Hyperledger Fabric平台的国密算法嵌入研究

曹琪; 阮树骅; 陈兴蜀; 兰晓; 张红霞; 金泓键

doi:10.11959/j.issn.2096-109x.2021007

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Hyperledger Fabric平台的国密算法嵌入研究

专题Ⅱ：区块链安全 | 更新时间：2024-06-03

- Hyperledger Fabric平台的国密算法嵌入研究
- Embedding of national cryptographic algorithm in Hyperledger Fabric
- 网络与信息安全学报 2021年7卷第1期页码：65-75
- 作者机构：
  
  1. 四川大学网络空间安全学院，四川成都 610065
  2. 四川大学网络空间安全研究院，四川成都 610065
- 作者简介：
  
  [ "曹琪（1996- ），女，四川广安人，四川大学硕士生，主要研究方向为区块链安全及应用、网络行为分析。" ]
  [ "阮树骅（1966- ），女，浙江绍兴人，四川大学副教授、硕士生导师，主要研究方向为云计算与大数据安全、区块链安全。" ]
  [ "陈兴蜀（1968- ），女，贵州六枝人，博士，四川大学教授、博士生导师，主要研究方向为云计算与大数据安全、可信计算与信息保障。" ]
  [ "兰晓（1990- ），女, 四川自贡人，博士，四川大学助理研究员，主要研究方向为应用密码学、安全多方计算、认证密钥协商协议、区块链安全。" ]
  [ "张红霞（1996- ），女，河北邢台人，四川大学硕士生，主要研究方向为区块链安全及应用、网络行为分析。" ]
  [ "金泓键（1996- ），男，重庆人，四川大学硕士生，主要研究方向为区块链安全及应用、大数据分析。" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目;The National Natural Science Foundation of China(61802270);中央高校基本科研业务费基础研究项目;The Fundamental Research Funds for the Central Universities(SCU2018D018);中央高校基本科研业务费基础研究基金;TheFundamentalResearchFundsfortheCentralUniversities(2019SCU12069)
- DOI：10.11959/j.issn.2096-109x.2021007
  中图分类号： TP309.2
- 网络首发：2021-02，
  
  纸质出版：2021-02-15
- 稿件说明：
移动端阅览
曹琪, 阮树骅, 陈兴蜀, 等. Hyperledger Fabric平台的国密算法嵌入研究[J]. 网络与信息安全学报, 2021,7(1):65-75.

Qi CAO, Shuhua RUAN, Xingshu CHEN, et al. Embedding of national cryptographic algorithm in Hyperledger Fabric[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2021, 7(1): 65-75.
曹琪, 阮树骅, 陈兴蜀, 等. Hyperledger Fabric平台的国密算法嵌入研究[J]. 网络与信息安全学报, 2021,7(1):65-75. DOI： 10.11959/j.issn.2096-109x.2021007.

Qi CAO, Shuhua RUAN, Xingshu CHEN, et al. Embedding of national cryptographic algorithm in Hyperledger Fabric[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2021, 7(1): 65-75. DOI： 10.11959/j.issn.2096-109x.2021007.

摘要

Hyperledger Fabric 是为企业级商用区块链项目提供支撑的且可扩展的联盟链平台，密码算法为该平台的核心，保证上链数据的安全和不可篡改，但原始Fabric平台缺乏对国密算法的支持。因此，设计并实现了Fabric平台的国密算法的嵌入和支持。首先，通过分析Fabric平台中组件间交互逻辑和密码算法的调用场景，提出了在该平台嵌入国密支持的设计思路；其次，基于同济开源国密实现源码，为 Fabric 平台BCCSP添加SM2、SM3和SM4算法模块与接口；再次，将Fabric平台的各组件上层应用的密码算法调用接口与对应国密算法接口相关联，实现上层应用对国密算法调用的支持；最后，通过创建 fabric-gm 联盟链测试实例验证Fabric平台中嵌入的国密算法模块和接口的正确性及有效性，并与原生Fabric平台镜像构建的测试实例进行了性能比较。实验结果表明，嵌入的国密算法模块和接口可用、正确且生成的国密证书有效，与原生Fabric平台镜像相比，网络启动时间增加3%，毫秒级单位下的交易时间开销增加1倍，动态证书生成时间增加9%，各项性能指标均在可接受范围内。

Abstract

Hyperledger Fabric is an extensible alliance blockchain platform and provides support for enterprise-level commercial blockchain projects.The cryptographic algorithm is the core technologies of the platform

ensuring the security and non-tampering of the data on the chain.But the original Fabric platform lacks the national cryptographic algorithm support.The embedding and support of the national cryptographic algorithm of the Fabric platform was designed and implemented.Firstly

the interaction logic of between components and the invocation scenario of each type of cryptographic algorithm in the Fabric platform were analyzed

an idea of embedding national cryptographic algorithm support for the platform was proposed.Secondly

the modules and interfaces for SM2

SM3 and SM4 were added to BCCSP of the Fabric platform based on the open source code of national cryptographic algorithm implementation.Thirdly

the interface of cryptographic algorithm invoked by the upper layer of each component is associated to the interface of corresponding national cryptographic algorithms

which realized the invocation support of national cryptographic algorithm for the upper layer applications.Finally

the correctness and effectiveness of the embedded national cryptographic algorithm were verified by creating a fabric-gm test instance.And compared with the performances of the test instance built by the mirror of the native Fabric platform.The experimental results show that the embedded national cryptographic algorithm interfaces are corrected and the generated national cryptographic certificates are effective.Moreover

compared with the native Fabric platform

the network start up time increases by about 3%.In the millisecond unit

the transaction time cost increases by about one time

the dynamic certificate generation time increases by about 9%

and all the performance are within the acceptable range.

关键词

Keywords

references

hyperledger-fabricdocs documentation [EB ] .

董友康 , 张大伟 , 韩臻 , 等 . 基于联盟区块链的董事会电子投票系统 [J ] . 网络与信息安全学报 , 2017 , 3 ( 12 ): 31 - 37 .

DONG Y K , ZHANG D W , HAN Z , et al . Board voting system based on the consortium blockchains [J ] . Chinese Journal of Net-work and Information Security , 2017 , 3 ( 12 ): 31 - 37 .

潘晨 , 刘志强 , 刘振 , 等 . 区块链可扩展性研究:问题与方法 [J ] . 计算机研究与发展 , 2018 , 55 ( 10 ): 7 - 18 .

PAN C , LIU Z Q , LIU Z , et al . Research on scalability of block-chain technology:problems and methods [J ] . Journal of Computer Research and Development , 2018 , 55 ( 10 ): 7 - 18 .

GUEGAN D . Public blockchain versus private blockhain [J ] . documents de travail du centre deconomie de la sorbonne , 2017 .

An introduction to hyperledger [EB ] .

中华人民共和国金融行业标准 . 金融分布式账本技术安全规范 [EB ] .

Financial industry standard of the people's Republic of China . Se-curity specification for financial distributed ledger technology [EB ] .

国家密码管理局 . SM2椭圆曲线公钥密码算法 [EB ] .

State Cryptography Administration . Public key cryptographic algo-rithm sm2 based on elliptic curves [EB ] .

郭青霄 , 张大伟 , 常亮 , 等 . 基于 SM2 的代理保护代理签名的设计与实现 [J ] . 网络与信息安全学报 , 2017 , 3 ( 9 ): 47 - 54 .

GUO Q X , ZHANG D W , CHANG L , et al . Design and implemen-tation of proxy-protected proxy signature based on SM2 [J ] . Chinese Journal of Network and Information Security , 2017 , 3 ( 9 ): 47 - 54 .

国家密码管理局 . SM3密码杂凑算法 [EB ] .

State Cryptography Administration . SM3 Cryptographic hash algo-rithm [EB ] .

邵梦丽 , 殷新春 , 李艳梅 . SM3杂凑算法的SoPC组件实现 [J ] . 网络与信息安全学报 , 2017 , 3 ( 5 ): 47 - 53 .

SHAO M L , YIN X C , LI Y M . Implementation of SM3 algorithm based on SoPC component [J ] . Chinese Journal of Network and In-formation Security , 2017 , 3 ( 5 ): 47 - 53 .

Tongji blockchain Research Institute . Hyperledger-Fabric-gm [EB ] .

张青禾 . 区块链中的身份识别和访问控制技术研究 [D ] . 北京:北京交通大学 , 2018 .

ZHANG Q H . Research on identification and acess control in blockchain [D ] . Beijing:Beijing Jiaotong University , 2018 .

张梦一 . 基于区块链的通用积分管理系统 [D ] . 济南:山东大学 , 2019 .

ZHANG M Y . General integration management system based on blockchain [D ] . Jinan:Shandong University , 2019 .

国家密码管理局 . SM4分组密码算法 [EB ] .

State Cryptography Administration . SM4 Block cipher algo-rithm [EB ] .

ANDROULAKI E , BARGER A , BORTNIKOV V , et al . Hyperledger Fabric:a distributed operating system for permissioned blockchains [C ] // Proceedings of the Thirteenth EuroSys Conference (EuroSys '18).Association for Computing Machinery . 2018 : 1 - 15 .

hyperledger-fabric-ca documentation [EB ] .

Hyperledger Fabric SDKs [EB ] .

陈剑雄 , 张董朱 . 深度探索区块链 Hyperledger 技术与应用 [M ] . 北京 : 机械工业出版社 , 2018 .

CHEN J X , ZHANG D Z . In-depth exploration of blockchain Hyperledger technology and application [M ] . BeiJing : China Ma-chine Press , 2018 .

同济区块链研究院 . 国密SM2、SM3和SM4算法实现 [EB ] .

Suzhou Tongji blockchain Research Institute . Implementation of SM2,SM3 and SM4 algorithms [EB ] .

GUAN Z . GmSSL [EB ] .

SM2算法与原生RSA、ECDSA算法的比较 [EB ] .

Comparison of SM2 algorithm with RSA and ECDSA [EB ] .

浏览量

777

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于SM2数字签名算法的环适配器签名方案

去中心化公钥基础设施综述

基于SM3的变色龙哈希函数及其应用

基于国密SM2的车联网高效匿名认证协议

基于GR算法的区块链智能合约漏洞检测