# MastersThesis ## Open quantum safe OpenSSL 1.1.1t :red_circle: OpenSSL 1.1.1 End of life - https://www.openssl.org/blog/blog/2023/09/11/eol-111/ ## Building ### LINUX - testované na Ubuntu 20.04.5 **1. Inštalácia potrebných nástrojov** ```sudo apt install cmake gcc libtool libssl-dev make ninja-build git -y``` **2. Stiahnutie Open Quantum Safe OpenSSL repozitáru** ```git clone --branch OQS-OpenSSL_1_1_1-stable https://github.com/open-quantum-safe/openssl.git``` **3. Stiahnutie a inštalácia liboqs** ``` git clone --branch main https://github.com/open-quantum-safe/liboqs.git cd liboqs mkdir build && cd build cmake -GNinja -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=../../openssl/oqs .. ninja ninja install ``` **4. Build QS OpenSSL fork** ``` cd ./openssl ./Configure no-shared linux-x86_64 -DOQS_DEFAULT_GROUPS=\"kyber1024:p521_kyber1024:kyber90s1024:p521_kyber90s1024\" -lm make -j 1 sudo make install ``` - prepínač `-DOQS_DEFAULT_GROUPS` umožňuje meniť key exchange algoritmy, ktoré bude server podporovať - zoznam všetkých podporovaných algoritmov - https://github.com/open-quantum-safe/openssl#key-exchange **5. Vytvorenie CA kľúča a certifikátu** - v tomto príklade je *p256_dilithium2* hybridný algoritmus *dilithium2* s použitím P256 ECDH krivkou ``` cd ./openssl/apps ./openssl req -x509 -new -newkey p256_dilithium2 -keyout p256_dilithium2_CA.key -out p256_dilithium2_CA.crt -nodes -subj "/CN=oqstest CA" -days 365 -config ./openssl.cnf ``` **6. Vygenerovanie privátneho kľúča pre server** ``` ./openssl req -new -newkey p256_dilithium2 -keyout p256_dilithium2_srv.key -out p256_dilithium2_srv.csr -nodes -subj "/CN=localhost" -config ./openssl.cnf ``` **7. Vygenerovanie certifikátu s CA podpisom pre server** ``` ./openssl x509 -req -in p256_dilithium2_srv.csr -out p256_dilithium2_srv.crt -CA p256_dilithium2_CA.crt -CAkey p256_dilithium2_CA.key -CAcreateserial -days 365 ``` **8. Spustenie serveru a klienta** - oba programy je potrebné spustiť v samostatných oknách terminálu ``` ./openssl s_server -cert p256_dilithium2_srv.crt -key p256_dilithium2_srv.key -www -tls1_3 ./openssl s_client -groups kyber1024 -CAfile p256_dilithium2_CA.crt -connect localhost ``` ### WINDOWS - testované na Windows 10.0.19043 **1. Príprava prostredia** Perl - stiahnutie Perl-u strawberry-perl-5.32.1.1-64bit zo stránky https://strawberryperl.com/ Cmake - stihnutie CMake-u cmake-3.26.3-windows-x86_64 zo stránky https://cmake.org/download/ NMAKE - stiahnutie a inštalácia nástrojov Build Tools for Visual Studio 2022 zo stránky https://visualstudio.microsoft.com/downloads/ Pridanie premenných prostredia: ``` D:\Strawberry\perl\bin D:\Program Files\CMake\bin D:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2022\BuildTools\VC\Tools\MSVC\14.35.32215\bin\Hostx86\x86\nmake.exe ``` pozn. v našom prípade premenná nepomohla a bolo nutné ich nekonfigurovať manuálne v Powershelli príkazmi: ``` $env:path += ";D:\Program Files\cmake\bin" $env:path += ";d:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2022\BuildTools\VC\Tools\MSVC\14.35.32215\bin\Hostx86\x86\" ``` Pre správnu funkciu NMAKE je nutné spustiť súbor vcvarsall.bat
V našom prípade sa tento súbor nachádzal na adrese `d:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2022\BuildTools\VC\Auxiliary\Build\` **2. Stiahnutie OpenSSL, Open Quantum Safe OpenSSL repozitáru a liboqs** OpenSSL - stiahnutie OpenSSL 1.1.1t zo stránky - https://www.openssl.org/source/
Stiahnutý súbor sme extrahovali do priečinka ProgramFiles a premenovali sme ho na openssl OpenSSL OQS - stiahnutie OQS OpenSSL repozitáru z GITu - https://github.com/open-quantum-safe/openssl/tree/OQS-OpenSSL_1_1_1-stable
Presun stiahnutých súborov do openssl priečinku Liboqs - stiahnutie súborov z GITu - https://github.com/open-quantum-safe/liboqs **3. Príprava liboqs** - v prípade chyby prístupu pri príkaze cmake alebo ninja je potrebné spustiť PowerShell ako administrátor - v našom prípade sme použili Administrator Developer PowerShell for VS 2022 ``` cd liboqs mkdir build cd build cmake -GNinja -DCMAKE_INSTALL_PREFIX='D:\Program Files\openssl\openssl-OQS-OpenSSL_1_1_1-stable\oqs' .. ninja ninja install ``` **4. Build QS OpenSSL fork** ``` cd ./openssl perl Configure VC-WIN64A no-shared nmake ``` pozn. chyba spôsobená chýbajúcim nalinkovaním Perlu a NMAKE-u (vyriešené spustením súboru vcvarsall.bat) ![err-code](https://ctrlv.sk/shots/2023/05/09/QHGf.png) **5. Príprava certifikátu, kľúčov a spustenie programov** Generovanie certifikátu, kľúčov a spustenie programov je rovnaké ako na platforme UNIX - viď. bod 5-8
Výsledok je rovnaký ![final-result](https://ctrlv.sk/shots/2023/05/10/SzvJ.png) ## References [Open quantum safe OpenSSL 1.1.1t](https://github.com/open-quantum-safe/openssl) --------------------------------------------------------------------------------------------- ## TIIGER TLS ## Building ### LINUX Systémové a softvérové špecifikácie:
- Ubuntu 20.04.6 LTS (GNU/Linux 5.4.72-microsoft-standard-WSL2 x86_64) - gcc version 9.4.0 (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.2) - GNU Make 4.2.1 built for x86_64-pc-linux-gnu - Rust version 1.72.1 (d5c2e9c34 2023-09-13) [update na 1.73.0 (cc66ad468 2023-10-03)] - MIRACL core v4.1 - Python 3.8.10 - libsodium 1.0.19 ## Server ```curl https://sh.rustup.rs -sSf | sh``` - inštalácia potrebných nástrojov na kompiláciu kódu v jazyku Rust ``` sudo apt install python3 git clone https://github.com/miracl/core.git cd core/rust python3 config64.py test cd ../.. ``` - inštalácia pythonu (ak sa ešte nenechádza v systéme), stiahnutie a auto-build MIRACL knižnice ``` git clone https://github.com/Crypto-TII/TLS1.3.git cd TLS1.3/rust/server nano Cargo.toml ``` - stiahnutie TIIGER TLS knižnice - v súbore Cargo.toml je nutné správne nalinkovať cestu k zložke *mcore*, ktorá vznikla auto-buildom MIRACL knižnice v predošlom kroku ``` cargo build cargo run ``` - príkazy na kompiláciu serveru a jeho následné spustenie - server je defaultne prístupný cez webový prehliadač na adrese https://127.0.0.1:4433; pripojenie vytvoreným klientom je popísané nižšie TODO:
:white_square_button: doplniť popis pre zmenu podporovaných certifikátov ## Klient ``` sudo apt install python3 git clone https://github.com/miracl/core.git *// môžeme preskočiť ak už máme python3 a miracl* cd core/cpp python3 config64.py test cd ../.. ``` - auto-build MIRACL knižnice pre jazyk C++ ``` wget https://download.libsodium.org/libsodium/releases/LATEST.tar.gz tar xvf LATEST.tar.gz cd libsodium-stable/ ./configure make && make check sudo make install ``` - stiahnutie a inštalácia knižnice libsodium ``` git clone https://github.com/Crypto-TII/TLS1.3.git cd TLS1.3/cpp mkdir -p sal/miracl/includes cp /core/cpp/core.a sal/miracl cp /core/cpp/*.h sal/miracl/includes ``` ``` cmake -DSAL=MIRACL_SODIUM -D CMAKE_CXX_COMPILER=/usr/bin/gcc cd CMakeFiles/client.dir nano link.txt ``` - na koniec riadku za prepínač *-lsodium* pridáme prepínač *-lstdc++* ``` cd ../.. make ./client ``` TODO:
:white_square_button: doplniť popis funkcií podporovaných klientom ### WINDOWS Systémové a softvérové špecifikácie:
- Microsoft Windows 10 Home, build 10.0.19045 - gcc version 13.2.0 (MinGW-W64 x86_64-ucrt-posix-seh, built by Brecht Sanders) - Rust version 1.73.0 - Python 3.10.8 ## Server https://www.python.org/downloads/windows/ - stiahnutie a inštalácia pythonu pre Windows - PATH je možné nastaviť priamo pri inštalácii (inak je nutné nastaviť ju manuálne) - Python3 je tiež možné záskať z Microsoft Storu https://github.com/miracl/core/archive/refs/heads/master.zip - stiahnutie MIRACL knižnice (identická s verziou pre Linux, vrátane konfigurácie) https://win.rustup.rs/ - stiahnutie .exe súboru na rýchlu inštaláciu Rustu a ďalších nástrojov ``` cd core/rust python config64.py test cd ../.. ``` - auto-build MIRACL knižnice prostredníctvom python scriptu ``` cd .\TLS1.3\rust\server\ notepad.exe .\Cargo.toml ``` - v súbore Cargo.toml je nutné správne nalinkovať cestu k zložke *mcore*, ktorá vznikla auto-buildom MIRACL knižnice v predošlom kroku ``` cargo build cargo run ``` - príkazy na kompiláciu serveru a jeho následné spustenie - správne spustenie serveru môžeme overiť na adrese https://127.0.0.1:4433 ## Client ``` cd core\cpp python config64.py test cd ../.. ``` - https://download.libsodium.org/libsodium/releases/libsodium-1.0.19-stable-mingw.tar.gz
:white_check_mark: doplniť postup linkovania knižnice s prekladačom gcc - nájdeme miesto, kde sme uložili knižnicu WinLibs a prejdeme do zložky */mingw64/lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/11.2.0/* - do tejto zložky skopírujeme súbor libsodium.a zo stiahnutého balíka knižnice libsodium */libsodium-1.0.19-stable-mingw.tar/libsodium-win64/lib/* - následne skopírujeme celý obsah */libsodium-1.0.19-stable-mingw.tar/libsodium-win64/include/* do zložky */mingw64/lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/11.2.0/include/* ``` cd TLS1.3/cpp mkdir -p sal/miracl/includes cp /core/cpp/core.a sal/miracl cp /core/cpp/*.h sal/miracl/includes ``` ``` cmake -DSAL=MIRACL_SODIUM -D CMAKE_CXX_COMPILER=D:/mingw64/bin/gcc.exe -G "Unix Makefiles" ``` :white_square_button: doplniť úpravy v súboroch tls_sockets.h a tls_sockets.cpp - tls_sockets.h:22:10: fatal error: sys/socket.h: No such file or directory #include - tls_sockets.cpp:31:47: error: cannot convert 'timeval*' to 'const char*' setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &timeout, sizeof(timeout)); ``` cd CMakeFiles/client.dir ``` - do súboru *linkLibs.rsp* pridáme prepínače *-lws2_32* a *-lstdc++* ``` cd ../.. make ``` ## References [Open quantum safe OpenSSL 1.1.1t](https://github.com/Crypto-TII/TLS1.3) [MIRACL core](https://github.com/miracl/core) [libsodium](https://github.com/jedisct1/libsodium) [WinLibs](https://winlibs.com/) [Rust Cargo](https://doc.rust-lang.org/cargo/index.html) [Python](https://www.python.org/) ## | | Linux rust client| Win rust client | Linux C++ client| Win C++ client | OpenSSL client (Docker) | Win OpenSSL client | Linux OpenSSL client | |-------------------|--------------------|------------------|-------------------|-------------------|---------------------------| | Linux Rust server | Y | Y | Y | N | | |Win Rust server | Y* | Y | Y* | N | | |OpenSSL server (Docker)| | | | | | |OpenSSL server | | | | | | |OpenSSL server (OQS-provider)| | | | | | ``` Y* Hostname NOT found in certificate Handshake Failed Alert sent to Server - Bad Certificate ``` ``` linux rust server - typical (not PQ) open ssl (linux + win) Signature Algorithm is RSA_PSS_RSAE_SHA256 FULL handshake succeeded Sending Resumption Ticket Waiting for Client input TIME_OUT ssl3_read_n:unexpected eof while reading:ssl/record/rec_layer_s3.c:303: ``` ``` openssl 3.0.10 linux rust client win + linux - typical (not PQ) Handshake Failed Missing Extension Resumption Ticket not found or invalid Attempting Full Handshake Key Exchange Group is X25519 Self-signed Certificate allowed Signature Algorithm is RSA_PSS_RSAE_SHA256 Server Cert Verification OK - localhost FULL Handshake succeeded SSL routines:final_sig_algs:missing sigalgs extension:ssl/statem/extensions.c:1284 ```