Hyperledger Fabric-ca调试

本文主要记录自己对Hyperledger fabric-ca的操作及认识，为原创内容，如有文中有书写或其他问题，请留言指导修正，互相交流，共同进步，本人QQ：417213902。

1、简单聊聊Fabric-ca模块

Fabric-ca模块其实是个证书颁发模块，仅有证书颁发功能，也就是说在做交易或者在链中做其他操作时，是不涉及ca模块，这里我最初不是这么认为的，我觉得应该是它颁发证书后，后面在链中每一次操作，ca模块都进行相应的配合验证校验功能，这对目前的fabric-ca模块是个误区。
当然你也可以不用ca模块来管理证书，证书可以通过专门的证书部门生成根证书，然后在本地通过cryptogen工具自行生成证书（这个方式在上一篇文章中已经讲过）。
fabric-ca分为fabric-ca-client和fabric-ca-server,fabric-ca-server就是ca服务；fabric-ca-server是可以通过fabric-ca-client 来操作生成证书、登记、注册、撤销证书等操作。
以下思路是通过作者自己不断的摸索得出的结论，不保证生产环境是否适用。

2、通过client端生成证书管理

2.1、前期准备

修改docker-compose.yaml文件
直接修改这个路径下的$GOPATH/src/github.com/hyperledger/fabric-sdk-java/src/test/fixture/sdkintegration/docker-compose.yaml文件
直接贴脚本了，修改过的地方标注中文说明，主要是修改了两个ca的挂载目录，可以方便操作sqlite3数据库

#
# Copyright IBM Corp. All Rights Reserved.
#
# SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
#
version: '2'

services:
  ca0:
    image: hyperledger/fabric-ca${IMAGE_TAG_FABRIC_CA}
    environment:
      - FABRIC_CA_HOME=/etc/hyperledger/fabric-ca-server
    ports:
      - "7054:7054"
    command: sh -c 'fabric-ca-server start -n ca0 ${V11_IDENTITIES_ALLOWREMOVE} ${V11_AFFILIATIONS_ALLOWREMOVE} --registry.maxenrollments -1 --ca.certfile /etc/hyperledger/fabric-ca-server-config/ca.org1.example.com-cert.pem --ca.keyfile /etc/hyperledger/fabric-ca-server-config/e89b5807c72b15040d7ecdade99eb633995d2339e9b1faa672838a91278974ae_sk -b admin:adminpw ${ORG_HYPERLEDGER_FABRIC_SDKTEST_INTEGRATIONTESTS_CA_TLS} --tls.certfile /etc/hyperledger/fabric-ca-server-config/ca.org1.example.com-cert.pem --tls.keyfile /etc/hyperledger/fabric-ca-server-config/e89b5807c72b15040d7ecdade99eb633995d2339e9b1faa672838a91278974ae_sk -d'

    volumes:
      - ./e2e-2Orgs/${FAB_CONFIG_GEN_VERS}/crypto-config/peerOrganizations/org1.example.com/ca/:/etc/hyperledger/fabric-ca-server-config:ro
#为的是可以访问fabric-ca-server中生成的文件
      - /etc/hyperledger/fabric-ca-peerOrg1-server:/etc/hyperledger/fabric-ca-server
    container_name: ca_peerOrg1

  ca1:
    image: hyperledger/fabric-ca${IMAGE_TAG_FABRIC_CA}
    environment:
      - FABRIC_CA_HOME=/etc/hyperledger/fabric-ca-server
    ports:
      - "8054:7054"
    command: sh -c 'fabric-ca-server start --registry.maxenrollments -1 --ca.certfile /etc/hyperledger/fabric-ca-server-config/ca.org2.example.com-cert.pem --ca.keyfile /etc/hyperledger/fabric-ca-server-config/7ba11256a588037957071ad894de23902bd42908b1b183bb03387ae09c133b44_sk -b admin:adminpw ${ORG_HYPERLEDGER_FABRIC_SDKTEST_INTEGRATIONTESTS_CA_TLS} --tls.certfile /etc/hyperledger/fabric-ca-server-config/ca.org2.example.com-cert.pem --tls.keyfile /etc/hyperledger/fabric-ca-server-config/7ba11256a588037957071ad894de23902bd42908b1b183bb03387ae09c133b44_sk -d'
    volumes:
      - ./e2e-2Orgs/${FAB_CONFIG_GEN_VERS}/crypto-config/peerOrganizations/org2.example.com/ca/:/etc/hyperledger/fabric-ca-server-config:ro
#为的是可以访问fabric-ca-server中生成的文件
      - /etc/hyperledger/fabric-ca-peerOrg2-server:/etc/hyperledger/fabric-ca-server

    container_name: ca_peerOrg2


  orderer.example.com:
    container_name: orderer.example.com
    image: hyperledger/fabric-orderer${IMAGE_TAG_FABRIC}
    environment:
      - ORDERER_GENERAL_LOGLEVEL=debug
      - ORDERER_GENERAL_LISTENADDRESS=0.0.0.0
      - ORDERER_GENERAL_GENESISMETHOD=file
      - ORDERER_GENERAL_GENESISFILE=/etc/hyperledger/configtx/orderer.block
      - ORDERER_GENERAL_LOCALMSPID=OrdererMSP
      - ORDERER_GENERAL_LOCALMSPDIR=/etc/hyperledger/msp/orderer/msp
      - ORDERER_GENERAL_TLS_ENABLED=${ORG_HYPERLEDGER_FABRIC_SDKTEST_INTEGRATIONTESTS_TLS}
      - ORDERER_GENERAL_TLS_PRIVATEKEY=/etc/hyperledger/msp/orderer/tls/server.key
      - ORDERER_GENERAL_TLS_CERTIFICATE=/etc/hyperledger/msp/orderer/tls/server.crt
      - ORDERER_GENERAL_TLS_ROOTCAS=[/etc/hyperledger/msp/orderer/tls/ca.crt]
      - GRPC_TRACE=all=true,
      - GRPC_VERBOSITY=debug
      - ORDERER_GENERAL_AUTHENTICATION_TIMEWINDOW=3600s #Not for production -- remove.
    working_dir: /opt/gopath/src/github.com/hyperledger/fabric
    command: orderer
    volumes:
     - ./e2e-2Orgs/${FAB_CONFIG_GEN_VERS}:/etc/hyperledger/configtx:ro
     - ./e2e-2Orgs/${FAB_CONFIG_GEN_VERS}/crypto-config/ordererOrganizations/example.com/orderers/orderer.example.com/:/etc/hyperledger/msp/orderer:ro
    ports:
      - 7050:7050

  peer0.org1.example.com:
    container_name: peer0.org1.example.com
    extends:
      file: peer-base/peer-base.yaml
      service: peer-base
    environment:
      - CORE_PEER_ID=peer0.org1.example.com
      - CORE_PEER_ADDRESS=peer0.org1.example.com:7051
      - CORE_PEER_GOSSIP_EXTERNALENDPOINT=peer0.org1.example.com:7051
#      - CORE_PEER_GOSSIP_ORGLEADER=true
      - CORE_PEER_LOCALMSPID=Org1MSP
    volumes:
      - /var/run/:/host/var/run/
      - ./e2e-2Orgs/${FAB_CONFIG_GEN_VERS}/crypto-config/peerOrganizations/org1.example.com/peers/peer0.org1.example.com/:/etc/hyperledger/msp/peer:ro
    ports:
      - 7051:7051
      - 7053:7053
    depends_on:
      - orderer.example.com

  peer1.org1.example.com:
    container_name: peer1.org1.example.com
    extends:
      file: peer-base/peer-base.yaml
      service: peer-base
    environment:
      - CORE_PEER_ID=peer1.org1.example.com
      - CORE_PEER_ADDRESS=peer1.org1.example.com:7051
      - CORE_PEER_GOSSIP_EXTERNALENDPOINT=peer1.org1.example.com:7051
#      - CORE_PEER_GOSSIP_BOOTSTRAP=peer0.org1.example.com:7051
      - CORE_PEER_LOCALMSPID=Org1MSP
    volumes:
         - /var/run/:/host/var/run/
         - ./e2e-2Orgs/${FAB_CONFIG_GEN_VERS}/crypto-config/peerOrganizations/org1.example.com/peers/peer1.org1.example.com/:/etc/hyperledger/msp/peer:ro
    ports:
       - 7056:7051
       - 7058:7053
    depends_on:
       - orderer.example.com
       - peer0.org1.example.com

  peer0.org2.example.com:
    container_name: peer0.org2.example.com
    extends:
      file: peer-base/peer-base.yaml
      service: peer-base
    environment:
      - CORE_PEER_ID=peer0.org2.example.com
      - CORE_PEER_ADDRESS=peer0.org2.example.com:7051
      - CORE_PEER_GOSSIP_EXTERNALENDPOINT=peer0.org2.example.com:8051
#      - CORE_PEER_GOSSIP_ORGLEADER=true
      - CORE_PEER_LOCALMSPID=Org2MSP
    volumes:
      - /var/run/:/host/var/run/
      - ./e2e-2Orgs/${FAB_CONFIG_GEN_VERS}/crypto-config/peerOrganizations/org2.example.com/peers/peer0.org2.example.com/:/etc/hyperledger/msp/peer:ro
    ports:
      - 8051:7051
      - 8053:7053
    depends_on:
      - orderer.example.com

  peer1.org2.example.com:
    container_name: peer1.org2.example.com
    extends:
      file: peer-base/peer-base.yaml
      service: peer-base
    environment:
      - CORE_PEER_ID=peer1.org2.example.com
      - CORE_PEER_ADDRESS=peer1.org2.example.com:7051
      - CORE_PEER_GOSSIP_EXTERNALENDPOINT=peer1.org2.example.com:8051
#      - CORE_PEER_GOSSIP_BOOTSTRAP=peer0.org2.example.com:8051
      - CORE_PEER_LOCALMSPID=Org2MSP
    volumes:
         - /var/run/:/host/var/run/
         - ./e2e-2Orgs/${FAB_CONFIG_GEN_VERS}/crypto-config/peerOrganizations/org2.example.com/peers/peer1.org2.example.com/:/etc/hyperledger/msp/peer:ro
    ports:
       - 8056:7051
       - 8058:7053
    depends_on:
       - orderer.example.com
       - peer0.org2.example.com

  configtxlator:
      image: hyperledger/fabric-tools${IMAGE_TAG_FABRIC}
      ports:
        - "7059:7059"
      command: /usr/local/bin/configtxlator start
      container_name: configtxlator

  ccenv:
    image: hyperledger/fabric-ccenv${IMAGE_TAG_FABRIC}

后面的所有操作是保证按照上一篇文章操作过来的。

2.2、采用非docker方式启动ca服务

此步骤会生成对应的文件

fabric-ca-server-config.yaml
当前ca节点的相关配置
fabric-ca-server.db
当前ca节点的sqlite的数据库
msp
admin管理员的证书私钥

初始化ca服务，-n指定ca名称，-b指定启动的管理员用户名和密码，
#  fabric-ca-server init -n ca0  -b admin:adminpw
启动，start会检查 上述文件是否已经生成，若没有会重新生成
#  fabric-ca-server start -n ca0  -b admin:adminpw  -d

通过fabric-ca-server init会生成以下目录结构
.
|-- ca-cert.pem         CA证书文件，自签名 对这个文件做base64编码处理生成CAChain，如果再对生成后的CAChain做base64编码处理就会生成对应的CA证书内容，即ca-cert.pem文件
|-- fabric-ca-server-config.yaml    默认配置文件
|-- fabric-ca-server.db     存放数据的sqlite数据库
`-- msp
    `-- keystore    存放个人身份的私钥文件(_sk文件)，对应签名证书
        `-- 3c163f464eef86178a729eb5b5c0d438c17de16f83f5db14b3cdf2ebe8260b6c_sk

后面的fabric-ca-client步骤统一放在docker方式里，因为操作是一样的

2.3、采用docker方式启动ca服务

按照上面的步骤替换或者修改docker-compose.yaml文件，完成后启动容器

#  cd $GOPATH/src/github.com/hyperledger/fabric-sdk-java/src/test/fixture/sdkintegration
   当然此处也可只启动ca容器
#  sh fabric.sh up
 可以看到两个文件夹fabric-ca-peerOrg1-server和fabric-ca-peerOrg2-server，他们分别是两个ca容器执行fabric-ca-server start后生成的文件，里面存放了admin用户的证书及当前ca的sqlite数据库
#  cd /etc/hyperledger

设置环境变量，客户端证书存放路径
#  export FABRIC_CA_CLIENT_HOME=$HOME/fabric-ca/clients/admin
登记管理员，将本地配置信息、生成的私钥和证书请求结构等发送到服务器，生成证书，然后会存储到fabric-ca-server.db中，并返回到client端，在本地以文件形式保存下来
#  fabric-ca-client enroll -u http://admin:adminpw@localhost:7054
# cd  $FABRIC_CA_CLIENT_HOME
可以看到在客户端生成的证书，tree命令自行安装 yum install tree
#  tree
接着我们看下sqlite3数据库中的数据
#  cd /etc/hyperledger/fabric-ca-peerOrg1-server
查看数据库
#  sqlite3 fabric-ca-server.db 
展示所有的表
#  .tables
这时可以看到有一条admin的数据
#  select * from users;
这里可以查询到admin的证书
#  select * from certificates;

执行fabric-ca-client enroll后生成的目录结构文件，首先利用本地配置信息（主要是csr字段下的信息）、生成的私钥和证书请求结构，构建EnrollmentRequestNet结构，之后通过Restful接口或enroll发送给服务端；服务器返回消息包括EnrollmentResponse结构信息，解析出相关的文件内容，并保存到本地。
.
|-- admin
|   |-- cacerts    存放服务器的证书
|   |   `-- localhost-7054.pem
|   |-- intermediatecerts     
|   |   `-- localhost-7054.pem
|   |-- keystore    客户端签名证书的私钥证书
|   |   `-- d5f8b9f98860a85d7970978526252ffcceaae23e2a7a1ce8c4c09a9496219a67_sk
|   `-- signcerts    服务端签发的代表客户端身份的证书
|       `-- cert.pem
`-- fabric-ca-client-config.yaml

sqlite3 表解读

users：当用户fabric-ca-clientregister或者管理员fabric-ca-server init时才会生成对应的用户注册数据
certificates：用户表对用的证书
affiliations：组织结构
properties：配置表
下面我们再生成一个其他用户，以test为例

注册新用户前，必须先执行登记（可以理解为登录）管理员，才能执行新用户注册，name可以修改，此时会返回一个密码，用于后面登录
#  fabric-ca-client register --id.name name --id.type user --id.affiliation org1.department1 --id.attrs 'hf.Revoker=true,foo=bar'   
去数据库中查询users表和certificates表，结果是在users表中新增了一条test数据，而certificates表并没有新增数据，说明 fabric-ca-client register只是新增注册用户。
#  select * from users;

登记用户,并生成相应的证书，替换上面返回的密码
#  fabric-ca-client enroll -u http://name:TVCRFuAKIZvo@localhost:7054 -M $FABRIC_CA_CLIENT_HOME/msp
#  cd $FABRIC_CA_CLIENT_HOME/
可以看到新生成的证书
#  tree
去数据库中查询certificates表，发现生成一条新的证书
#  select * from certificates;

以上就是通过fabric-ca-client端生成证书的基本过程，注意在生产环境中因为可能会出现多个组织和多个用户，对个每个组织和用户都有其自己的证书，所以证书管理是个比较大的工作量，所以建议证书目录可以采用cryptogen generate 生成的crypto-config这个目录为准，还是比较清晰的。

这是一个用户的一套完整的证书
User1@org1.example.com
        |-- msp
        |   |-- admincerts      当前节点用户证书
        |   |   `-- User1@org1.example.com-cert.pem
        |   |-- cacerts         组织的根节点证书
        |   |   `-- ca.org1.example.com-cert.pem
        |   |-- keystore        当前节点用户的私钥
        |   |   `-- 6f6a67f77af274c92a615521923b8d833105f2a1906870b6ce2acfe4ed06e15b_sk
        |   |-- signcerts
        |   |   `-- User1@org1.example.com-cert.pem
        |   `-- tlscacerts
        |       `-- tlsca.org1.example.com-cert.pem
        `-- tls
            |-- ca.crt
            |-- client.crt
            `-- client.key

3、通过Java-sdk端生成证书管理

首先，先保证上一篇文章搭建能正常跑通，接下来的内容主要是根据官方提供的demo（即上一篇java版的demo），进行源码解读。

找到End2endIT这个类中的setup方法，主要是两个方法

enrollUsersSetup ：主要完成对ca的登记及证书的获取
runFabricTest ：链码、通道、peer节点初始化等操作

这里我们主要讲 enrollUsersSetup ，以下这几步在HFCAClient中的enroll方法中

（1）生成一对keypair（公钥和私钥秘钥对）

image.png

（2）用秘钥对中的公钥对用户名进行加密，生成一串密文

image.png

（3）将密文发送登记（enroll）到ca服务端，返回证书链

image.png

（4）对证书链做base64处理获得证书，此时的证书与服务器里certificates表中的证书一致

image.png

SampleOrg实体中有admin和peerOrgAdmin,比较容易混淆
admin：admin是client端的管理员，可以理解为组织中的超级管理员;
peerOrgAdmin：是节点管理员

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Hyperledger Fabric-ca调试

1、简单聊聊Fabric-ca模块

2、通过client端生成证书管理

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3、通过Java-sdk端生成证书管理

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