17. IBC身份模型
17.1. 概述
长安链现有的认证体系（PermissionedWithCert、PermissionedWithKey、Public），都是基于公钥的认证体系。
Public 模式提供了公链所需的弱权限控制。PermissionedWithCert 模式通过 CA认证中心给成员公钥颁发证书的方式，将用户的身份标识信息（用户名称、组织、角色等）与其公钥绑定到一起，实现了强权限管理所需的身份认证和权限管理的功能。PermissionedWithKey 模式通过管理员发起合约，将其他成员身份信息和公钥记录在链上的的方式，实现强权限的组织成员的身份识别和权限管理。
基于标识的密码（Identity-Based Cryptography 简称 IBC），是一种新的认证体系。相比于传统的公钥密码体系，其主要特点是 IBC 体系下用户的公钥可以由用户自己指定，而传统公钥是随机生成的。 通常，IBC 体系会选择用户的身份标识（如电子邮箱、电话号码、身份证号等）作为公钥。这样，通过用户的公钥，就能直接知道用户的身份信息。然后使用公钥对发来的消息进行签名校验，就能得知消息是否由该用户发起。
在 IBC 体系中，没有证书体系里为用户公钥颁发证书的步骤，避免了繁琐的证书管理工作。同时还同时减轻了交换证书、验证证书导致的成本。
基于 IBC 技术，我们为长安链提供了一种新的强权限身份权限管理模型，并将其命名为 PermissionedWithIBC。下面是 PermissionedWithIBC 模式与其他模式的对比：
| 身份模式 | 标识长度 | 标识方式 | 身份验证 |
|---|---|---|---|
| PermissionedWithIBC | 小 | 公钥直接标识 | 直接验证 |
| PermissionedWithCert | 大 | 需 CA 颁发数字证书 | 需交换证书 |
| PermissionWithKey | 一般 | 需管理员发起合约标识 | 需先将用户公钥注册到链上 |
| Public | 一般 | 无 | 无 |
了解 IBC 身份模式的使用方法，请参考搭建IBC模式账户体系
17.2. 整体设计
17.2.1. 底层算法
长安链 IBC 身份模式采用国密 SM9 标识密码算法作为底层实现。
17.2.2. 主密钥
每个组织都有至少一套主密钥。主密钥是一套非对称密钥，包括主公钥和主私钥。其中主公钥通过以配置文件或以执行合约的形式，在链上公开。主私钥由组织的密钥中心秘密保存。密钥中心用主私钥和用户标识生成用户的私钥。
主密钥一般由密钥中心通过随机数发生器产生。
17.2.3. 用户密钥
用户密钥由密钥中心用主私钥和用户标识生成，包括用户签名公钥和用户签名私钥。
在 IBC 体系中，用户公私钥需结合主密钥才能进行签名验证。同时由于 IBC 底层算法是基于椭圆曲线对的双线性的特点，无法像传统非对称密钥一样，通过用户私钥生成用户公钥。为实现传统非对称用户密钥独立签名验证功能，长安链对用户密钥进行了封装，将组织主公钥封装进用户公钥、用户公钥封装进用户私钥中。
17.2.4. 用户标识
在生成用户密钥对时，需包含其组织、角色等信息，便于进行权限管理。
在 IBC 身份模式下，密钥中心将成员标识、所属组织、成员角色、有效期起始时间、有效期结束时间 5 个参数拼接起来，为用户生成一个新的标识，并用新生成的标识为用户生成密钥对。
这样，用户拿到的公钥中就包含了所属组织、角色、有效期等信息。同时由于有效期可以修改，增加了密钥标识的灵活性。在用户密钥丢失等情况下，可以通过颁发不同有效期的新密钥来取代，便于组织管理组织内成员密钥。
17.2.5. 身份验证
每个加入区块链网络的成员，需先在所属组织的密钥中心用自己的用户标识生成密钥对。其中公钥里包含了成员的组织、角色信息，不可修改，否则无法与私钥配对。用户拿到密钥，即完成了身份注册，可以进行链上活动。
链上成员在发起合约时，每条发出去的消息需要附加自己的公钥。其他成员在接收到消息后，将从其附加的公钥中，解析出用户的标识、组织、角色、有效期等信息。通过其中的组织信息，在链上拿到所属组织的主公钥，进而进行签名验证。签名验证通过后，再利用其组织、角色信息，进行权限校验。
17.2.6. 加密通信
目前 IBC 身份模式下仍然采用传统证书模式加密通信，仅利用 SM9 的签名验证功能做身份标识。所以在启动 IBC 模式的区块链时，需将 TLS 根证书和主密钥同时配置上链，并且成员数字证书内的用户标识、组织、角色字段需与 IBC 用户公钥内的字段保持一致。
IBC 身份模式可以通过证书管理相关的命令来管理证书，但是没有证书哈希、别名功能。