OpenSSL: простое шифрование с открытым ключом

Полно ситуаций когда нужно зашифровать определённый файл или папку. Например, если данные передаются по открытым каналам либо сохраняются на внешнем носителе. Многие (в том числе и я) используют truecrypt, однако основное предназначение этой программы — работа с зашифрованными разделами, поэтому она не очень хороша в этом случае.

Для подобных задач вполне подходит OpenSSL — надёжное кросплатформенное решение. OpenSSL поддерживает различные алгоритмы шифрования, плюс он по умолчанию установлен во многих операционных системах, а установка на остальные не составит труда.

Под хабракатом — основы использования симметричного и асимметричного шифрования в OpenSSL, а таке пара скриптов упрощающих асимметричное шифрование с одноразовым ключом.

Простейший способ защиты данных с помощью OpenSSL — симметричное шифрование. Следующие команды шифруют и расшифровывают файл documents.zip, используя алгоритм AES с длиной ключа 256 бит:

openssl enc -aes-256-cbc -salt -in documents.zip -out documents.enc
openssl enc -d -aes-256-cbc -in documents.enc -out documents.zip

Проблема этих команд может заключаться в том что они требуют ввода пароля. Есть ситуации когда это нежелательно. Например, автоматическое резервное копирование/шифрование данных по расписанию, либо если данные шифруются одним человеком а расшифровываются другим.

Как раз для таких случаев было придумано шифрование с открытым ключом. В общем случае вам понадобится создать открытый и закрытый ключи. Первая команда сгенерирует закрытый ключ private.pem, вторая создаст открытый ключ public.pem:

openssl genrsa -out private.pem -aes256 2048
openssl rsa -in private.pem -pubout -out public.pem

В результате вы получаете пару RSA ключей длиной 2048 бит. К сожалению, в системе RSA размер шифруемых данных ограничен размером ключа, поэтому зашифровать более 2Кб данных не получится. Есть способ обойти это — информация сначала шифруется симметричным алгоритмом (подобно использованному выше) с использованием одноразового ключа. Затем этот одноразовый ключ шифруется публичным ключом. При расшифровке одноразовый ключ расшифровывается закрытым. Подробнее об этом уже было очень хорошо написано в статье на Хабре.

Автоматизировать шифрование поможет следующий скрипт, на выходе которого вы получите одноразовый ключ и данные (encrypt.sh) в зашифрованном виде:

# !/bin/bash

FILENAME="$1"
PUBLICKEY="$2"
SESSIONKEY="$3"
RESULT="$4"

# Generate the random symmetric-key
PASSIZE=30
if [ -c /dev/urandom ] ; then
KEY=`head -c 30 /dev/urandom | openssl enc -base64`
else
KEY=`openssl rand -base64 30`
fi
export KEY

# Encrypt the symmetric key using the public key
openssl rsautl -encrypt -inkey "$PUBLICKEY" -out "$SESSIONKEY" -pubin <<EOF
$KEY
EOF

# Encrypt the file
openssl enc -aes-256-cbc -pass env:KEY -in "$FILENAME" -out "$RESULT"

Следующая команда использует открытый ключ public.pem чтобы зашифровать файл documents.zip. Она сгенерирует зашифрованный одноразовый ключ session.key и зашифрованные данные documents.enc:

./encrypt.sh documents.zip public.pem session.key documents.enc

Скрипт для дешифрования (decrypt.sh):

# !/bin/bash

PRIVATEKEY="$1"
SESSIONKEY="$2"
ENCRYPTED="$3"
DECRYPTED="$4"

# Decrypt the symmetric key using the private key
KEY=` openssl rsautl -decrypt -inkey "$PRIVATEKEY" -in "$SESSIONKEY" `
export KEY

# Decrypt the file
openssl enc -aes-256-cbc -d -pass env:KEY -in "$ENCRYPTED" -out "$DECRYPTED"

Команда для дешифрования использует закрытый ключ private.pem и одноразовый ключ session.key чтобы расшифровать файл documents.enc. Она сгенерирует файл documents.zip:

./decrypt.sh private.pem session.key documents.enc documents.zip

Как видите, шифрование с открытым ключом может быть почти таким же простым как и симметричное. Но есть ещё более простой путь. На написание этого поста меня побудил блог SbF₅. Его автор (несомненно более искушённый в bash чем я) написал скрипт, который архивирует папку, шифрует её открытым ключом и генерирует другой скрипт, содержащий в себе всё необходимое: одноразовый ключ, данные и собственно команды для расшифровывания. Кроме того, скрипт может сгенерировать для вас пару RSA ключей:

./encrypt-file.sh -keys public.pem private.pem
./encrypt-file.sh folder public.pem > decrypt-folder.sh
chmod +x decrypt-folder.sh
./decrypt-folder.sh private.pem > folder.tar

В этом примере мы сначала сгенерировали пару ключей. После этого папка folder была зашифрована в скрипт decrypt-folder.sh а затем расшифрована в архив folder.tar. Возможный минус этого способа — то что данные в decrypt-folder.sh хранятся в формате BASE64, а следовательно их размер увеличивается.

Вот, собственно, то, чем я хотел поделиться. Если у кого-то есть замечания или вопросы — пишите в комментарии, постараюсь ответить.

UPD Перенесено в блог Информационная безопасность.