Криптографические решения. От облачной подписи к доверенной среде

    Данная статья является продолжением статьи «Криптографические решения. От криптопровайдеров до браузерных плагинов» и охватывает криптографические решения:

    • облачная подпись
    • отдельные браузеры с российской криптографией
    • отдельные почтовые клиенты с российской криптографией
    • российская криптография в фреймворках, платформах, интерпретаторах
    • настольные криптографические приложения
    • средства формирования доверенной среды


    Облачная подпись


    Концепция облачной подпись предполагает хранение закрытого ключа и выполнение процедуры подписи/шифрования данных непосредственно на сервере.
    Для безопасного применения облачной подписи требуется решить задачу строгой аутентификации клиента при доступе к его закрытому ключу и задачу надежного хранения закрытого ключа на сервере. Примером подобного решения может служить КриптоПро DSS, который в качестве одного из вариантов аутентификации поддерживает Рутокен WEB (строгая двухфакторная аутентификация), а для хранения закрытого ключа использует HSM.

    Платформы Любая с браузером и выходом в Интернет. Метод аутентификации может накладывать ограничения
    Алгоритмы и криптографические протоколы ЭЦП, шифрование, хэш-функция, имитозащита, HMAC, VKO
    Интеграция с PKI X.509, PKCS#10, CMS, CRL, OCSP, TSP
    Механизмы ЭЦП Отправка документа на сервера, подпись документа на сервере, возврат подписи
    WEB API для интеграции в сторонние сервисы
    SOAP-интерфейс для интеграции в сторонние сервисы
    Механизмы аутентификации по протоколу аутентификации Рутокен WEB
    по SMS
    логин-пароль
    Форматы защищенных сообщений PKCS#7, CMS, XMLSec, CADES
    Интеграция с браузером 100%
    Мобильные платформы iOS, Android
    Команднострочная утилита Есть
    Хранилища ключей HSM, защищенная БД
    Взаимодействие с USB-токенами Существует возможность аутентификации в сервисе облачной подписи по токенам (КриптоПРО DSS и Рутокен WEB)
    Примеры (ГОСТ) КриптоПро DSS
    “Облачная” подпись СКБ Контур
    Сервис sign.me


    Проблемы:
    • строгая аутентификация в сервисе
    • гарантии защиты закрытого ключа от НСД
    • снижение безопасности системы -> ограничение применения

    Плюсы:
    • кроссплатформенность, кроссбраузерность
    • удобство для конечного пользователя — вообще ничего не надо устанавливать и настраивать
    • удобная интеграция в информационные системы (WEB API)


    Отдельные браузеры с российской криптографией


    Браузеры, созданные на базе open source проектов Mozilla FireFox и Chromium, используют в качестве криптоядра NSS или OpenSSL. OpenSSL поддерживает российские криптоалгоритмы. Для NSS также существуют разработки, которые обеспечивают поддержку российских криптоалгоритмов. Некоторое время назад на рынке появились полнофункциональные браузеры с поддержкой российской криптографии.

    Подобное решение обладает большим, на данный момент невостребованным, потенциалом, так как позволяет создавать защищенные стандартные WEB-клиенты для систем с высокими требованиями к безопасности. Еще одним плюсом подобного браузера является его «портабельность». С учетом существования USB-токенов с защищенной FLASH-памятью созданы безопасные решения, в котором наиболее критические операции с закрытом ключом осуществляются на «борту» USB-токена, а сам браузер хранится в его защищенной от модификации FLASH-памяти. Подобное решение кроме высокого уровня безопасности является очень удобным в применении.

    На базе NSS


    На картинке представлена архитектура решения, реализованная в проекте по расширению NSS aToken.



    Спецификация NSS c использованием PKCS#11-токенов, программных и аппаратных
    Платформы Семейство Windows, GNU\Linux, OS X, iOS, Android
    Алгоритмы и криптографические протоколы ЭЦП, шифрование, хэш-функция, имитозащита, HMAC, VKO, TLS
    Интеграция с PKI X.509, PKCS#10, CMS, CRL
    Механизмы ЭЦП Вызов из JavaScript встроенных в браузер функций
    TLS-ГОСТ Встроен в библиотеку и поддерживается браузером
    Форматы защищенных сообщений PKCS#7, CMS
    Интеграция с браузером 100%
    Мобильные платформы iOS, Android
    Хранилища ключей Браузерное хранилище, USB-токены
    Взаимодействие с USB-токенами Хранилище ключей и сертификатов
    Использование аппаратной реализации алгоритмов
    Инсталляция Программа установки, в целом, не требуются права системного администратор
    Portable. Например, запуск браузера с FLASH-памяти USB-токена
    Примеры (ГОСТ) Mozilla FireFox, Chromium от Лисси
    Проект atoken от R-Альфа (Mozilla FireFox)
    КриптоFox (PKCS11-токен на базе КриптоПро CSP)


    Проблемы:
    • только одно приложение с российской криптографией — сам браузер
    • обновление браузера
    • переучивать пользователя на использование кастомного браузера
    • сертификация (нет прецедентов)

    Плюсы:
    • кроссплатформенность
    • прозрачность использования для пользователя
    • нет ограничений для разработчиков серверной части
    • не требуется инсталляция, запуск с FLASH-памяти USB-токена


    Отдельные почтовые клиенты с российской криптографией


    Отдельные почтовые клиенты с российской криптографией позволяют реализовать защиту переписки, используя электронную подпись и шифрование письма для абонента/группы абонентов (S/MIME). Данное решение удобно использовать в системах, построенных по принцу «точка-точка», в которых обмен информацией происходит непосредственно между абонентами, а сервер при этом используется только для маршрутизации сообщений.

    Платформы Семейство Windows, GNU\Linux, OS X, iOS, Android
    Алгоритмы и криптографические протоколы ЭЦП, шифрование, хэш-функция, имитозащита, HMAC, VKO, TLS
    Интеграция с PKI X.509, PKCS#10, CMS, CRL
    Механизмы ЭЦП Вызов из JavaScript встроенных в браузер функций
    TLS-ГОСТ Встроен в библиотеку и поддерживается браузером
    Форматы защищенных сообщений PKCS#7, CMS
    Интеграция с браузером 100%
    Мобильные платформы iOS, Android
    Хранилища ключей Браузерное хранилище, USB-токены
    Взаимодействие с USB-токенами Хранилище ключей и сертификатов
    Использование аппаратной реализации алгоритмов
    Инсталляция Программа установки, в целом, не требуются права системного администратор
    Portable. Например, запуск браузера с FLASH-памяти USB-токена
    Примеры (ГОСТ) Mozilla ThunderBird от Лисси
    DiPost от Фактор ТС


    Российская криптография в фреймворках, платформах, интерпретаторах


    Microsoft.NET


    Расширения классов


    В платформе существует набор криптографических классов, в которых предусмотрены механизмы расширения сторонними алгоритмами. Наиболее известным на рынке решением по расширению платформы Microsoft.NET российскими криптоалгоритмами является продукт КриптоПро. NET, представляющий собой надстройку над КриптоПро CSP.
    Установка КриптоПро.NET позволяет использовать российские криптоалгоритмы, например,
    в WEB-сервисах на базе ASP.NET, SOAP-сервисах, в клиентских браузерных приложениях MS.Silverlight.

    Платформы Microsoft.NET 2.0 и старше
    Алгоритмы и криптографические протоколы ЭЦП, шифрование, хэш-функция, имитозащита, HMAC, VKO, TLS, SOAP
    Интеграция с PKI X.509, PKCS#10, CMS, CRL
    Механизмы ЭЦП Набор классов. Есть полностью “управляемые” реализации. Есть реализации на базе Crypto API 2.0 и CNG
    Механизмы аутентификации клиентская аутентификация в рамках TLS
    аутентификация в SOAP-сервисах
    собственные механизмы аутентификации на базе ЭЦП случайных данных
    TLS-ГОСТ Встраивание
    Форматы защищенных сообщений PKCS#7, CMS, XMLSec, SOAP (OASIS Standard 200401), S/MIME
    Интеграция с браузером ЭЦП и шифрование через MS Silverlight
    Хранилища ключей Реестр, UBS-токены
    Взаимодействие с USB-токенами Хранилище ключей и сертификатов
    Использование аппаратной реализации алгоритмов
    Через Crypto API 2.0
    Приложения Microsoft Lync 2010, Microsoft Office Forms Server 2007 и Microsoft SharePoint 2010, Microsoft XPS Viewer
    Инсталляция Microsoft. NET включен в состав Windows, начиная с Windows Vista. Поддержка российских криптоалгоритмов требует установки дополнительного ПО
    Примеры (ГОСТ) КриптоПро. NET (на базе КриптоПро CSP)


    Отдельные библиотеки


    BouncyCastle — это open source библиотека, в которой реализована своя система криптографических классов для платформы Microsoft.NET. В библиотеке поддерживаются как базовые криптографические алгоритмы ГОСТ 28147-89, ГОСТ Р 34.10-2001, ГОСТ Р 34.11-94, так и криптографические форматы PKCS#7/CMS, PKCS#10, X.509 с учетом специфики, описанной в RFC российских производителей СКЗИ. Кроме того, по утверждениям разработчиков библиотека поддерживает формат CADES с российскими криптоалгоритмами.

    Java


    Архитектура криптографической системы платформы Java (Java Cryptography Architecture) позволяет расширять набор поддерживаемых в платформе криптоалгоритмов. С учетом большой распространенности Java многие из российских разработчиков криптосредств предлагают сертифицированные JCP-провайдеры.

    JCP


    Спецификация Java Cryptography Architecture, JavaTM Cryptography Extension, JavaTM Secure Socket Extension
    Платформы Sun Java 2 Virtual Machine
    Алгоритмы и криптографические протоколы ЭЦП, шифрование, хэш-функция, имитозащита, HMAC, VKO, TLS
    Интеграция с PKI X.509, PKCS#10, CMS, CRL, OCSP, TSP
    Механизмы ЭЦП Набор классов
    Механизмы аутентификации клиентская аутентификация в рамках TLS
    TLS-ГОСТ Отдельный TLS-провайдер, реализованный на Java в соответствии со спецификацией JavaTM Secure Socket Extension
    Форматы защищенных сообщений PKCS#7, CMS, XMLSec (например, через Apache XML Security API), S/MIME;
    Интеграция с браузером ЭЦП/шифрование через Java-апплеты, загрузка апплетов через Java TLS
    Интеграция со службой каталогов с произвольным LDAP-каталогом
    Мобильные платформы Android
    Хранилища ключей Реестр, файлы, UBS-токены, MicroSD-токены
    Взаимодействие с USB-токенами Хранилище ключей и сертификатов
    Использование аппаратной реализации криптоалгоритмов через PKCS#11 (в продуктах Java LCPKCS11 компании Лисси и в Java-провайдере для Рутокен ЭЦП компании Актив)
    Инсталляция Программа установки, требуются права системного администратора
    Примеры (ГОСТ) КриптоПро JCP, КриптоПро JTLS
    Signal-COM JCP, Signal-COM Java TLS
    LCJCE, LCJSSE, LCPKCS11
    Java-провайдер для Рутокен ЭЦП
    Trusted Java


    Java-апплеты


    Одним из вариантов использования СКЗИ в браузере является их интеграция в Java-апплеты.
    В ряде случаев СКЗИ и криптографические библиотеки не требуют установки и представляют собой нативную библиотеку. В этом случае возможна ее интеграция непосредственно «внутрь» апплета и вызов функций СКЗИ через механизм JNI. При этой схеме библиотека будет инсталлирована в профайл пользователя при первой загрузке Java-апплета в браузере и ее отдельной инсталляции не потребуется.
    Другим вариантом является написание Java-апплета, который вызывает предустановленное в системе СКЗИ (CSP, JCP и др.)
    Более подробно пример подобной реализации, основанный на использовании Рутокен ЭЦП и OpenSSL, описан в статье habrahabr.ru/company/aktiv-company/blog/134890.



    Примеры:
    • Апплет ЭТП «Стройторги» (реализован в соответствии с приведенной на схеме архитектурой)
    • Система ДБО Бифит


    PHP


    PHP является одним из наиболее распространенных языков WEB-разработки. Криптографическая подсистема PHP построена на базе OpenSSL, в котором есть поддержка российских криптоалгоритмов. Но при этом в самом PHP поддержки российских криптоалгоритмов нет. Некоторые российские производители СКЗИ приступали к формированию патча к PHP, который позволял бы использовать российскую криптографию, но до конца эти работы доведены не были.
    Бинарная совместимость таких СКЗИ, как МагПро КриптоПакет, с OpenSSL позволила бы придать данному решению легитимность.
    В настоящее время многие разработчики инфосистем на базе PHP используют непосредственный вызов командно-строчной утилиты OpenSSL для проведения криптоопераций с использованием российских алгоритмов.

    Экзотическое решение реализовано в рамках проекта Рутокен WEB. В серверной компоненте решения проверка подписи ГОСТ Р 34.10-2001 реализована непосредственно на PHP с использованием математических примитивов из нативной библиотеки.

    Perl


    Еще одним экзотическим примером является реализация шифрования по ГОСТ 28147-89 непосредственно на Perl http://search.cpan.org/~ams/Crypt-GOST-1.00/GOST.pm.
    При этом в реальных проектах на Perl разработчики обычно используют вызовы командно-строчной утилиты из OpenSSL или какого-нибудь Linux-совместимого СКЗИ.

    Ruby


    Ruby использует в качестве криптоядра openssl, что позволило автору данной статьи habrahabr.ru/post/231261 пропатчить его для поддержки российской криптографии.

    JavaScript


    Некоторое время назад на Хабре появилась статья, автор которой реализовал многие криптографические форматы непосредственно на JavaScript
    При этом криптоалгоритмы используются из унифицированного ядра WebCrypto, которое уже сейчас поддерживается большинством современных браузеров.
    habrahabr.ru/post/221857



    Проблемы:
    • Нет ГОСТов
    • Закрытый ключ находится в «хранилище браузеру», а не в отчуждаемом носителе
    • Как подключать PKCS#11-совместимые устройства?


    Плюсы:
    • кроссплатформенное, кроссбраузерное решение
    • подпись на клиенте
    • Поддержка PKI
    • не требуется установка вообще ничего на клиент


    Настольные криптографические приложения


    Класс приложений, которые предоставляют законченный оконный пользовательский интерфейс для проведения клиентских криптоопераций. Как правило, используют некоторое СКЗИ в качестве криптоядра.

    Операции:
    • подпись файла
    • проверка подписи под файлом, в том числе построение цепочки и проверка списка отзыва, OCSP, проверка таймштампа
    • зашифрование файла, в том числе для нескольких респондентов
    • расшифрование файла
    • поиск и выбор сертификата пользователя
    • просмотр сертификата
    • ведение базы сертификатов респондентов, интеграция со службой каталога (по протоколу LDAP) для поиска сертификата респондента
    • генерация ключевой пары, формирование запроса на сертификат
    • удаление ключевой пары
    • импорт/экспорт сертификатов (корневых, пользовательских, респондентов)
    • удаление сертификата


    Примеры:
    • КриптоАРМ
    • КриптоНУЦ
    • File-PRO, Admin PKI
    • Блокхост ЭЦП
    • Sign Maker
    • ViPNet Crypto File


    Средства формирования доверенной среды


    Проблема формирования доверенной среды для выполнения криптоопераций, в частности ЭЦП, является отдельной большой темой. В данной статье не планируется ее подробно рассматривать, но хочется отметить, что концептуально разработчики идут следующими путями:
    • отдельное устройство, на котором визуализируются данные, предназначенные для подписи и сама подпись производится после подтверждения пользователя (trustscreen)
    • установка на компьютер и клиентскую ОС комплекса средств защиты информации (МДЗ, антивирусы и т.п.), с целью минимизации возможности заражения компьютера вредоносным ПО
    • загрузка отдельной доверенной ОС в режиме USB-live
    • параллельная работа клиентской ОС и доверенной среды на различных ядрах одного компьютера


    На последнем способе формирования ДС хотелось бы остановиться подробнее.

    Компанией «Код безопасности» предложен интересный продукт Jinn, который позволяет эмулировать доверенную среду как на многоядерном, так и на одноядерном компьютере. Основной идеей данного решения является то, что доверенная среда выполняется на логических ядрах, на которых не выполняется сама клиентская ОС. В случае одноядерного компьютера now-how решения позволяет реализовать эмуляцию отдельного физического вычислительного устройства, которое не видно ОС (или, вернее, доступ к нему из ОС сильно затруднен).

    Для случая многоядерного компьютера доверенная среда функционирует на 2 ядрах, на остальных ядрах функционирует клиентская ОС. Доверенная среда загружается перед загрузкой клиентской ОС либо с флешки, либо с электронного замка Соболь. Решение гарантирует, что клиентская ОС (а следовательно и потенциальное вредоносное ПО) не управляет поведением доверенной среды.
    По сути, в решении две ОС разнесены по различным ядрам одного компьютера и между ними настроен канал передачи данных. При этом одна из ОС (доверенная среда), спроектирована таким образом, что варианты ее заражения минимизированы и ее функционал служит исключительно цели безопасной визуализации данных и их пописи.

    Для доступа к доверенной среде из клиентской ОС используется специальная библиотека (COM-объект). При подписи платежки через данную библиотеку Jinn перехватывает управление графическим адаптером и визуализирует на нем платежку. Если представленная информация верна, то после подтверждения пользователя Jinn подписывает платежку и возвращает управление клиентской ОС.
    • +11
    • 14,1k
    • 9
    «Актив» 43,78
    Компания
    Поделиться публикацией
    Комментарии 9
    • –2
      <a href="http://"></a>
      
      — держите
      • 0
        Минусите? Т.е. Ссылка на предыдущую статью тупо ссылкой выглядела намного лучше, да?
      • 0
        «а сам браузер хранится в его защищенной от модификации FLASH-памяти» — бесполезно, если нет защиты от модификации приложения в оперативке.
        • +1
          Хороший обзор. Хочется добавить, что php у КРИПТО-ПРО есть библиотека php-cades, предоставляется при наличии сертификата техподдержки разработчика.
          • +1
            Интересная статья — спасибо.

            Хочется только заметить относительно «облачной подписи»… Хранение секретного ключа на сервере — самое идиотское из того что было реализовано «сервисами» в последнее время. Самое странное что такое решение предлагают достаточно солидные и уважаемые лично мной компании.

            В качестве анонса: в ближайшее время я опишу собственное работающее универсальное open source решение для удобного формирования ЭЦП.
          • 0
            java аплеты я так понимаю перестанут скоро работать в chrome как минимум, учитывайте это при выборе.
            • 0
              КриптоПро JCP…
              Вторая версия до сих пор не сертифицированная.

              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

              Самое читаемое