Canton 开发者文档 / 概览

完整文档页面（中文翻译）。文末附有来源说明。

阅读英文版

overviewlearncryptographic-keys

Canton 中的密码学密钥

Canton 中密钥的存储方式、密钥类型与密钥管理：涵盖离线、内存、KMS 信封加密与完整 KMS 等选项。

本节介绍 Canton 中的密码学密钥。首先概述在 Canton 中存储机密的一般选项，然后概览各类密码学密钥及其在 Canton 中的用途与存储方式。

机密存储

本节概述在 Canton 中存储机密的一般选项。

明文存储选项

为便于使用，Canton 提供以下无需加密的选项：

  • 数据库： Canton 节点以明文将机密存入数据库。
  • 文件： Canton 节点以明文将机密存入文件。

无持久化选项

为更好保护机密，Canton 还提供不持久化的选项：

* **离线：** 对部分机密，Canton 允许完全不存储。因此使用机密（如签名、解密）须在 Canton 外部进行。 * **内存：** Canton 以明文将机密保存在内存中，不写入文件或数据库。

使用密钥管理服务（KMS）的选项

对 Canton 需要持久化的机密，可使用密钥管理服务（KMS）：

  • KMS 信封加密： Canton 以加密形式在数据库中存储机密，在内存中保持明文。需要解密时，将密文发给 KMS，KMS 解密后将明文返回 Canton。
  • 完整 KMS： KMS 生成并存储机密（通常为私有签名或加密密钥），不向任何人暴露机密。Canton 需要签名时，将数据发给 KMS，KMS 生成数字签名后返回；需要解密时，将密文发给 KMS，KMS 解密后返回明文。

带会话签名密钥的 KMS

由于「完整 KMS」延迟较高，Canton 提供以略弱私钥保护换取更低签名延迟的选项。节点将长期私有签名密钥存放在 KMS 中；签名时使用会话签名密钥而非 KMS 中的长期密钥。除签名外，还须附带：(1) 与会话私有签名密钥对应的公钥；(2) 证明会话密钥在限定时段内合法替代长期密钥的证书。长期密钥须签署该证书。

该方式限制 KMS 调用开销——节点仅在轮换会话密钥时访问 KMS（而非每次签名）。

节点在可配置生命周期内以明文将会话签名密钥保存在内存中，不写入磁盘或数据库。为限制密钥泄露影响，节点不接受证书定义时段之外的会话签名密钥签名。

会话加密密钥

为降低非对称加解密负载，Canton 改用对称加密，从而大幅减少非对称加密使用。

每个节点有长期非对称加密密钥，存放在数据库或 KMS 中。此外，各节点生成会话对称加密密钥，用于加密需保护的数据。随密文一并发送的是：用接收方长期加密密钥非对称加密后的对应会话加密密钥。

通常数据远大于会话密钥，且节点常需将数据发给多个接收方。在此假设下，会话加密密钥可降低加解密负载，原因包括：

  • Canton 只需加密数据一次（而非每个接收方一次），且只发送一份数据密文。
  • 对较大数据使用更便宜的对称加密，对较小会话密钥使用更贵的非对称加密。
  • 节点可用同一会话密钥加密多段数据；此时接收方仅在首次收到时需解密会话密钥。

Canton 节点在可配置生命周期内、与会话无关地将会话加密密钥以明文保存在内存中，不将明文写入磁盘或数据库。可将会话密钥以加密形式存入数据库。为限制泄露影响，节点在可配置生命周期结束后不再使用会话加密密钥。仅当 d1 与 d2 的 intended recipients 相同，且其间公钥未轮换时，节点才复用同一会话密钥加密 d1 与 d2。

Canton 密码学密钥概览

本节概述 Canton 如何使用各类密码学密钥。

TLS 密钥

Canton 节点提供多种 gRPC 与 HTTP API，供客户端与节点交互，例如：

  • Participant 节点的 ledger API（提交 ledger 命令、接收 ledger 更新），
  • 各类节点的 admin API（管理用途），
  • Sequencer 的 API（多播消息），
  • Sequencer 间 ordering API（内部通信），
  • 健康检查 API。

用户可将节点 API 配置为服务端 TLS，部分情况下还可配置双向 TLS。Canton 在启动时从一个或多个文件读取 TLS 所用密钥；这些文件中的 TLS 密钥为明文。

命名空间签名密钥

每个拓扑命名空间有一个公钥签名密钥，称为 namespace root key。命名空间即其根密钥的哈希。运营方用与根密钥对应的私钥签署并授权该命名空间的拓扑交易。命名空间可有更多签名密钥，运营方亦可用其授权拓扑交易。

命名空间密钥（根密钥或其他）可授权的拓扑交易示例包括：

  • NamespaceDelegation：授权更多密钥管理该命名空间相关拓扑交易，
  • OwnerToKeyMapping：将密钥与 Canton 节点关联，
  • PartyToParticipant：将 Party 与 participant 关联。

Canton 支持以下私有命名空间密钥存储选项：

  • database（默认），
  • offline，
  • KMS envelope encryption，
  • full KMS。

节点签名密钥

节点有一个或多个签名密钥，用于：

  • Sequencer 客户端认证：与 Sequencer 公共 API 交互时，客户端须提供有效认证令牌。客户端在 challenge-response 协议中签署 Sequencer 生成的 nonce 以获得令牌。

    此外，若请求可能改变 Sequencer 状态，请求须包含发送方签名。

  • Sequencer 服务端认证：Sequencer 对其向客户端发出的每个事件签名。

  • 处理 Ledger API 命令时，Participant 用其签名密钥签署并认证交易与重新指派协议中的消息，包括 Daml 交易与 reassignments。

  • Sequencer 在 ordering 协议中交换消息，用签名密钥认证发送方。

  • Participant 用签名密钥签署 ACS commitments。

Canton 支持以下节点签名密钥存储选项：

  • database（默认），
  • 所有在 KMS 中存储密钥的选项。例外：Canton 不支持对 sequencer 客户端认证使用带会话签名密钥的 KMS。

外部 Party 签名密钥

默认情况下，Participant 签署并授权 Daml 交易执行。Alternatively，提交方（external party）可直接签署并授权其拟加入账本的 Daml Transaction，即提交方签署而非提交 Participant。为此，external party 拥有自有签名密钥。

推荐将 external party 签名密钥存为「offline」。其他选项（如 database）技术上可能可行，但不推荐。

加密密钥

Participant 提议交易时，将交易分解为 transaction views，并仅向有权查看内容的 Participant 发送各 view。分解对实现子交易隐私至关重要。

Participant 有一个或多个非对称加密密钥。向其他 Participant 发送 view 时须加密，以免 Sequencer 看到 view 内容。Participant 不直接用非对称密钥加密 view，而使用会话加密密钥以提升性能。

除 Participant 外，其他节点（如 Sequencer）也可有加密密钥，但 Canton 目前不使用此类节点的加密密钥。

认证与授权令牌

部分 API 要求客户端在每个请求中包含令牌以作认证或授权。Canton 将此类令牌保存在内存中。若令牌已过期或不能证明客户端有权发送请求，节点将拒绝请求。

在接收令牌的 API 上启用 TLS 至关重要，否则攻击者可通过嗅探网络流量获取认证令牌。

Canton 在以下 API 使用令牌：

  • Sequencer 公共 API 要求每个请求使用令牌。
  • 运营方可为 Participant 在 Ledger API 启用授权；启用后，Ledger API 客户端须在每请求中包含 JWT 令牌。

本文由 CC Privacy Club 根据 Canton Network 官方文档（CC-BY-4.0）整理翻译，仅供学习；实现细节以官方最新版本为准。