js331zc/MastersThesis
1
0
Fork 0
Code Issues Pull Requests Projects Releases Wiki Activity
e4347bf8e1
MastersThesis/README.md

11 KiB
Raw Blame History

MastersThesis

Open quantum safe OpenSSL 1.1.1t

🔴 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

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

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

References

Open quantum safe OpenSSL 1.1.1t

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:
🔳 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:
🔳 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
    ✅ 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"

🔳 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 <sys/socket.h>
  • 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

MIRACL core

libsodium

WinLibs

Rust Cargo

Python

Linux rust client Win rust client Linux C++ client Win C++ client Win OpenSSL client Linux OpenSSL client OpenSSL client (Docker)
Linux Rust server Y Y Y Y Y(2) Y(2)
Win Rust server Y(1) Y Y(1) Y Y(2) Y(2)
OpenSSL server Y(3) Y(3) Y Y(1) Y Y
OpenSSL server (Docker)
OpenSSL server (OQS-provider) 
Y(1)
Hostname NOT found in certificate
Handshake Failed
Alert sent to Server - Bad Certificate

Y(2)
Typical setting (not PQ)
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:

Y(3)
Openssl 3.0.10
Typical setting (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