КРИПТОСЕРВИСЫ FRAMEWORK

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 марта 2019 года; проверки требуют 5 правок.

Криптопровайдер (Cryptography Service Provider, CSP) — это независимый модуль, позволяющий осуществлять криптографические операции в операционных системах Microsoft, управление которым происходит с помощью функций CryptoAPI. Проще говоря, это посредник между операционной системой, которая может управлять им с помощью стандартных функций CryptoAPI, и исполнителем криптографических операций (это может быть как программа, так и аппаратный комплекс).

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 1 марта 2023 года; проверки требуют 2 правки.

КриптоПро — разработанная одноименной компанией линейка криптографических утилит (вспомогательных программ) — так называемых криптопровайдеров. Они используются в других программах для генерации электронной подписи (ЭП), работы с сертификатами, организации структуры PKI и т.д.

Для цифровой подписи электронных документов и обмена бланками необходим криптопровайдер. Он шифрует и защищает информацию, хранит секретные ключи — вот что такое КриптоПро. Вот для чего вам необходимо это ПО:

Электронные подписи (ЭП или ранее – ЭЦП) позволяют существенно упростить обмен документами. С помощью них можно получать различные госуслуги или обмениваться документами с партнерами без использования бумажных оригиналов. Но для корректной работы ЭП требуется установить программу – криптопровайдер. Однако далеко не каждый пользователь имеет представление о данном программном обеспечении.

Что такое криптопровайдер простыми словами?

Слово «криптопровайдер» значит специализированный модуль для операционной системы, который служит для выполнения различных криптографических операций. Управление криптопровайдером происходит через специальный интерфейс.

Замечание. Криптопровайдер часто обозначается сокращенно буквами CSP от английского Cryptography Service Provider.

Простыми словами криптопровайдер – это программное обеспечение, то есть посредник, который позволяет операционной системе выполнять шифровальные функции. Еще проще можно сказать, что это специальная программа для работы с ЭП, обеспечивающая соблюдение стандартов (ГОСТ).

Для работы CPS в Windows компания Microsoft разработала специальный интерфейс – CryptoAPI 2.0.

Для работы на некоторых сайтах не требуется CSP, т. к. его функции выполняются на стороне сервера. Простая ЭП может также работать без CSP, но ее возможности существенно ограничены.

Объекты криптопровайдера

Каждый ключевой контейнер может содержать:

Вне контейнера может находиться исключительно открытый ключ. Для вычисления хеш-функций используются специальные объекты хеширования. Для их создания наличие контейнера не требуется.

Криптосервисы для устройств под управлением Windows

Начиная с версии Windows 2000, Microsoft встроила в операционную систему Microsoft Base Cryptographic Provider. Он имел существенное ограничение – длина ключа не больше 40 бит. После отмены ограничений на экспорт из США ПО с ключами шифрования большей длины на смену этому провайдеру пришел Microsoft Strong Cryptographic Provider.

К сожалению, стандартные средства MS Windows CSP использовать в РФ практически невозможно. С помощью них нельзя вести обмен с госорганами и т. д. Эти ограничения вызваны отсутствием сертификации у продуктов Майкрософт.

Наиболее распространены в России следующие сторонние криптосервисы:

Криптопровайдер – необходимая для корректной и полноценной работы с ЭП программа. Без нее воспользоваться основными преимуществами электронного документооборота не получится. Хорошо, что выбор криптопровайдеров довольно широк.

( 4 оценки, среднее 5 из 5 )

В продолжение вопроса «ЭЦП для подписи файлов сотрудниками»: при использовании юридически значимой ЭЦП (по ФЗ №63) от аккредитованного УЦ, в чём разница между криптопровайдерами? Их много, я знаю, в заголовке я указал КриптоПро CSP и ViPNet CSP как самые распространённые, причём вторая бесплатная. Большинство УЦ если и указывает криптопровайдера, то это КриптоПро, но действительно ли это ограничивает выбор, или с тем же УЦ я могу использовать и бесплатную ViPNet CSP? В чём отличия, есть ли подводные камни?

P. S. Про клиентский интерфейс не спрашиваю: я так понимаю, альтернатив КриптоАРМ нет (нагуглились только КриптЭК, КриптоЛайн и ViPNet CryptoFile, но инфы о них крайне мало).

UPD: По поводу клиентского интерфейса: ViPNet CryptoFile стал доступен для загрузки с сайта производителя, а также внесена ясность в права его использования: он бесплатен для использования с другим ПО ViPNet. Таким образом, ViPNet CSP и ViPNet CryptoFile составляют цельный и бесплатный стек для работы с ЭЦП. Ура 🙂

УЦ практически всегда будет выдавать сертификаты с использованием Крипто-Про CSP, это текущее положение вещей.

А вот для формирования подписи на базе этих сертификатов вполне возможно использовать и ViPNet CSP, выданные в УЦ сертификаты вполне под это подойдут.

Эта тема обсуждалась на форуме Крипто-Про: ссылка.

Альтернативы КриптоАрму тоже можно найти, просто эта программа наиболее популярна.

Нужно уточнять у УЦ на каком криптопровайдере они смогут выдать вам эцп. Контейнеры ключей у КриптоПРО и ViPNet в разном формате поэтому использовать понравившийся не получится, необходима «совместимость с УЦ». Если есть возможность использовать ViPNet то лучше его конечно — ибо бесплатно, плюс имхо vipnet проще. КриптоАРМу все равно какой из них будет использоваться. Да есть небольшой момент, юридически вы должны использовать сертифицированную версию криптопровайдера, если у вас ОС win7 и ниже приобретайте(скачивайте) любой, если win8 то тут печально, с ней совместим и сертифицирован только КриптоПРО 3.6 R3, ViPNet CSP 4.0 сертификацию еще не прошел, он в бете, хотя из практики ставил, работает но с нюансами :). Как то так.

Бесплатных что-то не припомню 🙂
Да и врядли они есть так как в вашем случае (юридически значимая подпись) следует использовать сертифицированное средство подписи, а сертификация процесс требующий денежных вложений.

Ставите Vip Net (бесплатно) и заказываете КЭП в тензоре (700р).
Для создания и подписи документов есть бесплатный виртуальный принтер который делает PDF, подписывает его и пересылает на электронку. Или сохраняет на диск PDF+подпись.
www.nextech.ru/Slides#akt

Скачивайте отсюда криптопро бесплатно cryptoproo.ru и будет вам счастье.

30 сент. 2023, в 07:31

5000 руб./за проект

30 сент. 2023, в 06:51

2000 руб./за проект

30 сент. 2023, в 05:23

1000 руб./в час

Криптографические решения. От криптопровайдеров до браузерных плагинов

Время на прочтение

Производители средств криптографической защиты информации (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. С КЗИ 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.

Классификация построена на основе:

Кроме того, показаны способы интеграции СКЗИ с Web-приложениями и возможность его использования на мобильных платформах

Общая схема классификации приведена в таблице:

В первой статье рассмотрим решения, начиная с криптопровайдеров по браузерные плагины включительно. В последующих статьях будут рассмотрены остальные средства.

Поддержка КриптоПро различными платформами

Пары ключей и симметричные ключи могут находиться только в контейнере. Только открытый ключ пары может находиться вне контейнера.

Закрытые (private) ключи пар ключей экспортируются только в зашифрованном виде. Некоторые криптопровайдеры принципиально не позволяют экспортировать закрытые ключи, даже в зашифрованном виде.
Симметричные ключи при экспорте также обязательно шифруются на открытом ключе получателя или ключе согласования.
Для вычисления хеш-функций создаются объекты хеширования. Для создания объектов хеширования создавать контейнер не нужно.

Во все операционные системы Microsoft, начиная с Windows 2000, встроен криптопровайдер Microsoft Base Cryptographic Provider, который обладает набором основных криптографических функций. В Microsoft Base Cryptographic Provider длина ключей шифрования не превышает 40 бит. Так как до января 2000 года в США существовал запрет на экспорт программного обеспечения для шифрования с использованием ключей длиной более 40 бит, то в Windows 98 и ранних версиях Windows 2000 существовала поддержка только этого криптопровайдера. Microsoft Base Cryptographic Provider по сути является урезанным вариантом Microsoft Enhanced Cryptographic Provider. Но после отмены запрета на экспорт стало бессмысленно иметь 2 криптопровайдера, поэтому программисты Microsoft ввели ещё одно название — Microsoft Strong Cryptographic Provider, который ничем не отличается от Microsoft Enhanced Cryptographic Provider. Этот криптопровайдер является криптопровайдером по умолчанию типа PROV_RSA_FULL в Windows 2000, Windows XP, Windows 2003.

Все криптопровайдеры Microsoft могут быть скачаны с сайта Microsoft.

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 CryptoAPI 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

ActiveX

Компания Microsoft разработала два основных клиентских ActiveX-компонента, которые транслируют функционал CryptoAPI 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.

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).

Метод SignHash классов RSACryptoServiceProvider и DSACryptoServiceProvider вычисляет подпись для созданного по специальному алгоритму хеша данных. Алгоритм хеширования передается в качестве второго параметра в виде идентификатора, который может быть вычислен с помощью функции MapNameToOID. Для RSACryptoServiceProvider это SHA1 и MD5, а для DSACryptoServiceProvider — только SHA1.

Классы RSAPKCS1SignatureFormatter/Deformatter и DSASignatureFormatter/Deformatter создают цифровую подпись. Обе пары классов унаследованы от классов AsymmetricSignatureFormatter/Deformatter, предоставляющих стандартный интерфейс создания и верификации цифровой подписи — методы CreateSignature и VerifySignature. Перед вычислением или проверкой цифровой подписи нужно обязательно установить алгоритм хеширования, который будет использоваться в процессе работы, с помощью вызова SetHashAlgorithm. R SAPKCS1SignatureFormatter понимает два алгоритма хеширования — MD5 и SHA1, а DSASignatureFormatter — только SHA1.

Пространство имен Cryptography

На самом высоком уровне пространство имен Cryptography можно разбить на четыре основные части (табл. 1). Главное предназначение этого пространства — предоставлять классы с алгоритмами таких операций, как шифрование и создание хешей. Эти алгоритмы реализуются на основе расширяемого шаблона (pattern), включающего два уровня наследования.

На вершине иерархии располагается абстрактный базовый класс (вроде AsymmetricAlgorithm или HashAlgorithm), имя которого соответствует типу алгоритма. От такого класса наследует абстрактный класс второго уровня, предоставляющий открытый интерфейс для использования данного алгоритма. Например, SHA1 (Secure Hash Algorithm) представляет собой производный от HashAlgorithm класс и содержит методы и свойства, специфичные для алгоритма SHA1. Наконец, сама реализация алгоритма является производной от класса второго уровня; именно её экземпляр создается и используется клиентским приложением. На этом уровне реализация может быть управляемой, неуправляемой или и той и другой.

Табл. 1. Основные элементы пространства имен Cryptography

К именам неуправляемых реализаций обычно добавляется суффикс «CryptoServiceProvider» (скажем, SHA1CryptoServiceProvider), указывающий на то, что данная реализация на самом деле предоставляется криптопровайдером (Cryptographic Service Provider, CSP), который установлен на уровне операционной системы и действует как оболочка CryptoAPI.

В имена управляемых реализаций включается суффикс «Managed» (например SHA1Managed). Такие реализации не опираются на CryptoAPI и содержат исключительно управляемый код.

При создании экземпляра одного из конкретных классов исходные конструкторы всегда записывают в параметры объекта разумные и безопасные значения (если это возможно). Так, алгоритмы асимметричного шифрования, опирающиеся на криптографию с открытым ключом, генерируют случайную пару ключей, а алгоритмы симметричного шифрования — случайный ключ и вектор инициализации(initialization vector, IV); при этом они автоматически настраивают такие свойства, как Mode и Padding. Более того, алгоритмы второго типа по умолчанию стараются использовать «стойкие» значения.

Второй основной набор классов в пространстве имен System. Security. Cryptography включает как классы, реально применяемые в процессе шифрования и расшифровки данных, так и разнообразные вспомогательные классы. Это пространство имен содержит, например, абстрактный класс RandomNumberGenerator, от которого наследуют классы RNGCryptoServiceProvider, ToBase64Transform и FromBase64Transform (используются при соответствующих преобразованиях данных).

Пространство имен Cryptography не только предоставляет алгоритмы шифрования, но и содержит дочернее пространство имен Х509Certificates. Последнее объединяет всего три класса, предназначенных для операций с сертификатами Authenticode X.509 v.3. Класс X509Certificate предоставляет статические методы CreateFromCertFile и CreateFromSignedFile для создания экземпляра сертификата:

X509Certificate с = X509Certificate. CreateFromCertFile(«myCert.cer»);
Console. WriteLine(c. GetName);
Console. WriteLine(c. GetPublicKeyString);
Console. WriteLine(c. GetSerialNumberString);
Console. WriteLine(c. GetExpirationDateString);

В пространстве имен Cryptography также присутствует дочернее пространство имен XML, используемое системой защиты . NET Framework для цифровой подписи XML-объектов в соответствии с проектом WSC-спецификации по синтаксису и обработке XML-подписей (http://www.w3.org/TR/2000/WD-xmldsig-core-20000228/).

Обмен симметричными ключами

За обмен сессионными ключами в . NET отвечают классы RSAOAEPKeyExchangeFormatter/Deformatter и RSAPKCS1KeyExchangeFormatter/Deformatter. Они унаследованы от базовых классов AsymmetricKeyExchangeFormatter/Deformatter, предоставляющих методы CreateKeyExchange и DecryptKeyExchange для шифрования и дешифрации сессионных ключей, соответственно.

Есть несколько способов формирования блочных шифров. Наиболее простой и интуитивно понятный способ состоит в том, чтобы разбить исходный текст на блоки соответствующего размера, а затем отдельно каждый блок подвергнуть шифрующему преобразованию. Такой режим использования блочных шифров называют электронной кодовой книгой (ECB — electronic codebook). Его главный недостаток состоит в том, что одинаковые блоки исходного текста при шифровании дадут одинаковые блоки шифр-текста, а это может существенно облегчить противнику задачу взлома. Поэтому режим ECB не рекомендуется использовать при шифровании текстов, по длине превышающих один блок. В таких случаях лучше воспользоваться одним из режимов, связывающих различные блоки между собой.

DESCryptoServiceProvider mDES;
mDES = new DESCryptoServiceProvider();

// Генерируем новый ключ и IV случайным образом
mDES. GenerateKey();
mDES. GenerateIV();

Применение класса RijndaelManaged:

. NET Framework поддерживает модель программирования на основе потоков (streams). Классы потоков, производные от System.lO. Stream, представляют данные из различных хранилищ (текстовых файлов, XML-документов, MSMQ-сообщений, памяти и сети) и позволяют считывать данные из соответствующих хранилищ или записывать в них. В основе этой функциональности лежит класс CryptoStream, производный от System. IO. Stream и служащий в качестве модели потоков при криптографических преобразованиях.

Асимметричное шифрование применяется для шифрования небольших объёмов данных, поэтому CryptoStream при асимметричном шифровании не используется.

Асимметричное шифрование(шифрование с открытым ключом)

К общеизвестным асимметричным алгоритмам относятся Digital Signature Algorithm (DSA) и RSA. Эти алгоритмы в конечном счете являются производными от абстрактных классов DSA и RSA, в свою очередь производных от AsymmetricAlgorithm. Так как эти алгоритмы очень сложны, им нужны вспомогательные классы, производные, например, от AsymmetricKeyExchangeFormatter и AsymmetricSignatureFormatter.

Вы можете не только позволить исходному конструктору асимметричных алгоритмов сгенерировать пару ключей, но и извлечь уже существующую пару из хранилища, поддерживаемого CSP.

CspParameters cp = new CspParameters();
cp. KeyContainerName = ContainerName;
RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(cp);

Нативные библиотеки

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.

PKCS#11

Библиотека PKCS#11 предоставляет универсальный кроссплатформенный программный интерфейс к USB-токенам и смарт-картам.

Функции делятся на:

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 CryptoAPI, 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 CryptoAPI:

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. N SS используется такими приложениями, как браузер Mozilla Firefox, почтовым клиентом Mozilla Thunderbird.

В данный момент существуют два проекта по «гостификации» NSS:

Библиотеки c собственным интерфейсом

Проприетарные библиотеки предоставляют собственный API для встраивания в приложения. В данный список можно внести:

. NET Framework включает набор криптографических сервисов, расширяющих аналогичные сервисы Windows через CryptoAPI. Пространство имен System. Security. Cryptography открывает программный доступ к самым разнообразным криптографическим сервисам, с помощью которых приложения могут шифровать и дешифровать данные, обеспечивать их целостность, а также обрабатывать цифровые подписи и сертификаты.

Средства криптографической защиты информации

• КриптоПро CSP 1.1
• КриптоПро CSP 3.6
• КриптоПро CSP 3.9

Средства криптографической защиты информации со смарткартами и USB ключами

Инфраструктура открытых ключей

Пространство имен Cryptography содержит базовый класс HashAlgorithm и производные классы, поддерживающие алгоритмы MD5, SHA1, SHA256, SHA384 и SHA512. Алгоритм MD5 дает 128 битный хеш, a SHA1 — 160 битный. Числа в названиях других версий SHA-алгоритмов соответствуют длине создаваемых ими хешей. Чем больше хеш, тем надежнее алгоритм и тем труднее его взломать. Все эти алгоритмы реализованы в двух версиях: на основе управляемого и неуправляемого кода.

Чтобы вычислить дайджест, нужно просто создать экземпляр класса алгоритма хеширования и вызвать его перегруженный метод ComputeHash, наследуемый от HashAlgorithm:

Здесь методу ComputeHash передается объект Stream, но он принимает и байтовый массив.
В пространстве имен Cryptography также имеется абстрактный класс KeyedHashAlgorithm. Алгоритмы, реализованные в классах HMACSHA1 и MACTripleDES, производных от KeyedHashAlgorithm, позволяют генерировать Message Authentication Code (MAC). С помощью MAC можно определить, были ли модифицированы данные, переданные по незащищенному каналу связи, — при условии, что и отправитель, и получатель используют общий секретный ключ.

Любой криптопровайдер должен экспортировать набор обязательных функций, которые формируют системный программный интерфейс CryptoAPI, при этом каждая из этих функций соответствует некоторой функции CryptoAPI. Также криптопровайдер должен обеспечивать:

Приложения не работают напрямую с криптопровайдером. Вместо этого они вызывают функции CryptoAPI из библиотек Advapi32.dll и Crypt32.dll. Операционная система фильтрует вызовы этих функций и вызывает соответствующие функции CryptoAPI, которые непосредственно работают с криптопровайдером.

Минимальный состав криптопровайдера — одна DLL. Обычно эта библиотека хранится в папке WINDOWSsystem32. Обязательным является контроль целостности этой DLL.

Кроме стандартных функций CryptoAPI, криптопровайдер обычно поддерживает ряд собственных функций. Если собственные функции не реализованы, то DLL действует, по сути, как промежуточный слой между операционной системой и исполнителем криптографических операций.

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.