MastersThesis/OpenSSL & oqsprovider/README.md

# OpenSSL & liboqs & oqsprovider

## About
Tento priečinok obsahuje detailný postup inštalácie potrebných knižníc na sprístupnenie PQ algoritmov v OpenSSL 3.2 a vzorové aplikácie klienta a serveru, ktoré využívajú PQ algoritmy pri štandardnej TCP/IP komunikácii s využitím protokolu TLS 1.3.

## Building
Inštalované a testované na:
|     Platform    |             OS            |                     compiler                    | cmake | ninja |
|:-----------------:|:---------------------------:|:------------------------------------------------:|:-------:|:-------:|
|      Linux      |     Ubuntu 22.04.3 LTS <br> (GNU/Linux 5.15.133.1-microsoft-standard-WSL2 x86_64)  |    gcc version 11.4.0 <br> (Ubuntu 11.4.0-1ubuntu1~22.04)   | version 1.10.1 | version 3.22.1 |
|     Windows     |     Windows 10.0.22631   | gcc version 14.0.0 20240107 (experimental) <br> (MinGW-W64 x86_64-msvcrt-posix-seh) | version 1.11.1 | version 3.28.1 |

### :exclamation: **OpenSSL 3.2 je minimálna verzia OpenSSL, ktorá umožňuje využívať PQ algoritmy pri komunikácii** :exclamation:

### LINUX
#### OpenSSL 3.2
```
sudo apt install build-essential checkinstall -y

git clone https://github.com/openssl/openssl.git

https://github.com/openssl/openssl/releases/download/openssl-3.2.0/openssl-3.2.0.tar.gz
tar -xvf openssl-3.2.0.tar.gz
cd openssl-3.2.0
./Configure
make
sudo make install

export PATH="/usr/local:$PATH"
export LD_LIBRARY_PATH="/usr/local/lib64:$PATH"

cd /etc/ld.so.conf.d/
sudo touch openssl-3.2.0.conf
echo "/usr/local/lib64" | sudo tee -a openssl-3.2.0.conf
sudo ldconfig -v
```

#### LIBOQS
```
sudo apt install astyle cmake ninja-build libssl-dev python3-pytest python3-pytest-xdist unzip xsltproc doxygen graphviz python3-yaml valgrind -y
git clone https://github.com/open-quantum-safe/liboqs.git
cd liboqs/
mkdir build && cd build

cmake -GNinja .. -DBUILD_SHARED_LIBS=ON -DOPENSSL_ROOT_DIR=/usr/local/lib64 -DOQS_ALGS_ENABLED=ALL
ninja
sudo ninja install

cd /etc/ld.so.conf.d/
sudo touch liboqs.conf
echo "/usr/local/lib" | sudo tee -a liboqs.conf
sudo ldconfig -v
```

#### OQS PROVIDER
```
git clone https://github.com/open-quantum-safe/oqs-provider.git
cd oqs-provider
cmake -S . -B _build -DOPENSSL_ROOT_DIR=/usr/local/lib64 -Dliboqs_DIR=/usr/local -DBUILD_SHARED_LIBS=ON
cmake --build _build
sudo cmake --install _build
```


```
cd /usr/local/ssl/
sudo nano openssl.cnf
```

- po inštalácii pridáme do konfiguračného súboru *openssl.cnf* modul, ktorý permanentne aktivuje OQS provider a jeho funkcie pri používani OpenSSL 
- `Note: Be sure to always activate the "default" provider`
- v prípade potreby je možné konfiguračný súbor nahradiť súborom z tohto priečinku
```
[provider_sect]
default = default_sect
oqsprovider = oqsprovider_sect
[oqsprovider_sect]
activate = 1
```

- overiť funkčnosť knižníc môžeme príkazom `openssl list -providers`, ktorý by nám mal vrátiť výsledok:
```
Providers:
  default
    name: OpenSSL Default Provider
    version: 3.2.0
    status: active
  oqsprovider
    name: OpenSSL OQS Provider
    version: 0.5.4-dev
    status: active
```

### WINDOWS

#### WinLibs gcc
- zo stránky [WinLibs GCC](https://winlibs.com) stiahneme .zip archív, rozbalíme ho a skopírujeme celú zložku na nami určené miesto
- prejdeme do *Settings-System-Advanced system settings-Environment Variables-System variables-Path-Edit* a pridáme cestu k priečinku s prekladačom, napríklad: `D:\mingw64\bin\`
- nastaviť cestu k prekladaču môžeme aj úpravou premennej v príkazovom riadku príkazom `SET PATH=\path\;%PATH%`, napríklad `SET PATH=D:\mingw64\bin\;%PATH%`
- v priečinku /bin/ sa nachádza aplikácia *mingw32-make.exe*, ktorú si pre jednoduchšie používanie premenujeme na *make.exe*

#### CMake
- zo stránky [CMake](https://cmake.org/download/) v sekcii *Binary distributions stiahneme* Windows x64 ZIP súbor, ktorý rozbalíme na nami určené miesto
- prejdeme do *Settings-System-Advanced system settings-Environment Variables-System variables-Path-Edit* a pridáme cestu k */bin/* priečinku, napríklad: D:\cmake-3.28.1-windows-x86_64\bin\`
- nastaviť cestu k súborom môžeme aj príkazom `SET PATH`, napríklad `SET PATH=D:\cmake-3.28.1-windows-x86_64\bin\;%PATH%`


#### OpenSSL (FireDaemon OpenSSL)
- v našom prípade sme využívali predkompilovanú verziu OpenSSL zo stránky [FireDaemon OpenSSL](https://kb.firedaemon.com/support/solutions/articles/4000121705)
- stiahneme .zip archív, rozbalíme ho a priečinky *x64* a *ssl* skopírujeme na nami vybrané miesto
- prejdeme do priečinku *ssl* a súbor *openssl.cnf* skopírujeme do priečinku vyššie (k predošlým priečinkom *x64* a *ssl*)
- nastavíme cestu k aplikácii OpenSSL a konfiguračnému súboru prostredníctvom konzolových príkazov: 
```
set OPENSSL_HOME=C:\Program Files\Common Files\FireDaemon SSL 3
set OPENSSL_CONF=%OPENSSL_HOME%\ssl\openssl.cnf
set PATH=%OPENSSL_HOME%\bin;%PATH%
```
- z priečinku */bin/* skopírujeme súbory *libssl.lib* a *libcrypto.lib* do */lib/* priečinku nášho prekladača, v našom prípade teda do `D:\mingw64\lib\`

#### LIBOQS
- stiahneme .zip súbor knižnice liboqs z oficiálneho GITu - [liboqs](https://github.com/open-quantum-safe/liboqs)
- stiahnutý súbor rozbalíme na nami zvolené miesto
- následne knižnicu nainštalujeme týmito príkazmi:
```
cd liboqs-main
mkdir build
cd build
cmake -GNinja .. -DOPENSSL_ROOT_DIR='C:\Program Files\Common Files\FireDaemon SSL 3\bin\' -DOQS_ALGS_ENABLED=ALL -DCMAKE_C_LINK_LIBRARY_FLAG="-lssl -lcrypto"
ninja
ninja install
```
Poznámka: premennú `OPENSSL_ROOT_DIR` je potrebné definovať ak sme OpenSSL umiestnili na iný disk než na aký inštalujeme liboqs, cmake nás informuje či bola manuálne nastavená premenná ignorovaná

Poznámka2: vo vygenerovanom súbore *cmake_install.cmake* sa nachádza premenná `set(CMAKE_INSTALL_PREFIX)`, ktorá umožňuje zmeniť miesto inštalácie celej knižnice

Poznámka3: podľa nastavení systému môžu byť potrebné na vykonanie príkazu `ninja install` administrátorské práva

#### OQS-PROVIDER
- stiahneme .zip súbor knižnice oqs-provider z oficiálneho GITu - [oqsprovider](https://github.com/open-quantum-safe/oqs-provider)
- stiahnutý súbor rozbalíme na nami vybrané miesto
- v súbore *CMakeLists.txt* pridáme na riadok 90 a 91 pred funkcie *enable_testing()* a *add_subdirectory(test)* symbol `#`, ktorým zakomentujeme a nezrealizujeme kompiláciu testov - pri kompilácii testu *oqs_test_tlssig.c* by nám vyskočila chyba, ktorá by spôsobila, že by celá kompilácia knižnice spadla
```
cmake -GNinja -DOPENSSL_ROOT_DIR="C:\Program Files\Common Files\FireDaemon SSL 3" -Dliboqs_DIR=d:\liboqs\lib\cmake\liboqs\ -S . -B _build -DBUILD_SHARED_LIBS=OFF
cd _build
ninja
ninja install
```
Poznámka: premennú *OPENSSL_ROOT_DIR* je potrebné definovať ak sme OpenSSL umiestnili na iný disk než na aký inštalujeme liboqs, cmake nás informuje či bola manuálne nastavená premenná ignorovaná

Poznámka2: cmake nás môže upozorniť na to, že nenašiel v našom systéme knižnicu liboqs, čo sa môže stať, ak sme pri inštalácii knižnice liboqs zmenili premennú CMAKE_INSTALL_PREFIX. cmake nás upozorní na to, že premenná `liboqs_DIR` musí obsahovať cestu k súboru *liboqsTargets.cmake*

Poznámka3: chybu v teste *oqs_test_tlssig.c* môžeme opraviť aj doplnením podmienenej kompilácie pre MINGW64 kompilátor a úpravou problematickej definície funkcie *mkdir*, z ktorej odstránime druhý argument

- po inštalácii všetkých knižníc pridáme do konfiguračného súboru *openssl.cnf* modul, ktorý permanentne aktivuje OQS provider a jeho funkcie pri používani OpenSSL 
- `Note: Be sure to always activate the "default" provider`
- v prípade potreby je možné konfiguračný súbor nahradiť súborom z tohto priečinku
```
[provider_sect]
default = default_sect
oqsprovider = oqsprovider_sect
[oqsprovider_sect]
activate = 1
```

- overiť funkčnosť knižníc môžeme príkazom `openssl list -providers`, ktorý by nám mal vrátiť výsledok:
```
Providers:
  default
    name: OpenSSL Default Provider
    version: 3.2.0
    status: active
  oqsprovider
    name: OpenSSL OQS Provider
    version: 0.5.4-dev
    status: active
```

## References
[OpenSSL](https://github.com/openssl/openssl)

[liboqs](https://github.com/open-quantum-safe/liboqs)

[oqsprovider](https://github.com/open-quantum-safe/oqs-provider)

[WinLibs GCC](https://winlibs.com)

[CMake](https://cmake.org/)

[FireDaemon OpenSSL](https://kb.firedaemon.com/support/solutions/articles/4000121705)