Криптография

Предисловие

Я хочу добиться высокой степени безопасности своей системы. Как и какими средствами мне этого достичь?

Достижение любой цели не обходится без определённых жертв (переосмыслив которые в будущем, Вы можете даже принять их за благо), и важным шагом на таком пути будет отказ от MS Windows. Однако, это не означает что переход произойдёт моментально и без трудностей, но нужно понемногу работать в этом направлении и изучать Unix-системы, Linux или *BSD.

Зацикленность людей на Windows и поиск решений для укрепления этой ОС напоминает визит к врачу тяжело больного пациента, который просит быстродействующего и быстропомогающего лекарства. Врач понимает, что такое лекарство может ему временно помочь, однако оно не вылечит болезнь, не увеличит срок жизни, и больной всё равно продолжит идти к могиле. Вместо этого ему предлагаются кардинальные методы (*nix-система), которые могут помочь, но они не действуют моментально, требуют терпения и выдержки, требуют сменить привычный образ жизни, требуют регулировать своё питание, и ещё много в чём себя контролировать/исправлять. Но, как показывает практика, больные в большинстве тем не менее выбирают морфий Windows. [ источник ]

Основные понятия

Стандарной программой шифрования в линуксе является PGP - Pretty Good Privacy (бесплатна для некоммерческого использования) или открытый аналог этой GnuPG - Gnu Privacy Guard.

Симметричные шифры

Единый ключ для зашифровывания и расшифровывания данных.
Передача ключа по защищённому каналу.
Алгоритмы: 3DES, Blowfish, IDEA, ГОСТ.
Характерный размер ключа ~128 бит.

Шифры с открытым ключом

Открытый ключ (public key) - передаётся по открытому каналу, хранится, как правило, в системе хранения ключей. Служит для шифрования сообщения к владельцу парного секретного ключа (private key).
Секретный ключ (private key) - хранится локально и приватно (для сохранности в нескольких местах). Служит для расшифровки сообщений, зашифрованных парным открытым ключом.
Алгоритмы: RSA, DSA.
Характерный размер ключа ~2048 бит.

Смешанные шифры

Рас/шифровывание с использованием пары ключей проходит на два-три порядка медленнее, в сравнении с симметричным алгоритмом, требует бо́льших вычислительных ресурсов, поэтому на практике используются смешанные шифры:

Сообщение для получателя кодируется симметричным шифром, с использованием сеансового ключа, который в свою очередь кодируется открытым ключом получателя.

Получатель расшифровывает свом секретным ключом сеансовый ключ, который используется для расшифровки основного сообщения.

Цифровая подпись

Для реализации ЭЦП необходимо, чтобы шифр обладал тем свойством, что и открытый ключ, и секретный ключ может быть использован алгоритмом шифрования в качестве открытого ключа т.е., могут быть использованы для шифрования данных. RSA - является таким алгоритмом.

Вычисляется хеш-функция сообщения.
Полученное значение шифруется с помощью секретного ключа. Документ отправляется получателю.
Получатель, используя открытый ключ отправителя (соответствующий секретному ключу, которым было зашифровано сообщение), расшифровывает хеш-функцию и сравнивает полученное значение с хешем полученного сообщения.

Источник

Работа с GnuPG

Управление ключами

Создание ключа
```
gpg --gen-key
```
Генерация сертификата отзыва
```
gpg --list-keys
/home/user/.gnupg/pubring.gpg
---------------------------------
pub  1024D/95447C14 2014-02-08 Name Family <user@nowhere.someplace.com>
sub  2048g/96D6CDAD 2014-02-08
```
```
gpg --output revoke.asc --gen-revoke 95447C14
```
После создания ключа и сертификата отзыва необходимо сделать резервную копию полученных файлов (по-умолчанию распологаются в ~/.gpg/) в защищённом хранилище.
Редактирование ключа происходит в полуинтерактивном режиме:
```
gpg --edit-key 4600813F
```
или по данным пользователя
```
gpg --edit-key user@nowhere.someplace.com
```

Просмотр списка известных ключей

# публичные ключи
gpg --list-keys
# приватные ключи
gpg --list-secret-keys

Распространение публичного ключа

# запрос публичного ключа
gpg --keyserver subkeys.pgp.net --recv-keys 5B20C7D2
# отправка своего публичного ключа на сервер
gpg --keyserver subkeys.pgp.net --send-keys 5B20C7D2
# обновление ключей в локальном хранилище ключей
gpg --refresh-keys --keyserver subkeys.pgp.net
# экспорт публичного ключа в файл
gpg --armor -output 4600813F.pub --export 4600813F
# импортировать открытый ключ из файла
gpg --fetch-keys http://example.com/4600813F.pub

(Рас)шифрование файлов

Шифрование file.txt открытым ключом, принадлежащим name@dei.uc.pt
```
gpg --output file.txt.gpg --encrypt --recipient name@dei.uc.pt file.txt
```
Создать подпись документа в отдельном файле file.txt.sig
```
gpg --recipient name@dei.uc.pt --detach-sign file.txt
```
Добавить подпись в конец документа
```
gpg --sign --recipient name@dei.uc.pt file.txt
```
Зашифровать и подписать документ
```
gpg --sign --encrypt --recipient name@dei.uc.pt file.txt
```
Расшифровать и проверить подпись документа, созданного личным открытым ключом
```
gpg --output file.txt --decrypt file.txt.gpg
```
Проверка подписи
```
gpg --verify file.txt.sig file.txt
```

Симметричное шифрование

Зашифровать файл

gpg --output file.txt.gpg --symmetric file.txt

Расшифровать файл

gpg --output file.txt --decrypt file.txt.gpg

Источники: раз, два

Хранение паролей: Vim + GnuPG

Общие положения

Дана машина, доступная из сети по ssh, на машине установлен криптографический пакет gpg, установлен vim с плагином vim-gnupg, а также дополнительно доступен git.
Задача обеспечить приватный доступ и хранение паролей на данной машине. Источник: тыц.

Генерируем пару ключей на целевой машине, тыц
Не забываем сделать копии секретного ключа и создать сертификат отзыва.
Тестируем работоспособность шифрования на файле test.txt:
Если всё сделано правильно, то будет создан шифрованный файл test.txt.gpg
```
gpg --encrypt --recipient master@jurik-phys.net test.txt
```
Устанавливаем Vim-GnuPG в систему:
```
sudo apt-get install vim-scripts
```

Подключаем плагин к vim'у:

# создаём локальный каталог плагина
mkdir ~/.vim/plugin
# создаём символическую ссылку на плагин
ln -s /usr/share/vim-scripts/plugin/gnupg.vim ~/.vim/plugin/gnupg.vim

Открываем vim'ом ранее зашифрованный файл
```
vim test.txt.gpg
```
После ввода парольной фразы к закрытому ключу, открывается файл в расшифрованном виде, который может быть прозрачно отредактирован и сохранён.
При создании новго зашифрованного файла, vim попросит указать получателя
```
vim secret.gpg
```

Настройки в vimrc

Для большего удобства предлагается установить следующие настройки в .vimrc. Подробности используемых опций см. в первоисточнике, тыц.

" Tell the GnuPG plugin to armor new files.
let g:GPGPreferArmor=1
 
" Tell the GnuPG plugin to sign new files.
let g:GPGPreferSign=1
 
augroup GnuPGExtra
    " Set extra file options.
    autocmd BufReadCmd,FileReadCmd *.\(gpg\|asc\|pgp\) call SetGPGOptions()
    " Automatically close unmodified files after inactivity.
    autocmd CursorHold *.\(gpg\|asc\|pgp\) quit
augroup END
 
function SetGPGOptions()
    " Set updatetime to 1 minute.
    set updatetime=60000
    " Fold at markers.
    set foldmethod=marker
    " Remove comment symbols.
    set commentstring=%s
    " Automatically close all folds.
    set foldclose=all
    " Only open folds with insert commands.
    set foldopen=insert
endfunction

Генерация паролей

Для генерации можно использовать утилиту pwgen прямо из vim'а

:r!pwgen -sy 12 1

Cертификат для сайта.

Получение сертификата

По материалам habrahabr.ru, дополнительная литература.

1. Регистрация на сайте https://login.wosign.com/reg.html и подтверждение электронной почты.

2. Заказ бесплатного сертификата по адресу https://buy.wosign.com/free/. Рядом с ценой (обозначено красным цветом) нажать на синий квадрат (получение бесплатного сертификата), ниже зелёная кнопка - продолжить оформление сертификата.

3. Ввод нужных доменных имен, подтверждение владения доменом. При вводе домена в виде www.example.com, example.com выписывается сервисом автоматически.

4. Генерация на сервере приватного ключа и CSR (Certificate Signing Request) - запроса на получение сертификата, который представляет собой текстовый файл, содержащий в закодированном виде информацию об администраторе домена и открытый ключ:

openssl req -out mydomain.com.csr -new -sha256 -newkey rsa:2048 -nodes -keyout mydomain.com.key

При генерации CSR необходимо ввести, как минимум:

имя сервера (Common Name) — полностью определенное доменное имя;
название страны (Country Name) — двухбуквенный код страны, для РФ — «RU».

Указанные в CSR данные, должны соответствовать данным, указанным в Whois-сервисе по домену.

5. Вставка содержимого файла mydomain.com.csr в форму сайта. Завершение формальностей с вводом пароля, принятием лицензионного соглашения и т.д.

6. Скачивание zip-архива с сертификатом сайта с сайта или по ссылке в письме. При подписывании сертификата возможна задержка на несколько часов.

7. После установки сертификата и сгенерированного приватного ключа на сайт, желательно проверить уровень безопасности сайта через SSL-тестере.

8. Настройка OCSP stapling на сервере для полученного сертификата.

Настройка OCSP stapling

По материалам 8host.com и , habrahabr.ru

Получение корневого и промежуточного сертификата CA.

wget -O - https://www.startssl.com/certs/ca.pem | tee -a ca-certs.pem > /dev/null 
wget -O - https://www.startssl.com/certs/sub.class1.server.ca.pem | tee -a ca-certs.pem > /dev/null

Cертификаты в формате DER необходимо сконвертировать в PEM.

wget -O - http://aia.startssl.com/certs/ca.crt | openssl x509 -inform DER -outform PEM | tee -a ca-certs.pem > /dev/null 
wget -O - http://aia1.wosign.com/ca1g2-server1-free.cer | openssl x509 -inform DER -outform PEM | tee -a ca-certs.pem > /dev/null 
wget -O - http://aia6.wosign.com/ca6.server1.free.cer | openssl x509 -inform DER -outform PEM | tee -a ca-certs.pem > /dev/null

Редактирование файла виртуальных хостов SSL. В директиву <VirtualHost></VirtualHost> добавить:

SSLCACertificateFile /etc/ssl/ca-certs.pem
SSLUseStapling on

Вне директивы <VirtualHost></VirtualHost> указать кэш

SSLStaplingCache shmcb:/tmp/stapling_cache(128000)

Протестировать изменённый конфиг и перезагрузить настройки:

apachectl -t
service apache2 reload

Проверка результата на SSL-тестере.

Protocol Details
----------------
OCSP stapling 	Yes

OCSP stapling итоги

На следующий день после удачной настройки сайт перестал открываться в ошибкой

sec_error_ocsp_try_server_later

В логах apach'а ошибка Bad gateway 502. Вероятно, что проявилась обозначенная на хабре проблема.

Forward Secrecy по-умолчанию

Способ 1. Рекомендованный: (digicert.com).
Использование Forward Secrecy определяется набором используемых шифров.

SSLProtocol all -SSLv2 -SSLv3
SSLHonorCipherOrder On
SSLCipherSuite "EECDH+ECDSA+AESGCM EECDH+aRSA+AESGCM EECDH+ECDSA+SHA384 EECDH+ECDSA+SHA256 EECDH+aRSA+SHA384 EECDH+aRSA+SHA256 EECDH+aRSA+RC4 EECDH EDH+aRSA RC4 !aNULL !eNULL !LOW !3DES !MD5 !EXP !PSK !SRP !DSS !RC4"

Способ 2. Простой, но увеличивающий нагрузку на сервер: (raymii.org).

Увеличение стойкости DH-шифров.

#Generate the parameters
cd /etc/ssl/certs
openssl dhparam -out dhparam.pem 4096

# Add the following to your Apache config.
SSLOpenSSLConfCmd DHParameters "/etc/ssl/certs/dhparam.pem"

Turn On HSTS

HSTS - HTTP Strict Transport Security. Включение, согласно, itigloo.com.

Enable the Apache Headers Module.
```
a2enmod headers
```

Add the additional header to the HTTPS VirtualHost directive. Max-age is measured in seconds.

<VirtualHost *:443>
    # Guarantee HTTPS for 1 Year including Sub Domains 
    Header always set Strict-Transport-Security "max-age=31536000; includeSubDomains"

Содержание