]> www.wagner.pp.ru Git - openssl-gost/engine.git/blob - README.gost
Fixed list of the supported algorithms.
[openssl-gost/engine.git] / README.gost
1 GOST ENGINE
2
3 This engine provides implementation of Russian cryptography standard.
4 This is also an example of adding new cryptoalgorithms into OpenSSL
5 without changing its core. If OpenSSL is compiled with dynamic engine
6 support, new algorithms can be added even without recompilation of
7 OpenSSL and applications which use it.
8
9 ALGORITHMS SUPPORTED
10
11 GOST R 34.10-2001 and GOST R 34.10-2012 - digital signature algorithms.
12    Also support key exchange based on public keys. See RFC 4357 for
13    details of VKO key exchange algorithm. These algorithms use
14    256 bit private keys. Public keys are 1024 bit for 94 and 512 bit for
15    2001 (which is elliptic-curve based). Key exchange algorithms
16    (VKO R 34.10) are supported on these keys too.
17    
18 GOST R 34.11-2012  Message digest algorithm. 256- and 512-bit hash values.
19
20 GOST 28147-89 - Symmetric cipher  with 256-bit key. Various modes are
21    defined in the standard, but only CFB and CNT modes are implemented
22    in the engine. To make statistical analysis more difficult, key
23    meshing is supported (see RFC 4357).
24
25 GOST 28147-89 MAC mode. Message authentication code. While most MAC
26     algorithms  out there are based on hash functions using HMAC
27         algorithm, this algoritm is based on symmetric cipher. 
28         It has 256-bit symmetric key and only 32 bits of MAC value
29         (while HMAC has same key size and value size). 
30
31         Really, this algorithm supports from 8 to 64 bits of the MAC value
32
33         It is implemented as combination of EVP_PKEY type and EVP_MD type.
34
35 GOST R 34.13–2015 - Symmetric cypher Grasshopper ("Kuznechik")
36
37 USAGE OF THESE ALGORITHMS
38
39 This engine is designed to allow usage of this algorithms in the
40 high-level openssl functions, such as PKI, S/MIME and TLS.
41
42 See RFC 4490 for S/MIME with GOST algorithms and RFC 4491 for PKI.
43 TLS support is implemented according IETF
44 draft-chudov-cryptopro-cptls-03.txt and is compatible with
45 CryptoPro CSP 3.0 and 3.6 as well as with MagPro CSP. 
46 GOST ciphersuites implemented in CryptoPro CSP 2.0 are not supported
47 because they use ciphersuite numbers used now by AES ciphersuites.
48
49 To use the engine you have to load it via openssl configuration
50 file. Applications should read openssl configuration file or provide
51 their own means to load engines. Also, applications which operate with
52 private keys, should use generic EVP_PKEY API instead of using RSA or
53 other algorithm-specific API.
54
55 CONFIGURATION FILE
56
57 Configuration file should include following statement in the global
58 section, i.e. before first bracketed section header (see config(5) for details)
59
60    openssl_conf = openssl_def
61
62 where openssl_def is name of the section in configuration file which
63 describes global defaults.
64
65 This section should contain following statement:
66
67    [openssl_def]
68    engines = engine_section
69
70 which points to the section which describes list of the engines to be
71 loaded. This section should contain:
72
73         [engine_section]
74         gost = gost_section
75
76 And section which describes configuration of the engine should contain
77
78         [gost_section]
79         engine_id = gost
80         dynamic_path = /usr/lib/ssl/engines/libgost.so
81         default_algorithms = ALL
82         CRYPT_PARAMS = id-Gost28147-89-CryptoPro-A-ParamSet
83
84 Where engine_id parameter specifies name of engine (should be "gost").
85 dynamic_path is a location of the loadable shared library implementing the
86 engine. If the engine is compiled statically or is located in the OpenSSL
87 engines directory, this line can be omitted. 
88 default_algorithms parameter specifies that all algorithms, provided by
89 engine, should be used.
90
91 The CRYPT_PARAMS parameter is engine-specific. It allows the user to choose
92 between different parameter sets of symmetric cipher algorithm. RFC 4357
93 specifies several parameters for the GOST 28147-89 algorithm, but OpenSSL
94 doesn't provide user interface to choose one when encrypting. So use engine
95 configuration parameter instead.
96
97 Value of this parameter can be either short name, defined in OpenSSL
98 obj_dat.h header file or numeric representation of OID, defined in RFC
99 4357. 
100
101 USAGE WITH COMMAND LINE openssl UTILITY
102
103 1. Generation of private key
104
105         openssl genpkey -algorithm gost2001 -pkeyopt paramset:A -out seckey.pem
106
107   Use -algorithm option to specify algorithm.
108   Use -pkeyopt option to pass paramset to algorithm. The following paramsets
109   are supported by 
110         gost94: 0,A,B,C,D,XA,XB,XC
111         gost2001: 0,A,B,C,XA,XB
112   You can also use numeric representation of OID as to destinate
113   paramset.
114
115   Paramsets starting with X are intended to use for key exchange keys.
116   Paramsets without X are for digital signature keys.
117
118   Paramset for both algorithms 0 is the test paramset which should be used
119   only for test purposes.
120
121 There are no algorithm-specific things with generation of certificate
122 request once you have a private key.
123
124 2. Generation of certificate request along with private/public keypar
125
126    openssl req -newkey gost2001 -pkeyopt paramset:A
127
128    Syntax of -pkeyopt parameter is identical with genpkey command.
129
130    You can also use oldstyle syntax -newkey gost2001:paramfile, but in
131    this case you should create parameter file first. 
132
133    It can be created with
134
135    openssl genpkey -genparam -algorithm gost2001 -pkeyopt paramset:A\
136       -out paramfile.
137
138 3. S/MIME operations
139
140 If you want to send encrypted mail using GOST algorithms, don't forget
141 to specify -gost89 as encryption algorithm for OpenSSL smime command.
142 While OpenSSL is clever enough to find out that GOST R 34.11-94 digest
143 must be used for digital signing with GOST private key, it have no way
144 to derive symmetric encryption algorithm from key exchange keys.
145
146 4. TLS operations
147
148 OpenSSL supports all four ciphersuites defined in the IETF draft.
149 Once you've loaded GOST key and certificate into your TLS server,
150 ciphersuites which use GOST 28147-89 encryption are enabled.
151
152 Ciphersuites with NULL encryption should be enabled explicitely if
153 needed.
154
155 GOST2001-GOST89-GOST89 Uses GOST R 34.10-2001 for auth and key exchange
156                 GOST 28147-89 for encryption and GOST 28147-89 MAC
157 GOST94-GOST89-GOST89 Uses GOST R 34.10-94 for auth and key exchange
158                 GOST 28147-89 for encryption and GOST 28147-89 MAC
159 GOST2001-NULL-GOST94 Uses GOST R 34.10-2001 for auth and key exchange,
160         no encryption and HMAC, based on GOST R 34.11-94
161 GOST94-NULL-GOST94 Uses GOST R 34.10-94 for auth and key exchange,
162         no encryption and HMAC, based on GOST R 34.11-94
163
164 Gost 94 and gost 2001 keys can be used simultaneously in the TLS server.
165 RSA, DSA and EC keys can be used simultaneously with GOST keys, if
166 server implementation supports loading more than two private
167 key/certificate pairs. In this case ciphersuites which use any of loaded
168 keys would be supported and clients can negotiate ones they wish.
169
170 This allows creation of TLS servers which use GOST ciphersuites for
171 Russian clients and RSA/DSA ciphersuites for foreign clients.
172
173 5. Calculation of digests and symmetric encryption
174  OpenSSL provides specific commands (like sha1, aes etc) for calculation
175  of digests and symmetric encryption. Since such commands cannot be
176  added dynamically, no such commands are provided for GOST algorithms.
177  Use generic commands 'dgst' and 'enc'.
178
179  Calculation of GOST R 34.11-94 message digest
180
181  openssl dgst -md_gost94 datafile
182
183  Note that GOST R 34.11-94 specifies that digest value should be
184  interpreted as little-endian number, but OpenSSL outputs just hex dump
185  of digest value.
186
187  So, to obtain correct digest value, such as produced by gostsum utility
188  included in the engine distribution, bytes of output should be
189  reversed.
190  
191  Calculation of HMAC based on GOST R 34.11-94
192
193  openssl dgst -md_gost94 -mac hmac -macopt key:<32 bytes of key> datafile
194   
195   (or use hexkey if key contain NUL bytes)
196  Calculation of GOST 28147 MAC
197
198  openssl dgst -mac gost-mac -macopt key:<32 bytes of key> datafile
199
200  Note absence of an option that specifies digest algorithm. gost-mac
201  algorithm supports only one digest (which is actually part of
202  implementation of this mac) and OpenSSL is clever enough to find out
203  this.
204
205  Following mac options are supported:
206
207  key:(32 bytes of key)
208
209  hexkey:(64 hexadecimal digits of key)
210
211  Engine support calculation of mac with size different from default 32
212  bits. You can set mac size to any value from 1 to 8 bytes using
213
214  -sigopt size:(number from 1 to 8 - mac size in bytes)
215
216  (dgst command uses different EVP_PKEY_CTX for initialization and for
217   finalization of MAC. Option of first are set via -macopt, and for
218   second via -sigopt. Key should be set during initialization and size
219   during finalization. If you use API functions
220   EVP_DigestSignInit/EVP_DigestSignFinal, you can set both options at
221   the same time).
222
223  Encryption with GOST 28147 CFB mode
224  openssl enc -gost89 -out encrypted-file -in plain-text-file -k <passphrase>  
225  Encryption with GOST 28147 CNT mode
226  openssl enc -gost89-cnt -out encrypted-file -in plain-text-file -k <passphrase>
227  Encryption with GOST 28147 CBC mode
228  openssl enc -gost89-cbc -out encrypted-file -in plain-text-file -k <passphrase>
229
230 6. Encrypting private keys and PKCS12
231
232 To produce PKCS12 files compatible with MagPro CSP, you need to use
233 GOST algorithm for encryption of PKCS12 file and also GOST R 34.11-94
234 hash to derive key from password.
235
236 openssl pksc12 -export -inkey gost.pem -in gost_cert.pem -keypbe gost89\
237    -certpbe gost89 -macalg md_gost94
238  
239 7. Testing speed of symmetric ciphers.
240    
241 To test performance of GOST symmetric ciphers you should use -evp switch
242 of the openssl speed command. Engine-provided ciphers couldn't be
243 accessed by cipher-specific functions, only via generic evp interface
244
245  openssl speed -evp gost89
246  openssl speed -evp gost89-cnt
247  openssl speed -evp gost89-cbc
248
249
250 PROGRAMMING INTERFACES DETAILS
251
252 Applications never should access engine directly. They only use provided
253 EVP_PKEY API. But there are some details, which should be taken into
254 account.
255
256 EVP provides two kinds of API for key exchange:
257
258 1. EVP_PKEY_encrypt/EVP_PKEY_decrypt functions, intended to use with
259         RSA-like public key encryption algorithms
260
261 2. EVP_PKEY_derive, intended to use with Diffie-Hellman-like shared key
262 computing algorithms.
263
264 Although VKO R 34.10 algorithms, described in the RFC 4357 are
265 definitely second case, engine provides BOTH API for GOST R 34.10 keys.
266
267 EVP_PKEY_derive just invokes appropriate VKO algorithm and computes
268 256 bit shared key. VKO R 34.10-2001 requires 64 bits of random user key
269 material (UKM). This UKM should be transmitted to other party, so it is
270 not generated inside derive function.
271
272 It should be set by EVP_PKEY_CTX_ctrl function using
273 EVP_PKEY_CTRL_SET_IV command after call of EVP_PKEY_derive_init, but
274 before EVP_PKEY_derive.
275         unsigned char ukm[8];
276         RAND_bytes(ukm,8);
277    EVP_PKEY_CTX_ctrl(ctx, -1, EVP_PKEY_OP_DERIVE, 8, ukm)
278
279 EVP_PKEY_encrypt encrypts provided session key with VKO shared key and
280 packs it into GOST key transport structure, described in the RFC 4490.
281
282 It typically uses ephemeral key pair to compute shared key and packs its
283 public part along with encrypted key. So, for most cases use of 
284 EVP_PKEY_encrypt/EVP_PKEY_decrypt with GOST keys is almost same as with
285 RSA.
286
287 However, if peerkey field in the EVP_PKEY_CTX structure is set (using
288 EVP_PKEY_derive_set_peerkey function) to EVP_PKEY structure which has private
289 key and uses same parameters as the public key from which this EVP_PKEY_CTX is
290 created, EVP_PKEY_encrypt will use this private key to compute shared key and
291 set ephemeral key in the GOST_key_transport structure to NULL. In this case
292 pkey and peerkey fields in the EVP_PKEY_CTX are used upside-down.
293
294 If EVP_PKEY_decrypt encounters GOST_key_transport structure with NULL
295 public key field, it tries to use peerkey field from the context to
296 compute shared key. In this case peerkey field should really contain
297 peer public key.
298
299 Encrypt operation supports EVP_PKEY_CTRL_SET_IV operation as well.
300 It can be used when some specific restriction on UKM are imposed by
301 higher level protocol. For instance, description of GOST ciphersuites
302 requires UKM to be derived from shared secret. 
303
304 If UKM is not set by this control command, encrypt operation would
305 generate random UKM.
306
307
308 This sources include implementation of GOST 28147-89 and GOST R 34.11-94
309 which are completely indepentent from OpenSSL and can be used separately
310 (files gost89.c, gost89.h, gosthash.c, gosthash.h) Utility gostsum (file
311 gostsum.c) is provided as example of such separate usage. This is
312 program, simular to md5sum and sha1sum utilities, but calculates GOST R
313 34.11-94 hash.
314
315 Makefile doesn't include rule for compiling gostsum.
316 Use command
317
318 $(CC) -o gostsum gostsum.c gost89.c gosthash.c
319 where $(CC) is name of your C compiler.
320
321 Implementations of GOST R 34.10-xx, including VKO algorithms heavily
322 depends on OpenSSL BIGNUM and Elliptic Curve libraries.
323
324