Hyperledger Fabric 权限策略和访问控制-Toy模板网

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Hyperledger Fabric 权限策略和访问控制

访问控制是区块链网络十分重要的功能，负责控制某个身份在某个场景下是否允许采取某个操作（如读写某个资源）。

常见的访问控制模型包括强制访问控制（Mandatory Access Control）、自主访问控制（Discretionary Access Control）、基于角色的访问控制（Role BasedAccess Control）和基于属性的访问控制（Attribute Based Access Control）。功能越强大的模型，实现起来往往越复杂。

Fabric通过权限策略和访问控制列表（ACL）机制实现了基于角色的访问控制模型，可以满足通道内资源访问、背书控制或链码调用控制等多个场景下的需求。

应用场景

访问场景包括采用不同策略（如通道策略、节点策略、背书策略等），按照访问控制列表（如要求身份为Admins、Writers等）对某资源的特定操作进行限制。

身份证书

实现权限策略的基础是身份，身份的实现依赖证书机制。通过基于PKI的成员身份管理，Fabric网络可以对网络内的资源和接入用户的各种能力进行限制。

Fabric最初设计中考虑了三种类型的证书：登记证书（Enrollment Certificate）、交易证书（Transaction Certif icate），以及保障通信链路安全的TLS证书。证书的默认签名算法为ECDSA，Hash算法为SHA-256。

●登记证书（ECert）：颁发给提供了注册凭证的用户或节点等实体，代表网络中身份。可以长期有效。

●交易证书（TCert）：颁发给用户，控制每个交易的权限，不同交易可以不同，实现匿名性，短期有效。暂未实现。

●通信证书（TLSCert）：控制对网络层的接入访问，可以对远端实体身份进行校验，防止窃听。可以长期有效。

目前，在实现上，主要通过ECert来对实体身份进行检验，通过检查签名来实现权限管理。TCert功能暂未实现，用户可以使用idemix机制来实现部分匿名性。

身份集合

基于证书机制，Fabric设计了身份集合（MSPPrincipal）来灵活标记一组拥有特定身份的个体.

对应的MSPPrincipal的数据结构:

身份集合支持从以下不同维度对身份进行分类。

●Role：根据证书角色来区分，如Member、Admin、Client、Peer、Orderer等。

●OrganizationUnit：根据身份证书中指定的OU信息来区分。

●Identity：具体指定某个个体的证书，只有完全匹配才认为合法。

●Anonymity：证书是否是匿名的，用于idemix类型的MSP。

●Combined：由其他多个子身份集合组成，需要符合所有的子集合才认为合法。

基于不同维度可以灵活指定符合某个身份的个体，例如，某个MSP的特定角色（如成员或管理员），或某个MSP的特定单位（OrganizationUnit），当然也可以指定为某个特定个体。

注意，目前对不同角色的认可采取不同方法。对于管理员角色，会认可本地msp/admincerts路径下的证书列表或证书带有代表管理员角色的OU信息；Client、Peer、Orderer等角色则需要查看证书是否带有对应的OU域；对于成员角色，则需要证书是由对应组织根证书签发。

权限策略的实现

权限策略指定了可以执行某项操作的身份集合。以通道相关的策略为例，一般包括对读操作（例如获取通道的交易、区块等数据）、写操作（例如向通道发起交易）、管理操作（例如加入通道、修改通道的配置信息）等进行权限限制。对策略配置自身的修改是通过额外指定的修改策略（mod_policy）来实现的。

操作者在发起操作时，其请求中签名组合只有满足策略指定的身份规则，才允许执行。实现上，每种策略结构都要实现Policy接口。对于给定的一组签名数据或身份，按照给定规则进行检验，看是否符合约定的条件。符合则说明满足了该策略；反之则拒绝。

数据结构

策略相关的数据结构定义在fabric-protos-go项目的common/policies.pb.go文件中，其中主要包括Policy、SignaturePolicyEnvelope（内嵌SignaturePolicy结构）和ImplicitMetaPolicy三种数据结构，如图14-20所示。

其中，Type的数值代表策略的类型，具体含义为：

●UNKNOWN，保留值，用于初始化。

●SIGNATURE，通过匹配基于签名的组合，如某个MSP中至少有三个签名。

●MSP，代表策略必须匹配某MSP下的指定身份，如MSP的管理员身份。

●IMPLICIT_META，隐式类型，包括若干子策略，并通过Rule来指定具体的规则，包括ANY、ALL、MAJORITY三种，仅用于通道配置内标记通道规则。

目前已经实现支持的策略类型主要包括SIGNATURE策略和IMPLICIT_META策略两种。

SIGNATURE策略

SIGNATURE策略指定通过签名来对数据进行认证，例如，必须满足给定身份的签名组合

其中，SignaturePolicy结构体代表了一个策略规则（rule）。支持指定某个特定签名，或者满足给定策略集合中的若干个（NOutOf）即可。NOutOf用法十分灵活，基于它可以递归地构建任意复杂的策略语义，指定多个签名规则的与、或组合关系。

SignaturePolicyEnvelope结构体代表了一个完整的策略，包括版本号（version）、策略规则（rule）和策略关联的身份集合（identities）。

例如，某个策略要求满足MP1身份集合签名，或者MP2集合和MP3集合同时签名，则可以表达为MP1||(MP2&&MP3)。对应的策略结构如下：

SignaturePolicyEnvelope{
    version: 0,
    rule: SignaturePolicy{
        n_out_of: NOutOf{
            N: 1,
            rules: [
                SignaturePolicy{ signed_by: 0 },
                SignaturePolicy{
                    n_out_of: NOutOf{
                        N: 2,
                        rules: [
                            SignaturePolicy{ signed_by: 1 },
                            SignaturePolicy{ signed_by: 2 },
                        ],
                    },
                },
            ],
        },
    },
    identities: [MP1, MP2, MP3] // 身份集合列表
}
// github.com/hyperledger/fabric-protos-go/common/policies.pb.go
type ImplicitMetaPolicy struct {
    SubPolicy string // 子策略类型名称，如 Readers、Writers、Admins
    Rule ImplicitMetaPolicy_Rule // 子策略的匹配条件，可以为 ANY、ALL、MAJORITY
}
ImplicitMetaPolicy{
    sub_policy: "Readers",
    rule: ANY,
}

需要注意，对签名策略的匹配过程是顺序敏感的（参考FAB-4749）。进行策略检查时，给定的多个签名会按照策略顺序依次与身份集合进行匹配，签名一旦匹配则会被消耗掉，再检查下一个签名。例如上述例子中，假如MP1代表组织A的管理员，MP2代表组织B的成员，MP3代表组织B的管理员，那么对于签名组合[S1={组织B的管理员}，S2={组织B的成员}]，并不会匹配成功。因为，S1在匹配MP2后会被消耗掉，剩下的S2在匹配MP3时会失败。为了避免这种情况，进行签名时要将优先级较低的签名放到前面，比如代表成员身份的签名应当放到管理员身份前。同时，对于策略的身份集合列表，则应该将高优先级的放到前面。

IMPLICIT_META策略

IMPLICIT_META策略用于通道配置，它并不直接进行签名检查，而是通过引用其他子策略（最终还是通过SIGNATURE策略）来实现。检查结果通过策略规则进行约束。

通道策略

权限策略的主要应用场景之一便是通道策略。通道策略采用了层级化树形结构，最上层为/Channel组，下面是各级子组。在每一级别都可以指定策略，作为本层级的默认策略。

通道配置可以包括联盟组（仅当系统通道，包括联盟组织信息）、应用组（一般仅当应用通道，包含使用通道的组织信息）和排序组（包括排序组织信息）等不同的元素。

一个典型的应用通道的例子如图14-23所示，包括一个排序组和一个应用组。

默认情况下，通道内的策略使用的角色定义如下：

# 通道全局策略
/Channel/Readers: ImplicitMetaPolicy-ANY Readers
/Channel/Writers: ImplicitMetaPolicy-ANY Writers
/Channel/Admins : ImplicitMetaPolicy-MAJORITY Admins
# 通道内应用组默认策略（仅当应用通道），需要从应用组织中推断
/Channel/Application/Readers: ImplicitMetaPolicy-ANY Readers
/Channel/Application/Writers: ImplicitMetaPolicy-ANY Writers
/Channel/Application/Admins : ImplicitMetaPolicy-MAJORITY Admins
/Channel/Application/Endorsement: ImplicitMetaPolicy-MAJORITY Endorsement
/Channel/Application/LifecycleEndorsement: ImplicitMetaPolicy-MAJORITY 
LifecycleEndorsement
# 通道内应用组各组织的默认策略（仅当应用通道）
/Channel/Application/Org/Readers: SignaturePolicy for 1 of Org Member
/Channel/Application/Org/Writers: SignaturePolicy for 1 of Org Member
/Channel/Application/Org/Admins : SignaturePolicy for 1 of Org Admin
/Channel/Application/Org/Endorsement: SignaturePolicy for 1 of Org Member
# 通道内排序组的默认策略，需要从排序组织中推断
/Channel/Orderer/Readers: ImplicitMetaPolicy-ANY Readers
/Channel/Orderer/Writers: ImplicitMetaPolicy-ANY Writers
/Channel/Orderer/Admins : ImplicitMetaPolicy-MAJORITY Admins
/Channel/Orderer/BlockValidation: ImplicitMetaPolicy-ANY Writers
# 通道内排序组中各组织的默认策略
/Channel/Orderer/Org/Readers: SignaturePolicy for 1 of Org Member
/Channel/Orderer/Org/Writers: SignaturePolicy for 1 of Org Member
/Channel/Orderer/Org/Admins : SignaturePolicy for 1 of Org Admin
# 通道内联盟组的默认策略（仅当系统通道）
/Channel/Consortiums/Admins: SignaturePolicy for ANY
# 通道内联盟组中某联盟的默认通道创建策略（仅当系统通道）
/Channel/Consortiums/Consortium/ChannelCreationPolicy: ImplicitMetaPolicy-ANY 
for Admin
# 通道内联盟组中某联盟组织的默认策略（仅当系统通道）
/Channel/Consortiums/Consortium/Org/Readers: SignaturePolicy for 1 of Org Member: 
 ImplicitMetaPolicy-ANY for Admin
/Channel/Consortiums/Consortium/Org/Writers: SignaturePolicy for 1 of Org Member
/Channel/Consortiums/Consortium/Org/Admins : SignaturePolicy for 1 of Org Admin

其中，通道内的元素，默认对其进行修改的策略（mod_policy）为Admins；与排序相关的配置的修改策略则指定为/Channel/Orderer/Admins，主要包括系统通道内相关配置，如Orderer-Addresses、Consortiums和具体的联盟配置。

另外，应用通道的策略会考虑最新配置中的Orderer组和Application组；系统通道的策略会考虑最新配置中的Orderer组和Consortiums组。新建应用通道时，用户需要指定Application组配置，如果不指定Orderer组配置，会自动从系统通道中继承过来。

通道访问控制

目前，Fabric中大多数的访问权限通过通道访问控制列表来指定。访问控制列表位于通道配置中，被通道内所有成员认可。可以在新建通道时利用conf igtx.yaml指定，也可以后期通过配置更新进行变更。访问控制列表配置示例如下，包括访问控制列表和其引用的策略：

Application: &ApplicationDefaults
    ACLs: &ACLsDefault
        # Lifecycle 方法调用权限：CheckCommitReadiness()、CommitChaincodeDefinition()、 
QueryChaincodeDefinition()、QueryChaincodeDefinitions()
        _lifecycle/CheckCommitReadiness: /Channel/Application/Writers
        _lifecycle/CommitChaincodeDefinition: /Channel/Application/Writers
        _lifecycle/QueryChaincodeDefinition: /Channel/Application/Readers
        _lifecycle/QueryChaincodeDefinitions: /Channel/Application/Readers
        # LSCC 方法调用权限：getid()、getdepspec()、getccdata()、getchaincodes()
        lscc/ChaincodeExists: /Channel/Application/Readers
lscc/GetDeploymentSpec: /Channel/Application/Readers
        lscc/GetChaincodeData: /Channel/Application/Readers
        lscc/GetInstantiatedChaincodes: /Channel/Application/Readers
        # QSCC 方法调用权限：GetChainInfo()、GetBlockByNumber()、GetBlockByHash()、
GetTransactionByID()、GetBlockByTxID()
        qscc/GetChainInfo: /Channel/Application/Readers
        qscc/GetBlockByNumber: /Channel/Application/Readers
        qscc/GetBlockByHash: /Channel/Application/Readers
        qscc/GetTransactionByID: /Channel/Application/Readers
        qscc/GetBlockByTxID: /Channel/Application/Readers
        # CSCC 方法调用权限：GetConfigBlock()
        cscc/GetConfigBlock: /Channel/Application/Readers
        # 通道内链码调用权限（向 Peer 发送背书请求）
        peer/Propose: /Channel/Application/Writers
        # 通道内跨链码调用权限
        peer/ChaincodeToChaincode: /Channel/Application/Readers
        # 接收区块事件权限
        event/Block: /Channel/Application/Readers
        # 接收过滤区块事件权限
        event/FilteredBlock: /Channel/Application/Readers
    # 默认应用通道内组织成员为空
    Organizations:
    # 通道内相关的策略，可被 ACL 中引用，用户也可以自定义全局策略
    Policies: &ApplicationDefaultPolicies
        Readers:
            Type: ImplicitMeta
            Rule: "ANY Readers"
        Writers:
            Type: ImplicitMeta
            Rule: "ANY Writers"
        Admins:
            Type: ImplicitMeta
            Rule: "MAJORITY Admins"
    # 引用应用通道默认的能力集合
    Capabilities:
        <<: *ApplicationCapabilities

目前通道配置支持的资源访问权限总结如表:

资源访问	权限	功能
Lifecycle/InstallChaincode	本 MSP Admins	安装链码
Lifecycle/QueryInstalledChaincode	本 MSP Admins	查询已安装的链码信息
Lifecycle/GetInstalledChaincodePackage	本 MSP Admins	获取链码安装包
Lifecycle/QueryInstalledChaincodes	本 MSP Admins	查询所有已安装链码列表
Lifecycle/ApproveChaincodeDefinitionForMyOrg	本 MSP Admins	本 MSP Admins
Lifecycle/CommitChaincodeDefinition	通道 Writers	提交链码定义
Lifecycle/QueryChaincodeDefinition	通道 Writers	查询指定的已提交链码定义
Lifecycle/CheckCommitReadiness	通道 Writers	检查链码定义提交状态
Lscc/Install	本 MSP Admins	传统安装链码
Lscc/GetInstalledChaincodes	本 MSP Admins	传统获取安装链码列表
Lscc/Deploy	通道 Writers	传统实例化链码
Lscc/Upgrade	通道 Writers	传统升级链码
Lscc/ChaincodeExists	通道 Readers	检查链码是否安装
Lscc/GetDeploymentSpec	通道 Readers	获取安装包
Lscc/GetChaincodeData	通道 Readers	获取链码完整数据包
Lscc/GetInstantiatedChaincodes	通道 Readers	获取已实例化链码列表
Lscc/GetCollectionsConfig	通道 Readers	获取私有数据集合配置
Qscc/GetChainInfo	通道 Readers	查询通道信息
Qscc/GetBlockByNumber	通道 Readers	获取指定序号区块
Qscc/GetBlockByHash	通道 Readers	获取指定 hash 区块
Qscc/GetTransactionByID	通道 Readers	获取指定 ID 交易
Qscc/GetBlockByTxID	通道 Readers	获取包括指定交易的区块
Qscc/JoinChain	通道 Readers	加入通道
Qscc/GetChannels	通道 Readers	获取已加入的通道列表
Qscc/GetConfigBlock	通道 Readers	获取配置区块
Peer/Propose	通道 Writers	调用链码
Peer/ChaincodeToChaincode	通道 Writers	跨链码调用
Event/Block	通道 Readers	监听完整区块事件
Event/FilteredBlock	通道 Readers	监听过滤区块事件

背书策略

链码背书策略

用户在批准执行链码（2.0版本之前为实例化链码）时，可以指定调用该链码需要满足的背书策略（Endorsement Policy）并存放到链码定义中。当对链码的调用交易被提交时，Peer会检查是否交易携带了符合指定背书策略的签名信息。

背书策略可以采用SignaturePolicy或ChannelConf igPolicy两种方式进行指定，构建十分灵活的策略组合。SignaturePolicy方式指定使用特定身份签名组合来进行背书。例如，指定某几个组织内的任意成员身份进行背书，或者至少有一个管理员身份进行背书等。

语法上，背书策略通过-P指定需要哪些SignaturePolicy；通过-T指定所需要的Signature-Policy个数。目前，客户端已经实现了对背书策略的初步支持，通过-P来指定通过AND、OR、OutOf组合的身份角色（包括admin、member、peer、client）集合。

下面的策略指定要么Org1的管理员进行背书，要么Org2和Org3的peer节点同时进行背书：

OR('Org1.admin', AND('Org2.peer', 'Org3.peer'))

下面的策略指定三个组织中至少两个组织的成员进行背书：

OutOf(2, 'Org1.member', 'Org2.member', 'Org3.member')

ChannelConf igPolicy方式则引用通道配置内的已有策略名，使用对应的身份进行背书。

例如，如果不显式指定背书策略，则会使用通道配置中的Channel/Application/Endorsement策略，其默认为通道内的大多数成员。

键值背书策略

除了面向链码（该链码的所有状态）的背书策略外，自1.3.0版本开始，Fabric支持基于特定状态（键值）的更细粒度的背书策略。用户可以指定要修改某个指定状态时所需的背书策略。

包括如下的shim层API，可以在链码内使用。

●GetStateValidationParameter(collection,key string)([]byte,error)：获取指定集合对指定键值的背书策略。

●SetStateValidationParameter(collection,key string,ep[]byte)error：指定某个键值所绑定的背书策略。

●GetPrivateDataValidationParameter(collection,key string)([]byte,error)：获取指定集合对指定私密键值的背书策略。

●SetPrivateDataValidationParameter(collection,key string,ep[]byte)error：指定某个私密键值对应的背书策略。

Peer在提交区块阶段会对背书策略进行检查.

私有数据集合背书策略

自2.0版本起，用户也可以为每个私密数据集合指定对应的背书策略。当用户对私密数据集合内的键值进行写或修改操作时，需要满足指定的背书策略。此时，链码的整体背书策略会被忽略。发起写请求的用户不必为私密数据集合的成员。使用私密数据集合背书策略，可以限制对私密数据的写操作，实现更为安全的链码访问保护。

类似于链码背书策略，私密数据集合背书策略支持SignaturePolicy或ChannelConf igPolicy两种方式。例如，可以在集合配置文件collection.json中指定signaturePolicy或channelConf ig-Policy背书策略，示例代码如下：

[
 {
     "name": "collection1",     　　// 集合名称
     "policy": "OR('Org1MSP.member', 'Org2MSP.member')", // 集合成员
     "requiredPeerCount": 1, // 背书之前至少扩散私密数据到的节点数
     "maxPeerCount": 3,      // 背书之前尝试扩散最多节点个数，不能小于 requiredPeerCount
     "blockToLive":99999,    // 私密数据保存时长。0 意味着永不过期
     "memberOnlyRead": true, // 是否只允许集合成员（如客户端）来读取私密数据，v1.4 开始支持
     "memberOnlyWrite": true,// 是否只允许集合成员（如客户端）来发起对私密数据的写交易，v2.0  
         // 开始支持
     "endorsementPolicy": {  // 指定对私密数据进行写操作时的背书策略，会取代链码的背书策略
      "signaturePolicy": "OR('Org1MSP.member')" // 指定使用签名策略
    }
},
{
     "name": "collection2",
     "policy": "OR('Org1MSP.member')",
     "requiredPeerCount": 1,
     "maxPeerCount": 3,
     "blockToLive":3,
     "memberOnlyRead": true,
     "memberOnlyWrite": true,
     "endorsementPolicy": {
      "channelConfigPolicy": "Channel/Application/Writers" // 指定使用通道配置内已 
              // 有策略
    }
}
]

基于证书属性的链码访问控制

另外，用户也可以在自己的链码内通过基于证书属性的链码访问控制，实现自定义的控制逻辑。例如，可在方法入口处先检测调用者身份证书，过滤某些特定身份调用者，以实现基于键值或其他条件的细粒度的控制。

// github.com/hyperledger/fabric-chaincode-go/pkg/cid/cid.go
// 获取根据证书主题生成的唯一标识
func GetID() (string, error) 
// 获取 MSP ID
func GetMSPID() (string, error) 
// 获取证书某个属性的值
func GetAttributeValue(attrName string) (value string, found bool, err error)
// 检查证书中某个属性是给定值
func AssertAttributeValue(attrName, attrValue string) error 
// 获取调用者的 X509 证书
func GetX509Certificate() (*x509.Certificate, error)
// 判断调用者是否属于给定 OU
func HasOUValue(stub ChaincodeStubInterface, OUValue string) (bool, error)

用户可以使用这些方法在链码方法中对调用者身份进行访问控制。

例如，在证书的extension域中设置自定义的属性"abac."+role，并在链码方法中判断只有证书带有该属性的用户才可以调用该方法，示例代码如下：

import "github.com/hyperledger/fabric-chaincode-go/pkg/cid"
 func (t *TestChaincode) Access(stub shim.ChaincodeStubInterface, role string)  
    pb.Response {
    // 根据属性值来判断是否允许访问方法
    err := cid.AssertAttributeValue(stub, "abac."+role, "true")
    if err != nil {
        return shim.Error("Not allowed with missed attribution"+err.Error())
    }
    ...
}