Речь пойдет о файлах primary.key, masks.key и header.key, которые лежат в директории ххххх.000 на флешке. Данные файлы входят в состав криптоконтейнера закрытого ключа электронной подписи криптопровайдера КриптоПро, формат которого нигде не опубликован. Целью данной статьи является чтение контейнера и преобразование закрытого ключа в формат, который может быть прочитан в библиотеке OpenSSL. Долгое время было распространено ошибочное суждение, что достаточно сделать нечто вида (primary_key XOR masks_key) и мы получим закрытый ключ в чистом (raw) виде, однако забегая вперед, можно утверждать, что в КриптоПро было применено более сложное преобразование, в худшем случае состоящее из более чем 2000 (двух тысяч) операций хеширования.
Стоит упомянуть о существовании утилиты P12FromGostCSP которая позволяет конвертировать ключ в формат P12, доступный для работы с OpenSSL, но утилита имеет следующие существенные недостатки:
- Читает контейнер не напрямую, а через криптопровайдер, поэтому там, где кроме OpenSSL ничего нет, не работает.
- Если в свойствах ключа не отмечено, что ключ «экспортируемый», то конвертировать его невозможно.
- В демо версии не формирует файл с ключом, эта возможность присутствует только в платной версии.
Файл primary.key
Содержит 32 байта ключа в формате Asn1. Это только половина ключа, полный ключ получается при делении этого числа по модулю Q на маску. Поле, хранящее модуль Q в библиотеке OpenSSL имеет название order. Маска лежит в файле masks.key
Файл masks.key
Содержит 32 байта маски ключа в формате Asn1, зашифрованного на ключе хранения pwd_key. Далее 12 байт «затравочной» информации для генерации ключа хранения pwd_key, если криптоконтейнер защищен паролем, то пароль также участвует в генерации ключа хранения.
Далее контрольная сумма (имитозащита) 4 байта. Контрольной информацией для простоты мы пользоваться не будем, общий контроль будет осуществляться путем генерации открытого ключа и сравнения первых 8 байт полученного ключа с соответствующим полем из файла header.key
Файл header.key
Из этого файла нам потребуется параметры электронной подписи CryptoProParamSet (подчеркнуто красным).
- GostR3410_2001_CryptoPro_A_ParamSet — 1.2.643.2.2.35.1
- GostR3410_2001_CryptoPro_B_ParamSet — 1.2.643.2.2.35.2
- GostR3410_2001_CryptoPro_C_ParamSet — 1.2.643.2.2.35.3
- GostR3410_2001_CryptoPro_XchA_ParamSet — 1.2.643.2.2.36.0
- GostR3410_2001_CryptoPro_XchB_ParamSet — 1.2.643.2.2.36.1
А также первые 8 байт открытого ключа (подчеркнуто) для контроля правильности чтения закрытого.
Читаем закрытый ключ и конвертируем
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <openssl/pem.h> #include <openssl/cms.h> #include <openssl/err.h> #include "gost_lcl.h" /* Convert little-endian byte array into bignum */ BIGNUM *reverse32bn(char *b, BN_CTX *ctx) { BIGNUM *res; char buf[32]; BUF_reverse(buf, b, 32); res = BN_bin2bn(buf, 32, BN_CTX_get(ctx)); OPENSSL_cleanse(buf, sizeof(buf)); return res; } void xor_material(char *buf36, char *buf5C, char *src) { int i; for(i = 0; i < 32; i++) { buf36[i] = src[i] ^ 0x36; buf5C[i] = src[i] ^ 0x5C; } } int make_pwd_key(char *result_key, char *start12, int start12_len, char *passw) { int result; int i; char pincode4[1024]; int pin_len; char current[32]; char material36[32]; char material5C[32]; char hash_result[32]; gost_hash_ctx ctx; init_gost_hash_ctx(&ctx, &GostR3411_94_CryptoProParamSet); memset(pincode4, 0, sizeof(pincode4)); pin_len = strlen(passw); if (pin_len*4 > sizeof(pincode4)) { result = 1; goto err; } for(i = 0; i < pin_len; i++) pincode4[i*4] = passw[i]; start_hash(&ctx); hash_block(&ctx, start12, start12_len); if (pin_len) hash_block(&ctx, pincode4, pin_len * 4); finish_hash(&ctx, hash_result); memcpy(current, (char*)"DENEFH028.760246785.IUEFHWUIO.EF", 32); for(i = 0; i < (pin_len?2000:2); i++) { xor_material(material36, material5C, current); start_hash(&ctx); hash_block(&ctx, material36, 32); hash_block(&ctx, hash_result, 32); hash_block(&ctx, material5C, 32); hash_block(&ctx, hash_result, 32); finish_hash(&ctx, current); } xor_material(material36, material5C, current); start_hash(&ctx); hash_block(&ctx, material36, 32); hash_block(&ctx, start12, start12_len); hash_block(&ctx, material5C, 32); if (pin_len) hash_block(&ctx, pincode4, pin_len * 4); finish_hash(&ctx, current); start_hash(&ctx); hash_block(&ctx, current, 32); finish_hash(&ctx, result_key); result = 0; //ok err: return result; } BIGNUM *decode_primary_key(char *pwd_key, char *primary_key, BN_CTX *bn_ctx) { BIGNUM *res; char buf[32]; gost_ctx ctx; gost_init(&ctx, gost_cipher_list->sblock); gost_key(&ctx, pwd_key); gost_dec(&ctx, primary_key, buf, 4); res = reverse32bn(buf, bn_ctx); OPENSSL_cleanse(buf, sizeof(buf)); return res; } BIGNUM *remove_mask_and_check_public(char *oid_param_set8, BIGNUM *key_with_mask, BIGNUM *mask, char *public8, BN_CTX *ctx) { int result; EC_KEY *eckey = NULL; const EC_POINT *pubkey; const EC_GROUP *group; BIGNUM *X, *Y, *order, *raw_secret, *mask_inv; char outbuf[32], public_X[32]; ASN1_OBJECT *obj; int nid; order = BN_CTX_get(ctx); mask_inv = BN_CTX_get(ctx); raw_secret = BN_CTX_get(ctx); X = BN_CTX_get(ctx); Y = BN_CTX_get(ctx); if (!order || !mask_inv || !raw_secret || !X || !Y) { result = 1; goto err; } obj = ASN1_OBJECT_create(0, oid_param_set8+1, *oid_param_set8, NULL, NULL); nid = OBJ_obj2nid(obj); ASN1_OBJECT_free(obj); if (!(eckey = EC_KEY_new())) { result = 1; goto err; } if (!fill_GOST2001_params(eckey, nid)) { result = 1; goto err; } if (!(group = EC_KEY_get0_group(eckey))) { result = 1; goto err; } if (!EC_GROUP_get_order(group, order, ctx)) { result = 1; goto err; } if (!BN_mod_inverse(mask_inv, mask, order, ctx)) { result = 1; goto err; } if (!BN_mod_mul(raw_secret, key_with_mask, mask_inv, order, ctx)) { result = 1; goto err; } if (!EC_KEY_set_private_key(eckey, raw_secret)) { result = 1; goto err; } if (!gost2001_compute_public(eckey)) { result = 1; goto err; } if (!(pubkey = EC_KEY_get0_public_key(eckey))) { result = 1; goto err; } if (!EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(group, pubkey, X, Y, ctx)) { result = 1; goto err; } store_bignum(X, outbuf, sizeof(outbuf)); BUF_reverse(public_X, outbuf, sizeof(outbuf)); if (memcmp(public_X, public8, 8) != 0) { result = 1; goto err; } result = 0; //ok err: if (eckey) EC_KEY_free(eckey); if (result == 0) return raw_secret; return NULL; } int file_length(char *fname) { int len; FILE *f = fopen(fname, "rb"); if (f == NULL) return -1; fseek(f, 0, SEEK_END); len = ftell(f); fclose(f); return len; } int read_file(char *fname, int start_pos, char *buf, int len) { int read_len; FILE *f = fopen(fname, "rb"); if (f == NULL) return 1; if (start_pos) fseek(f, start_pos, SEEK_SET); read_len = fread(buf, 1, len, f); fclose(f); if (read_len != len) return 1; return 0; //ok } int get_asn1_len(unsigned char *buf, int *size_hdr) { int n, i, res; int pos = 0; if ((buf[pos]&0x80) == 0) { *size_hdr = 1; return buf[pos]; } n = buf[pos++]&0x7f; res = 0; for(i = 0; i < n; i++) { res = res*256 + buf[pos++]; } *size_hdr = n+1; return res; } #define MAX_HEADER 20000 int read_container(char *fpath, int flag2, char *salt12, char *primary_key, char *masks_key, char *public8, char *oid_param_set8) { int result; char primary_path[1024+30]; char masks_path[1024+30]; char header_path[1024+30]; char header_buf[MAX_HEADER]; int header_len; int i, len, pos, size_hdr; if (strlen(fpath)>1024) { result = 1; goto err; } sprintf(header_path, "%s/header.key", fpath); if (flag2 == 0) { sprintf(primary_path, "%s/primary.key", fpath); sprintf(masks_path, "%s/masks.key", fpath); } else { sprintf(primary_path, "%s/primary2.key", fpath); sprintf(masks_path, "%s/masks2.key", fpath); } if (read_file(primary_path, 4, primary_key, 32)) { result = 1; goto err; } if (read_file(masks_path, 4, masks_key, 32)) { result = 1; goto err; } if (read_file(masks_path, 0x26, salt12, 12)) { result = 1; goto err; } header_len = file_length(header_path); if (header_len < 0x42 || header_len > MAX_HEADER) { result = 1; goto err; } if (read_file(header_path, 0, header_buf, header_len)) { result = 1; goto err; } //------------- skip certificate --------------------------- pos = 0; for(i = 0; i < 2; i++) { get_asn1_len(header_buf+pos+1, &size_hdr); pos += size_hdr+1; if (pos > header_len-8) { result = 2; goto err; } } //------------------ get oid_param_set8 ----------------------- #define PARAM_SET_POS 34 if (memcmp(header_buf+pos+PARAM_SET_POS, "\x6\x7", 2) != 0) { result = 2; goto err; } memcpy(oid_param_set8, header_buf+pos+PARAM_SET_POS+1, 8); //------------------ get public8 ----------------------- result = 2; //not found pos += 52; for(i = 0; i < 3; i++) { len = get_asn1_len(header_buf+pos+1, &size_hdr); if (len == 8 && memcmp(header_buf+pos, "\x8a\x8", 2) == 0) { memcpy(public8,header_buf+pos+2,8); result = 0; //ok break; } pos += len+size_hdr+1; if (pos > header_len-8) { result = 2; goto err; } } err: OPENSSL_cleanse(header_buf, sizeof(header_buf)); return result; } #define START_OID 0x12 #define START_KEY 0x28 unsigned char asn1_private_key[72] = { 0x30,0x46,2,1,0,0x30,0x1c,6,6,0x2a,0x85,3,2,2,0x13,0x30,0x12,6,7,0x11, 0x11,0x11,0x11,0x11,0x11,0x11,6,7,0x2a,0x85,3,2,2,0x1e,1,4,0x23,2,0x21,0 }; int main(int argc, char **argv) { int result; char *container_path; char *passw; char salt12[12]; char primary_key[32]; char masks_key[32]; char public8[8]; char oid_param_set8[8]; BN_CTX *ctx; BIGNUM *key_with_mask; BIGNUM *mask; BIGNUM *raw_key; char pwd_key[32]; char outbuf[32]; ctx = BN_CTX_new(); if (argc == 2) { container_path = argv[1]; passw = ""; } else if (argc == 3) { container_path = argv[1]; passw = argv[2]; } else { printf("get_private container_path [passw]\n"); result = 1; goto err; } if (read_container(container_path, 0, salt12, primary_key, masks_key, public8, oid_param_set8) != 0 && read_container(container_path, 1, salt12, primary_key, masks_key, public8, oid_param_set8) != 0) { printf("can not read container from %s\n", container_path); result = 2; goto err; } make_pwd_key(pwd_key, salt12, 12, passw); key_with_mask = decode_primary_key(pwd_key, primary_key, ctx); OPENSSL_cleanse(pwd_key, sizeof(pwd_key)); mask = reverse32bn(masks_key, ctx); raw_key = remove_mask_and_check_public(oid_param_set8, key_with_mask, mask, public8, ctx); if (raw_key) { BIO *bio; store_bignum(raw_key, outbuf, sizeof(outbuf)); memcpy(asn1_private_key+START_OID, oid_param_set8, 8); memcpy(asn1_private_key+START_KEY, outbuf, 32); //bio = BIO_new_file("private.key", "w"); bio = BIO_new_fp(stdout, BIO_NOCLOSE | BIO_FP_TEXT); PEM_write_bio(bio, "PRIVATE KEY", "", asn1_private_key, sizeof(asn1_private_key)); BIO_free(bio); OPENSSL_cleanse(outbuf, sizeof(outbuf)); OPENSSL_cleanse(asn1_private_key, sizeof(asn1_private_key)); result = 0; //ok } else { printf("Error check public key\n"); result = 3; } err: BN_CTX_free(ctx); OPENSSL_cleanse(salt12, sizeof(salt12)); OPENSSL_cleanse(primary_key, sizeof(primary_key)); OPENSSL_cleanse(masks_key, sizeof(masks_key)); return result; } Небольшой комментарий.
Основную работу выполняют следующие 3 функции:
1. Создаем ключ хранения исходя из 12-ти байтовой «соли» и пароля.
make_pwd_key(pwd_key, salt12, 12, passw); 2. Расшифровываем основной ключ на ключе хранения.
key_with_mask = decode_primary_key(pwd_key, primary_key, ctx); 3. Делим ключ с маской на маску.
raw_key = remove_mask_and_check_public(oid_param_set8, key_with_mask, mask, public8, ctx); Но так как в библиотеке OpenSLL операция деления по модулю традиционно отсутствует, пользуемся операцией взятия обратного числа и умножением.
if (!BN_mod_inverse(mask_inv, mask, order, ctx)) { result = 1; goto err; } if (!BN_mod_mul(raw_secret, key_with_mask, mask_inv, order, ctx)) { result = 1; goto err; } Сборка утилиты конвертирования ключа
Далее сборка исходников описана для Linux версии.
Версию для Windows можно скачать отсюда там же есть сертификаты и закрытый ключ для тестирования, для сборки потребуется бесплатный компилятор Borland C++ 5.5
Компиляция OpenSSL библиотеки
После скачивания и распаковки исходных текстов openssl в целевой директории выполняем команды:
./config make Получаем готовую библиотеку libcrypto.a в текущей директории.
Также потребуются заголовочные файлы из директорий engines/ccgost и include.
Компиляция privkey.c
gcc -o privkey -Iengines/ccgost -Iinclude privkey.c libcrypto.a -pthread -ldl
Формирование файла закрытого ключа private.key
./privkey /mnt/usbflash/lp-9a0fe.000 Тестовый закрытый ключ в криптоконтейнере lp-9a0fe.000, сертификат открытого ключа signer.cer и другие файлы для тестирования можно взять отсюда
Получаем результат работы:
-----BEGIN PRIVATE KEY----- MEYCAQAwHAYGKoUDAgITMBIGByqFAwICJAAGByqFAwICHgEEIwIhAKzsrv/l1Uwk uzph/LQN9mux0Jz0yaW21kOYEFv0Xyut -----END PRIVATE KEY----- Cохраняем в private.key
Пользуемся закрытым ключом private.key для подписывания файла file.txt
openssl cms -sign -inkey private.key -in file.txt -CAfile CA.cer -signer signer.cer -engine gost -out test.sign -outform DER -noattr -binary
Проверяем подпись
openssl cms -verify -content file.txt -in test.sign -CAfile CA.cer -signer signer.cer -engine gost -inform DER -noattr -binary Все работает просто замечательно!
Спасибо за внимание. Это была моя первая статья на хабре.
ссылка на оригинал статьи http://habrahabr.ru/post/275039/