签名；
Fabric-CA客户端将数字签名C1和Proposal一起封装成SignedProposal结构的消息，将SignedProposal结构的消息发送至区块链网络的各背书节点；
Fabric-CA客户端收到各背书节点返回的背书响应后，Fabric-CA客户端将所有背书响应组装为一个交易结构，并使用SM3算法计算Proposal的摘要值A3，利用摘要值A3代替项目源码的使用SHA256计算的摘要值，使用SM2算法和国密源代码包的国密证书计算摘要值A3的数字签名C2，用数字签名C2代替项目源码中的使用ECDSA计算的数字签名；
Fabric-CA客户端将组装好的交易结构和数字签名C2一起封装成Envelope结构的消息，将Envelope结构的消息发送至区块链网络的各个排序节点。
3.根据权利要求1所述的超级账本Fabric-SDK国密算法扩展改造方法，其特征是，所述项目源码具有功能：
随机生成国密SM2非对称密钥对；
使用SM3对任意数据计算数字摘要；
使用给定国密SM2密钥对，生成PKCS10格式的证书请求；
使用给定国密SM2私钥，对任意数据生成数字签名。
4.根据权利要求1或2或3所述的超级账本Fabric-SDK国密算法扩展改造方法，其特征是，Fabric-SDK编程语言为Fabric-SDK-Java、Fabric-SDK-Go、Fabric-SDK-Node或Fabric-SDK-Python。
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