Второго ноября 2020 года я прочитал на хабре публикацию SLY_G «Восхождение интернета, ч.2: появление частных и публичных компаний». Меня поразил абзац:

Летом 1986 года сенатор Эл Гор (Альберт Арнольд Гор—младший) из Теннеси ввёл поправку к закону Конгресса, позволяющую выделить бюджет для Национального научного фонда США (NSF). Он призвал федеральное правительство изучить возможности «коммуникационных сетей для связи суперкомпьютеров в университетах и федеральных исследовательских центрах». …
Одна из многообещающих технологий – разработка оптоволоконных систем для передачи голоса и данных.

Поразился я тем, что именно в это же время участвовал в подготовке материалов для Постановления ЦК КПСС и СМ СССР. Это постановление готовилось во исполнение Решения ГК СМ СССР по ВПВ от 18.03.85 года №79:



Этим Решением предусматривалась организация работ по противодействию стратегической оборонной инициативе (СОИ) США. СОИ США – это так называемые «звездные войны». Надо сказать, что военно-политическая обстановка в середине 80-х прошлого столетия лично мне напоминает сегодняшний день. Тоже противостояние с США, те же санкции, та же сложная экономическая ситуация в стране. И вот в этих тяжелых экономических условиях надо было найти решение, которое могло сохранить паритет с США.

О какой медали идет речь в заголовке? Речь идет об инфраструктуре открытых ключей (Public Key Infrastructure — PKI/ИОК) на базе стандартов криптографии с открытым ключом (Public Key Cryptography Standards — PKCS). Инфраструктура открытых ключей включает в себя множество различных объектов и механизмов работы с ними, а также протоколы взаимодействия объектов друг с другом (например, протоколы TLS, OCSP). В число объектов ИОК/PKI входят сертификаты x509 и ключевые пары (приватные и публичные ключи), подписанные и зашифрованные документы (pkcs#7, CMS), защищенные контейнеры для хранения приватных ключей (pkcs#8) и личных сертификатов с ключами (pkcs#12) и т.д. В число механизмов входят не только криптографические функции, которые позволяют шифровать и подписывать документы по различным алгоритмам, но и функции, формирующие конечные объекты ИОК в соответствии со стандартами (сертификаты, запросы, подписанные/зашифрованные документы, пакеты протоколов и т.д. и т.п.). Да, и как не вспомнить центральный объект ИОК/PKI — Удостоверяющий Центр (УЦ).

Как все начиналось

В самом начале периода самоизоляции мне на почту пришло письмо:



Первая реакция была естественной: это надо либо ехать за токенами, либо их должны привезти, а с понедельника уже все сидим по домам, ограничения по передвижению, да и чем черт не шутит. Поэтому ответ был вполне естеcственным:

Чем дольше я пишу различные программы на tcl/tk, тем больше восхищаюсь его возможностями и продуманностью. Но была одна вещь, которая не давала мне покою до последнего времени. При разработке GUI часто приходится пользоваться файловым проводником (tk_getSaveFile, tk_getOpenFile или tk_chooseDirectory). И если на платформах Windows или OS X, загружается нативный файловый проводник этих платформ, то на платформах Linux загружается проводник от tcl/tk (ну нет в Linux нативного проводника):

С точки зрения PKCS#11 интерфейса, использование облачного токена не отличается от использования аппаратного токена. Для использования токена на компьютере (а у нас пойдет речь о платформе Android) необходимо иметь библиотеку для работы с токеном и собственно подключенный токен. Для облачного токена нужно тоже самое — библиотеку и подключение к облаку. В качестве такого подключения выступает некий конфигурационный файл, в которой прописывается адрес облака, в котором хранятся токены пользователей.

Проверка статуса криптографического токена

Итак, скачиваем обновленную версию утилиты cryptoarmpkcs-A. Устанавливаем и запускаем приложение и переходим в основное меню. Для дальнейшей работы необходимо выбрать токен, криптографические механизмы которого будут задействованы (напомним, что при работе с PKCS12 токен не нужен):



Скриншот наглядно показывает, что происходит при нажатии на ту или иную кнопку. Если нажать на кнопку «другой токен», то будет предложено выбрать библиотеку PKCS#11 для вашего токена. В двух других случаях выдается информация о статусе выбранного токена. Как подключается программный токен говорилось в предыдущей статье. Сегодня нас интересует облачный токен.

Регистрация облачного токена

Переходим на вкладу «Подключение Токенов PKCS#11», находим пункт «Создание облачного токена» и скачиваем приложение LS11CloudToken-A

Подошло время задействовать криптографические механизмы PKCS#11 и на платформе Android. Кто-то может сказать, что нет аппаратных токенов для Android. Но, если это и так, то это только временное явление. Но уже сегодня можно поставить программный токен или использовать облачный токен. Поскольку утилита cryptoarmpkcs-A разрабатывается для платформы Android с использованием Androwish на скриптовом языке Tcl/Tk, то для подключения токенов используется пакет TclPKCS11 версии 1.0.1.

При этом никакой переработки пакета не потребовалось. Все что было сделано, это был добавлены в проект скрипт для сборки библиотеки пакета, написанной на языке Си, под Android и сам дистрибутив библиотеки. В этот же проект было решено добавить и библиотеки программного ls11sw2016 и облачного ls11cloud токенов для различных платформ.

Пришло время продемонстрировать как криптографический АРМ на базе стандартов с открытым ключом cryptoarmpkcs работает на одной из мобильных платформ, а именно Android.

Концепция, которая закладывалась при разработке утилиты cryptoarmpkcs, состоит в том, что пользователь должен испытывать минимум неудобств при создании и проверке электронной подписи. Именно поэтому мы предлагаем в качестве ключевого носителя для личного сертификата использовать криптографические токены PKCS#11 и/или защищенные контейнеры PKCS#12. Надо сказать, что использование PKCS#12 во многих случаях оказывается чуть ли не единственно возможным, например, когда у тех же токенов PKCS#11 не оказывается поддержки для тех или иных платформах.

Еще раз просмотрев функционал утилиты cryptoarmpkcs, обратил внимание на то, что она, в основном работая с криптографическими токенами/смаркартами PKCS#11, не имеет встроенного функционала для их конфирурирования. Речь идет об инициализации токенов, установки PIN-кодов и т.п. И было решено добавить этот функционал. Первым делом для этого пришлось расширить функционал пакета TclPKCS11, библиотека которого написана на языке Си.

Новые функции пакета TclPKCS11

В пакете появились три новые функции:

::pki::pkcs11::inittoken <handle> <slotId> <SO-pin> <label for token>

::pki::pkcs11::inituserpin <handle> <slotId> <SO-pin> <USER-pin>

::pki::pkcs11::setpin <handle> <slotId> <so | user> <oldpin> <newpin>

САИПР — генетический код части"
Л.И.Волков, начальник 4 ЦНИИ МО

В названии статьи объединены заголовки двух публикаций, появившихся в далеком 1994 году в газетах «Московский воин» и «Красная Звезда». Основой публикаций стало интервью, которое взял у меня военный корреспондент подполковник Александр Бежко.
И вот эти две публикации попались мне на глаза:

Основной работой при создании утилиты cryptoarmpkcs было не разработка кода или графического интерфейса, а работа с ASN1-структурами. Именно в этих структурах хранятся сертификаты x509v3, электронные подписи документов (PKCS#7, CMS), запросы на сертификаты (PKCS#10, CSR), открытые и закрытые ключи, защищенные контейнеры PKCS#12/PFX, списки отозванных сертификатов CRL и штампы времени для электронной подписи, запросы и ответы OCSP и так далее и тому подобное. Постоянно приходилось просматривать уже имеющиеся структуры для понимания того как это делали другие, просматривать только что собранные самим AN1-структуры. Процесс понятен. Но поскольку я работаю на Linux (сейчас это Mageia, и код для Windows тоже готовлю на Linux), то под рукой из доступных средств разбора ASN1-структур были утилиты openssl и derdump из пакета NSS. Лично мои предпочтения были на стороне derdump. Именно она и стала прототипом рассматриваемой здесь утилиты derdump.tcl/tclderdump для просмотра ASN1-структур. И если вы сравните вывод утилиты derdump из пакета NSS и утилиты derdump.tcl, то вы практически не увидите различий:

Вот мы и добрались до создания самоподписанных сертификатов.
Где применяются самоподписанные сертификаты? Конечно, с самоподписанным сертификатом вы не сможете зарегистрироваться на сайте Госуслуг или подать подписанную декларацию в ФНС. Но для внутрикорпоративного документооборота их вполне можно использовать. Можно также использовать их для защиты личной почтовой переписки, в VPN-сетях и т.п. Но наиболее часто используют самоподписанные SSL-сертификаты для обеспечения защищенного доступа по https-протоколу к Web-приложениям. Самым популярным средством для создания самоподписанных сертификатов остается OpenSSL. Процедура получения SSL-сертификатов с помощью того же OpenSSL хороша описана здесь. Но там вы не найдете упоминая о ГОСТ-овых сертификатах, о токенах PKCS#11 и т.п. Здесь мы рассмотрим простой графический интерфейс, который позволяет получать сертификаты на базе ГОСТ Р 34.10-2012 и без всякого использования OpenSSL.

Предисловие

Я несколько раз в своих комментариях ссылался на книгу Эндрю Таненбаума «Operating Systems Design and Implementation» на ее первое издание и на то, как в ней представлен язык Си. И эти комментарии всегда вызывали интерес. Я решил, что пришло время опубликовать перевод этого введения в язык Си. Оно по-прежнему актуально. Хотя наверняка найдутся и те, кто не слышал о языке программировании PL/1, а может даже и об операционной системе Minix.

Это описание интересно также и с исторической точки зрения и для понимания того, как далеко ушел язык Си с момента своего рождения и IT-отрасль в целом.

И вот, когда я уже практически добавил в криптографический АРМ на базе токенов PKCS#11 cryptoarmpkcs генерацию самоподписанных сертификатов и готов был приступить к написанию статьи, мне пришло такое письмо:

Мы являемся УЦ «Имярек», у нас возникло затруднение с выпуском ЭП в формате pkcs#11 для ЕГАИС, портал не понимает ЭП в формате «Имярек» CSP, просим Вас помочь в данной проблеме.

Я еще не знал всех тонкостей работы с ЕГАИС, но поскольку речь шла о PKCS#11, то предложил воспользоваться утилитой cryptoarmpkcs для генерации запроса и установки сертификата на токен после его получения из УЦ. Полученный ответ меня несколько огорошил:

Прошло время и утилита, начатая как просмотрщик сертификатов, дополненная функциями работы с криптографическими токенами PKCS#11 и создания запросов (PKCS#10) на квалифицированный сертификат, пополнилась, как и было заявлено, функциями работы с контейнерами PKCS#12.


Загружаем, запускаем утилиту cryptoarmpkcs и нажимаем кнопку «PKCS12»:

В первой части нашего повествования мы показали как, имея на руках криптографический токен с поддержкой российской криптографии, создать запрос на получение сертификата, получить и установить сертификат на токен, проверить электронную подпись сертификата и его валидность по списку отозванных сертификатов (CRL), удалить сертификат с токена, сменить метки и т.д.

В комментариях к статье «Использование механизмов криптографических токенов PKCS#11 в скриптовых языках» читатель kovserg написал:

«С нетерпением ждём статью с функцией подписания документа и добавлением метки времени».

Еще раньше другой участник хабра pas писал о том, что было бы здорово для токенов PKCS#11, «которые сами все умеют считать» (имеются ввиду прежде всего криптографические операции по генерации ключей, формирования и проверки электронной), избавиться от всевозможных прослоек и иметь одну утилиту, которая могла бы, используя механизмы самого токена, и формировать запрос на сертификат, и подписывать документы, проверять подпись документов, проверять подпись и валидность сертификатов.

В свое время реализация отечественных криптографических алгоритмов в библиотеке libgcrypt очень меня вдохновила. Стало возможным задействовать эти алгоритмы и в Kleopatra и в Kmail и в GnuPg в целом, рассматривать библиотеку libgcrypt как альтернативу openssl с ГОСТ-ым engine. И все было замечательно до прошлой пятницы.

В своих комментариях к статье «Англоязычная кроссплатформенная утилита для просмотра российских квалифицированных сертификатов x509» пользователь Pas очень правильно заметил про токены PKCS#11, что они «сами все умеют считать». Да, токены фактически являются криптографическими компьютерами. И естественным является желанием использовать эти компьютеры в скриптовых языках будь то Python, Perl или Ruby. Мы уже так или иначе рассматривали использование токенов PKCS#11 с поддержкой российской криптографии в Python для подписания и шифрования документов, для создания запроса на сертификат:

Транспортный синтаксис ASN.1 определяет однозначный способ преобразования значений переменных допустимых типов в последовательность байт для передачи по сети. В ASN.1 он называется базовыми правилами кодирования (Basic Encoding Rules, BER). Правила являются рекурсивными, так что кодирование составных объектов представляет собой составление в цепочку закодированных последовательностей составляющих объектов. Протокол ASN.1 описывает структуру данных простым и понятным языком.

В комментариях к статье «Англоязычная кроссплатформенная утилита для просмотра российских квалифицированных сертификатов x509» было пожелание от пользователя Pas иметь не только «парсинг сертификатов», но и получать «цепочки корневых сертификатов и проводить PKI-валидацию, хотя бы для сертификатов на токенах с неизвлекаемым ключом». О получении цепочки сертификатов рассказывалось в одной из предыдущих статей. Правда там речь шла о сертификатах, хранящихся в файлах, но мы обещали добавить механизмы для работы с сертификатами, хранящимися на токенах PKCS#11. И вот что в итоге получилось.