Производители СКЗИ предлагают различные механизмы для интеграции криптосредств в информационные системы. Существуют решения, ориентированные на поддержку систем с Web-интерфейсом, мобильных и десктопных приложений, серверных компонентов. СКЗИ интегрируются в приложения Microsoft и в продукты Open Source, обеспечивают поддержку различных прикладных протоколов и форматов электронной подписи.
С учетом растущего количества проектов с применением ЭЦП и появления массовых проектов для физических лиц, разработчикам подобных проектов требуется хорошо ориентироваться в предлагаемых производителями решениях по ЭЦП для того, чтобы сделать систему удобной в эксплуатации и недорогой в плане техподдержки. Таким образом, если еще лет 5 назад главным фактором выбора криптосредства являлось его полное соответствие требованиям регуляторов, то при сегодняшнем разнообразии важными критериями могут выступать охват поддерживаемых платформ, возможность интеграции с браузером, поддержка мобильных пользователей, возможность установки без прав системного администратора и т.п.
В данном материале сделана попытка классифицировать средства криптографической защиты информации (СКЗИ).
- Рассмотрены в основном СКЗИ, использующиеся для защиты клиент-серверных соединений по протоколу TLS, для организации ЭЦП, шифрования передаваемых данных;
- Не рассматриваются СКЗИ, применяемые для создания VPN и шифрования файловой системы, хранимых данных, а так же УЦ;
- Отдельно выделены аппаратные криптографические устройства.
Классификация построена на основе:
- технологий интеграции (Crypto API, Active-X, NPAPI и др.), которые поддерживают СКЗИ для встраивания в приложения и прикладные системы;
- интерфейсов, которые предоставляют СКЗИ для встраивания в приложения и прикладные системы.
Кроме того, показаны способы интеграции СКЗИ с Web-приложениями и возможность его использования на мобильных платформах
Общая схема классификации приведена в таблице:
| Криптопровайдеры | Нативные библиотеки (openssl-style, PKCS#11, NSS, собственные интерфейсы) | Локальные прокси | Браузерные плагины | Облачная подпись | Браузеры с российской криптографией |
| Почтовые клиенты с российской криптографией | Российская криптография в фреймворках, платформах, интерпретаторах | Настольные криптографические приложения | Криптография в BIOS UEFI | Сервис-провайдеры ЭЦП | Эмуляторы доверенной среды |
| Аппаратные средства |
В первой статье рассмотрим решения, начиная с криптопровайдеров по браузерные плагины включительно. В последующих статьях будут рассмотрены остальные средства.
Криптопровайдеры
Де-факто стандартом отрасли является класс криптосредств, известных как криптопровайдеры. Криптопровайдер — это предоставляющая специальный API и специальным образом зарегистрированная в ОС библиотека, которая позволяет расширить список поддерживаемых в ОС криптоалгоритмов.
Следует отметить, что несовершенство предлагаемых MS Windows механизмов расширения вынуждает разработчиков криптопровайдеров дополнительно модифицировать высокоуровневые криптобиблиотеки и приложения MS Windows в процессе их выполнения для того, чтобы «научить» их использовать российские криптоалгоритмы.
Следует понимать, что не все СКЗИ одного вида реализуют полный объем функциональности, приведенный в таблицах. Для уточнения возможностей криптосредств следуют обратиться к производителю.
| Спецификация | Microsoft CSP, Microsoft CNG, Crypto API 1.0 -> Crypto API 2.0 |
| Платформы | Семейство Windows. Есть порт на GNULinux, OS X, iOS, Android |
| Алгоритмы и криптографические протоколы | ЭЦП, шифрование, хэш-функция, имитозащита, HMAC, VKO; TLS, EAP-TLS, Kerberos |
| Интеграция с PKI | X.509, PKCS#10, CMS, CRL, OCSP, TSP |
| Механизмы ЭЦП | Нативный программный интерфейс, Си-style; Встраивание в приложения |
| Механизмы аутентификации | Клиентская аутентификация в рамках TLS. KERBEROS-аутентификация в домене Windows. Собственные механизмы аутентификации на базе ЭЦП случайных данных |
| Механизмы “гостирования” TLS | Встраивание в системный TLS |
| Поддержка прикладных протоколов | HTTPS, SMTPS, IMAPS, POP3S, RDP, NNTPS, FTPS, LDAPS |
| Форматы защищенных сообщений | PKCS#7, CMS, XMLSec, S/MIME; CADES (КриптоПро ЭЦП), PDF signature (КриптоПро PDF), MS Office Signature (КриптоПро Office Signature) |
| Интеграция с браузером | ЭЦП в IE через ActiveX CAPICOM, PKCS#10 через ActiveX XEnroll/CertEnrool TLS в IE через встраивание в SSPI-провайдер ЭЦП в различных браузерах через проприетарные плагины (КриптоПро ЭЦП Browser Plugin) TLS-прокси (КриптоПро sTunnel) Кастомные браузеры (КриптоПро Fox, Защищенный браузер Digital Design) |
| Интеграция со службой каталогов | MS Active Directory; клиентская часть с произвольным LDAP-каталогом |
| Мобильные платформы | Порт КриптоПро CSP на iOS, Android |
| Команднострочная утилита | Есть |
| Хранилища ключей | Реестр, UBS-токены |
| Взаимодействие с USB-токенами | Хранилище ключей и сертификатов Использование аппаратной реализации алгоритмов Через PKCS#11, PC/SC, APDU |
| Приложения | IE, Microsoft Office, Microsoft Outlook Express, Microsoft Outlook, Microsoft Word/Excel, Microsoft Authenticode, Microsoft RDP, Microsoft Certification Authority, Microsoft IIS, Microsoft Exchange, Microsoft Terminal Server, Winlogon, Microsoft EFC Проприетарные приложения СПО (sTunnel, FireFox, Apache через Trusted TLS, патч для OpenVPN) Adobe Reader SAP |
| Интеграция с фреймворками | Microsoft.NET (КриптоПро.NET) |
| Инсталляция | Программа установки, требуются права системного администратора |
| Примеры (ГОСТ) | КриптоПро CSP ViPNet CSP Signal-COM CSP Лисси CSP КриптоПро Рутокен CSP Валидата CSP |
Проблемы:
- Отсутствие нормальной кроссплатформенности;
- Установка с правами администратора, настройка;
- Установка обновления Windows может потребовать обновления провайдера;
- Необходимость встраивания в приложения посредством модификации кода «на лету»;
- CSP — неродной интерфейс для не-Windows-приложений.
Плюсы:
- Широкий охват Windows-приложений;
- Богатый инструментарий для разработчиков защищенных систем;
- Апробированная на большом количестве проектов технология.
Нативные библиотеки
OpenSSL-style
Open Source библиотека OpenSSL обладает широкими криптографическими возможностями и удобным механизмом ее расширения другими криптоалгоритмами. OpenSSL является основным криптоядром для широкого спектра приложений Open Source.
После того, как в эту библиотеку компанией Криптоком были добавлены ГОСТы, появились патчи для «гостификации» многих популярных приложения, использующих OpenSSL. На базе OpenSSL некоторые вендоры разработали и сертифицировали СКЗИ, кроме того в ряд продуктов OpenSSL входит «неявным» образом.
| Спецификация | OpenSSL API — один из де-факто стандартов для СПО |
| Платформы | Семейство Windows, GNULinux, 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, OCSP, TSP |
| Механизмы ЭЦП | Нативный программный интерфейс, Си-style; |
| Механизмы аутентификации | клиентская аутентификация в рамках TLS собственные механизмы на базе ЭЦП случайных данных |
| Механизмы “гостирования” TLS | TLS с российской криптографией поддержан в библиотеке (в случае использования OpenSSL в качестве браузерного криптодвижка) TLS-прокси на базе OpenSSL (например, sTunnel) |
| Форматы защищенных сообщений | PKCS#7, CMS, XMLSec (при использовании с библиотекой www.aleksey.com/xmlsec/, в том числе ГОСТ), S/MIME |
| Интеграция с браузером | Через TLS-прокси Через проприетарные плагины В Chromium OpenSSL один из возможных криптодвижков |
| Интеграция со службой каталогов | OpenLDAP |
| Мобильные платформы | iOS, Android |
| Команднострочная утилита | Есть |
| Хранилища ключей | Файлы, UBS-токены |
| Взаимодействие с USB-токенами | Хранилище ключей и сертификатов Использование аппаратной реализации алгоритмов Через PKCS#11 |
| Приложения | OpenVPN, Apache, sTunnel, Nginx, Postgre SQL, postfix, dovecot Проприетарные приложения |
| Интеграция с фреймворками | OpenSSL интегрирован в большое количество фреймворков (PHP, Python, .NET и др.), но ГОСТа нет. Требуется выпускать патчи к фреймворкам |
| Инсталляция | Программа установки, в целом не требуются права системного администратора Копирование Запуск использующих rкриптосредства приложений с FLASH-памяти USB-токена |
| Примеры (ГОСТ) | МагПро КриптоПакет ЛирССЛ OpenSSL (несерт.) OpenSSL + engine PKCS11_GOST + Рутокен ЭЦП |
Проблемы:
- OpenSSL и его аналоги не поддерживается Windows-приложениями;
- Необходимость патчить СПО, которое поддерживает OpenSSL, для включения ГОСТов.
Плюсы:
- Кроссплатформенность;
- Использование в огромном количестве проектов, открытые исходники большей части проекта — выявление и устранение уязвимостей (как пример, недавнее выявление heartbleed);
- Распространяется копированием — можно делать приложения, не требующие инсталляции;
- Широкий охват приложений СПО, на базе которых можно делать защищенные сертифицированные продукты;
- Широкая интеграция в фреймворки, но при этом проблемы с ГОСТами.
PKCS#11
Библиотека PKCS#11 предоставляет универсальный кроссплатформенный программный интерфейс к USB-токенам и смарт-картам.
Функции делятся на:
- Функции доступа к устройству;
- Функции записи/чтения произвольных данных;
- Функции работы с ключами (поиск, создание, удаление, импорт, экспорт);
- Функции работы с сертификатами (поиск, импорт, экспорт);
- Функции ЭЦП;
- Функции хэширования;
- Функции шифрования;
- Функции вычисления имитовставки;
- Функции выработки ключа согласования (Диффи-Хэльман);
- Функции экспорта/импорта сессионного ключа;
Таким образом, стандарт PKCS#11 поддерживает полный набор криптопримитивов, пригодный для реализации криптографических форматов (PKCS#7/CMS/CADES, PKCS#10, X.509 и др.) и протоколов (TLS, IPSEC, openvpn и др.).
Для обеспечения быстродействия часть криптопримитивов может быть реализована программно.
В стандарте PKCS#11, начиная с версии 2.30, поддерживаются ГОСТ Р 34.10-2001, ГОСТ Р 34.11-94, ГОСТ 28147-89.
Использование библиотеки PKCS#11 обеспечивает совместимость ПО различных вендоров при работе с токенами. Через PKCS#11 интерфейс умеют работать приложения, написанные на на базе Crypto API, NSS, OpenSSL.
Пример совместимости приложений приведен на схеме. Таким образом, возможно использование подходящего приложения в соответствующем месте инфосистемы.
PKCS#11 бывают также без поддержки аппаратных устройств с программной реализацией криптоалгоритмов и хранением объектов в файловой системе.
Примеры – PKCS#11 интегрированный в NSS (Mozilla), проект aToken, библиотека Агава-Про.
У компании Крипто-Про есть библиотека PKCS#11, реализованная на базе MS Crypto API:
Существуют PKCS#11-библиотеки для мобильных платоформ. Примером подобной библиотеки служит библиотека для Рутокен ЭЦП Bluetooth, которая позволяет использовать устройство на iOS и Android.
NSS
NSS представляет собой криптографическую библиотеку от сообщества Mozilla. NSS используется такими приложениями, как браузер Mozilla Firefox, почтовым клиентом Mozilla Thunderbird.
В данный момент существуют два проекта по «гостификации» NSS:
- Компания Лисси периодически публикует на своем сайте доступные для скачивания актуальные версии Mozilla Firefox и Mozilla Thunderbird, пересобранные с поддержкой российской криптографии. Кроме того, существует ряд продуктов этой компании, построенный на базе модифицированной библиотеки NSS — высокоуровневая библиотека NSSCryptoWrapper, плагин LCSignPlugin, десктопное приложение для ЭЦП под Android SignMaker-A.
Следует отметить, что модифицированный специалистами этой компании NSS позволяет использовать как программные PKCS#11-токены, так и аппаратные (Рутокен ЭЦП, eToken ГОСТ, JaCarta ГОСТ, MS_KEY). - Atoken — это open source проект компании R-Альфа. В рамках проекта создан программный PKCS#11-токен с российской криптографией и выложены патчи для определенной версии NSS и компонента Security Manаger, позволяющие использовать в продуктах Mozilla россиийскую криптографию (TLS, ЭЦП, PKI). Кроме того R-Альфа предлагает реализацию программного PKCS#11-токена с поддержкой сертифицированной библиотеки Агава-С под названием Агава-Про.
Библиотеки c собственным интерфейсом
Проприетарные библиотеки предоставляют собственный API для встраивания в приложения. В данный список можно внести:
- Агава-С
- Крипто-C
- Крипто-КОМ
Локальные прокси
Основным принципом действия локального прокси является прием незащищенного соединения от приложения, установка TLS-туннеля с удаленным сервером и передача «прикладного уровня» между приложением и удаленным сервером по этому туннелю.
Некоторые локальные прокси кроме того дополнены механизмом ЭЦП специальным образом промаркированных WEB-форм (Inter-PRO, МагПро КриптоТуннель). Существуют локальные прокси, которые предоставляют для браузера WEB API ЭЦП (систему HTTP-запросов и ответов, аналогичных программному API криптобиблиотеки).
| Спецификация | - |
| Платформы | Семейство Windows, GNULinux, OS X. На базе СПО iOS, Android |
| 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 | Подпись WEB-форм при прохождении траффика WEB API |
| Механизмы аутентификации | клиентская аутентификация в рамках TLS |
| Механизмы “гостирования” TLS | Через механизм проксирования |
| Форматы защищенных сообщений | PKCS#7, CMS |
| Интеграция с браузером | Через механизм проксирования |
| Мобильные платформы | iiOS, Android на базе СПО sTunnel |
| Хранилища ключей | Реестр, файлы, UBS-токены |
| Взаимодействие с USB-токенами | Хранилище ключей и сертификатов Использование аппаратной реализации алгоритмов Через PKCS#11, PC/SC, APDU |
| Приложения | Браузеры WEB-сервера RDP Почтовые клиенты и сервера |
| Инсталляция | Программа установки, в целом не требуются права системного администратора Копирование, запуск Запуск с FLASH-памяти USB-токена |
| Примеры (ГОСТ) | МагПро КриптоТуннель Inter-PRO VPNKey-TLS LirTunnel КриптоПро sTunnel sTunnel |
Проблемы:
- прокси должен быть запущен;
- приложение должно работать через прокси, нужно «научить» его этому;
- могут использоваться нестандартные порты, отсюда проблемы в файрволом
- если приложение «ходит» через localhost, то, например, в адресной строке браузера прописано localhost… — нестандартно
- дополнительные ограничения на разработку web-сайта — в ряде случаев использование только относительных ссылок, чтобы не «вылететь» из туннеля
- прокси сконфигурирован на проксирование конечной группы сайтов, расширение группы — это обновление клиентского конфига
- работа через внешний прокси требует дополнительного конфигурирования локального прокси, при этом могут быть проблемы с аутентификацией пользователя на внешнем прокси
Плюсы:
- решение использует универсальную технологию, поэтому можно не бояться его устаревания;
- решение может применяться на большом числе платформ, в том числе на мобильных платформах;
- кроссбраузерность, поддержка всех WEB-серверов без модификации;
- не требует инсталляции;
- поддержка различных прикладных протоколов.
Браузерные плагины
Для того, чтобы из скриптов WEB-страницы вызвать нативную библиотеку большинство браузеров поддерживают специальные расширения — ActiveX для IE и NPAPI-плагин для GH, MF, Opera, Sаfari и др. В данный момент на рынке существует широкий спектр продуктов, относящихся к браузерным плагинам. Архитектурно данные плагины могут быть исполнены по-разному. Некоторые работают на базе Crypto API и требуют дополнительной установки криптопровайдера, другие используют в качестве криптоядра PKCS#11-совместимые устройства и не требуют установки дополнительных СКЗИ на рабочее место клиента. Есть универсальные плагины, которые поддерживают как все основные криптопровайдеры, так и широкий спектр аппаратных СКЗИ.
Кроссбраузерные плагины
| Спецификация | - |
| Платформы | Семейство Windows, GNULinux, OS X |
| Алгоритмы и криптографические протоколы | ЭЦП, шифрование, хэш-функция, имитозащита, HMAC |
| Интеграция с PKI | X.509, PKCS#10, CMS, CRL, OCSP (КриптоПро ЭЦП Browser plugin), TSP (КриптоПро ЭЦП Browser plugin) |
| Механизмы ЭЦП | Программный интерфейс для использования в JavaScript |
| Механизмы аутентификации | ЭЦП случайных данных |
| Механизмы “гостирования” TLS | - |
| Форматы защищенных сообщений | PKCS#7, CMS, XMLSec (КриптоПро ЭЦП Browser plugin), CADES (КриптоПро ЭЦП Browser plugin) |
| Интеграция с браузером | ActiveX (для IE) NPAPI |
| Мобильные платформы | не поддерживаются |
| Хранилища ключей | Реестр, файлы, UBS-токены |
| Взаимодействие с USB-токенами | Хранилище ключей и сертификатов Использование аппаратной реализации алгоритмов Через PKCS#11, через Crypto API |
| Приложения | Браузеры |
| Инсталляция | Программа установки, не требуются права системного администратора |
| Примеры (ГОСТ) | КриптоПро ЭЦП Browser plugin eSign-PRO КриптоПлагин Лисси Плагин портала госуслуг JC-WebClient Рутокен Плагин Плагин BSS КриптоАРМ Browser plugin |
Проблемы:
- отсутствие TLS
- удаление NPAPI из Chromium
- браузеры на мобильных платформах не поддерживают плагины
- настройки безопасности IE могут блокировать исполнение плагина
Плюсы:
- кроссплатформенность для плагинов на базе PKCS#11
- кроссбраузерность
- плагины на базе PKCS#11 не требуют установки СКЗИ
- прозрачное использование для пользователя
ActiveX
Компания Microsoft разработала два основных клиентских ActiveX-компонента, которые транслируют функционал Crypto API в скрипты, в браузер.
Для генерации ключа и создания PKCS#10-запроса применятся компонент XEnroll/CertEnroll, а для ЭЦП/шифрования и работы с сертификатами компонент CAPICOM.
В следующих статьях будут подробно рассмотрены оставшиеся решения.
Автор: cryptoman
