Шифрование TLS-трафика по алгоритмам ГОСТ-2012 c Stunnel / Хабр

Linux

Устанавливаем пакет openssl, debian:aptitude install openssl

Госты

ГОСТ 28147-89 симметричный алгоритм шифрованияГОСТ Р 34.10-2021 электронная цифровая подписьГОСТ Р 34.11-2021 хеш-функция

Использование образа в работе с языками программирования

Если язык программирования позволяет исполнять установленные в системе программы, то задача использования ГОСТ-алгоритмов проще всего решается копированием бинарников собранных openssl и curl в конце Dockerfile языка программирования с использованием multi-stage build. Например:

FROM rnix/openssl-gost AS openssl-gost

# Replace with any other image based on Debian x86_64
FROM debian:stretch-slim

COPY --from=openssl-gost /usr/local/ssl /usr/local/ssl
COPY --from=openssl-gost /usr/local/ssl/bin/openssl /usr/bin/openssl
COPY --from=openssl-gost /usr/local/curl /usr/local/curl
COPY --from=openssl-gost /usr/local/curl/bin/curl /usr/bin/curl
COPY --from=openssl-gost /usr/local/bin/gostsum /usr/local/bin/gostsum
COPY --from=openssl-gost /usr/local/bin/gost12sum /usr/local/bin/gost12sum

Даже необязательно копировать в /usr/bin, это можно сделать в любой каталог, а затем вызывать из вашей программы, передав полный путь и все аргументы.

Конфигурирование stunnel

Осталось только правильно настроить наш туннель. Для этого создадим файл stunnel.conf с настройками Stunnel по умолчанию и напишем туда следующее:

Настройка openssl

В windows ищем конфиг в папке OpenSSL (Например, «C:OpenSSL-Win32binopenssl.cfg»). В linux обычно это /etc/ssl/openssl.cnfВ конфиге до секций «[бла_бла_бла]» пишем:

openssl_conf = openssl_def[openssl_def]engines = engine_section[engine_section]gost = gost_section[gost_section]engine_id = gostdynamic_path = /usr/lib/i386-linux-gnu/openssl-1.0.0/engines/libgost.sodefault_algorithms = ALLCRYPT_PARAMS = id-Gost28147-89-CryptoPro-A-ParamSet

dynamic_path в linux можно найти просто:locate libgost.soБез опции CRYPT_PARAMS — не будет работать опция -gost89. А без -gost89 при шифровании данных вместо GOST 28147-89 используется rc2-cbc. КриптоАРМ не примет такое шифрование, вернёт ошибку вида:—————————КриптоАРМ—————————Произошла ошибка при расшифровании сообщения.

Ошибка сохранения сообщения (0x80004005)Произошла ошибка при расшифровании сообщения. (0x80004005)Произошла ошибка при расшифровке сообщенияНеправильное значение индекса. (0x80091008) (0x80004005)—————————ОК—————————

Настройка гост openssl под ubuntu 18.04

# Note that you can include other files from the main configuration
# file using the .include directive.
#.include filename

Подготовительный шаг

Нам понадобится:

1. OpenSSL
2. Stunnel
3. rtengine
4. Доступ к тестовым серверам КриптоПро, для проверки соединения по TLS

OpenSSL для Windows можно взять отсюда, а для пользователей линукса — из репозиториев или собрать самому, скачав свежую версию отсюда. Также его можно взять из Rutoken SDK, из директории opensslopenssl-tool-1.

Поддержка гост-алгоритмов в php

PHP, конечно, позволяет делать вызовы системных команд, используя, например, exec. Но, глядя на то, как собирается PHP-FPM в Dockerfile, мне показалось, что можно легко собрать PHP с кастомными сборками OpenSSL и cURL. Как оказалось дальше, я ошибся, что это легко. Всё равно собрал.

По какой-то причине, я начал с PHP-FPM 7.1. Идея была в том, чтобы использовать multi-stage build. Для этого надо заменить в их Dockerfile инструкцию FROM на мою FROM rnix/openssl-gost AS openssl-gost, затем прописать копирования собранных openssl и curl до начала сборки самого php и, наконец, указать в опции сборки путь до этих библиотек –with-openssl-dir=/usr/local/ssl и –with-curl=/usr/local/curl заменив оригинальные.

Сюрпризы ждали отовсюду. Одним из значительных было то, что при сборки php 7.1 используется pkg-config, а явная установка libcurl4-openssl-dev, libssl-dev прописывали в pkg-config версии из пакетов. В результате собиралось не то, что нужно. Если убрать их установку, то /configure php падал, ссылаясь на отсутствие openssl в pkg-config.

Пришлось дополнительно копировать из кастомных сборок openssl и curl их lib/pkgconfig /*. После десятков таких сюрпризов сборка начала проходить. Дальше выяснилось, что зависимости устанавливали openssl, тем самым перезатирая ранее скопированный бинарник моей кастомной сборки. Пришлось дополнительно копировать его в самом конце. Но это не всё.

Поддержка гост-сертификатов в nginx

Возможность работать из языков программирования это уже много, но хотелось еще две возможности:

Примеры использования openssl gost-engine

Не буду сильно вдаваться в подробности работы с докер-образами, лишь приведу одну команду для начала работы внутри образа:

docker run --rm -i -t rnix/openssl-gost bash

Для начала можно убедиться, что алгоритмы GOST2021-GOST8912-GOST8912 и GOST2001-GOST89-GOST89 есть в списке поддерживаемых:

openssl ciphers

Проверка подписи эцп

cryptcp -verify-nochain

cryptcp -verify-thumbprint 255c249150efe3e48f1abb3bc1928fc8f99980c4 -nochain test.txt.sig

cryptcp -verify-norev-f file1.sig file2.sig

Certificates found: 2
Certificate chains are checked.
Folder './':
file.xls.sig... Signature verifying...
Signer: Старший инженер, Иванов Иван Иванович, Отдел закупок, ООО «Верес», Москва, RU, info@site.ru
 Signature's verified.
Signer: Генеральный директор, Сидоров Иван Петрович, Руководство, ООО «Кемоптика», Москва, RU, info@site.ru
 Signature's verified.
[ReturnCode: 0]

Проверка сертификата

certmgr -list-f file.sig

1-------
Issuer            : E=cpca@cryptopro.ru, C=RU, L=Москва, O=ООО КРИПТО-ПРО, CN=УЦ KPИПTO-ПPO
Subject           : E=info@site.ru, C=RU, L=г. Москва, O="ООО ""Верес""", OU=Руководство, CN=Иванов Иван Иванович, T=Генеральный директор
Serial            : 0x75F5C86A000D00016A5F
SHA1 Hash         : 0x255c249150efe3e48f1abb3bc1928fc8f99980c4
Not valid before  : 08/12/2021  09:04:00 UTC
Not valid after   : 08/12/2021  09:14:00 UTC
PrivateKey Link   : No

Сборка openssl, gost-engine, curl

Сборка стороннего продукта для тех, кто делает это редко, может быть нетривиальной задачей. Для сборки OpenSSL, GOST-engine и cURL пришлось разобраться с кучей опций и перепробовать несколько комбинаций версий. Если в Dockerfile вы заметите странное, то, скорее всего, это осталось от таких экспериментов.

Я зафиксировал все версии проектов для сборки, чтобы исключить ситуацию, что из-за обновления что-то перестанет работать. Например, я собирал OpenSSL 1.1.0h GOST-engine и команда openssl ciphers не содержала GOST-алгоритмов, хотя openssl engine показывала GOST-engine в списке.

Собирая сам GOST-engine, я не сразу обратил внимание на наличие файла INSTALL.md в master-ветке, потому что собирал из ветки openssl_1_1_0 по неизвестно откуда взятой документации. Та версия собиралась с кастомной сборкой OpenSSL командой

cmake -DCMAKE_C_FLAGS='-I/usr/local/ssl/include -L/usr/local/ssl/lib' ..

Но master-ветка так собираться перестала, появились ошибки об отсутствии DOPENSSL_ROOT_DIR и подобное. В итоге решение было найдено и зафиксировано.

Для сборки cURL с кастомной сборкой OpenSSL гораздо больше документации, тем не менее, документация успевала устаревать, и с опциями пришлось много экспериментировать.Результат работы выложен здесь.Образ запушен в Docker Hub.

Список установленных сертификатов

1-------
Issuer            : E=support@cryptopro.ru, C=RU, L=Moscow, O=CRYPTO-PRO LLC, CN=CRYPTO-PRO Test Center 2
Subject           : CN=test2
Serial            : 0x120007E4E683979B734018897B00000007E4E6
SHA1 Hash         : 0x71b59d165ab5ea39e4cd73384f8e7d1e0c965e81
Not valid before  : 07/09/2021  10:41:18 UTC
Not valid after   : 07/12/2021  10:51:18 UTC
PrivateKey Link   : Yes. Container  : HDIMAGE\test2.000F9C9
2-------
Issuer            : E=support@cryptopro.ru, C=RU, L=Moscow, O=CRYPTO-PRO LLC, CN=CRYPTO-PRO Test Center 2
Subject           : CN=webservertest
Serial            : 0x120007E47F1FD9AE0EDE78616600000007E47F
SHA1 Hash         : 0x255c249150efe3e48f1abb3bc1928fc8f99980c4
Not valid before  : 07/09/2021  09:56:10 UTC
Not valid after   : 07/12/2021  10:06:10 UTC
PrivateKey Link   : Yes. Container  : HDIMAGE\webserve.0012608

Ссылки

1. Репозиторий со всеми решениями на GitHub
2. Образ на Docker Hub с OpenSSL GOST cURL
3. ГОСТ Р 34.10-2021 на Википедии со списком сертифицированных решений
4. Репозиторий GOST-engine
5. О возможностях и ограничениях GOST-engine
6. Пример того, как решают вопрос в продакшн-окружении

Установка openssl

Нужен OpenSSL c gost-движком.

Установка и настройка криптопровайдера

В примерах я буду использовать виртуальную машину с CentOS 7, но ты не ограничен в выборе аппаратного обеспечения и дистрибутива Linux. Все действия и команды будут такими же.

Первым делом создадим локального пользователя, под которым будет работать ПО, использующее подпись документов.

Экспорт сертификатов и ключей из windows

Для шифрования нужен сертификат, для подписывания приватный ключ.В certmgr.msc экспортировать можно только сертификаты, приватные ключи экспортируются в странном формате. Если пытаться этот формат скормить в openssl, получим неизвестный PBE 1.2.840.113549.1.12.1.80:$ openssl pkcs12 -in certmgr_msc_exported_private_key.pfx -out priv.pem -engine gost -nodes -clcertsengine “gost” set.

Enter Import Password:MAC verified OKError outputting keys and certificates140283454142144:error:06074079:digital envelope routines:EVP_PBE_CipherInit:unknown pbe algorithm:evp_pbe.c:167:TYPE=1.2.840.113549.1.12.1.80140283454142144:error:23077073:

Приватные ключи мoжно экспортировать из контейнеров КриптоПро при помощи P12FromGostCSP.exe (выбирается ключ из списка установленных, и имя файла вывода; формат вывода pkcs12, DER).

Конвертирование pkcs12-ключа в pem-формат:$ openssl pkcs12 -in priv.pfx -out priv.pem -engine gost -nodes -clcertsКонвертирование сертификата в pem-формат:$ openssl x509 -inform DER -in pub.cer -out pub.crt

Заключение

Мной изучена проблема работы с ГОСТ-алгоритмами в системах Linux, предоставлено решение в виде docker-образов, все это сопровождено документацией и примерами. Решение оформлено в виде репозитория на GitHub.

Стоит сказать о безопасности использования такого решения. Главное, не стоит доверять образам на Docker Hub, даже если там написано Automated Build. Я все равно могу собрать образ с любыми правками всех используемых библиотек и систем и запушить его в свой Docker Hub под любым тегом.

Собирая образ самостоятельно, вы можете убедиться, что в код не попали злонамеренные правки, потому что сборка происходит только из открытого кода, который доступен для просмотра всем желающим. Тем не менее, это не гарантирует, что в нем нет ошибок и уязвимостей.