PGPSDK - легкий путь к шифрованию

Previous  Top  Next

    
 

Автор: Евгений Дадыков

 

Иногда бывает нужно прикрутить к своей программе какое-нибудь шифрование. Для этих целей разработаны кучи алгоритмов шифрования, дешифрования, электронной подписи и т.п., основанных на различных математических аппаратах. Мало того – необходимо реализовать этот алгоритм. Но мы как кульные программеры не будем этого делать – а возьмем готовую библиотеку PGPsdk. Я не буду повторять классиков [2], что для реальных приложений использовать самодельные шифры не рекомендуется, если вы не являетесь экспертом и не уверены на 100 процентов в том, что делаете. Отговаривать же Вас от разработки собственных шифров или реализации какого-либо стандарта тоже не суть этой статьи, здесь пойдет речь о том, как быстро и правильно реализовать в своих приложениях защиту от посторонних глаз и, самое главное - не обмануться.

 

В моем приложении уже использовалось шифрование от PGP, ДОСовская, работало через командные файлы (*.bat), что явилось весомым аргументом для выбора средства шифрования, все работало, но меня это не устраивало – ДОСовская версия PGP (5.0) затрудняло инсталляцию программы, поддержку и не имеет некоторых полезных вещей, нужных для расширения системы в будущем. Еще чем привлекала PGP – бесплатная для некоммерческих программ, генерация произвольного количества ключей и то что пакет PGP очень популярен и им пользуются большое количество людей, и Вам легко будет решить проблему защиты информации от посторонних глаз в своих приложениях и по моему защита с помощью PGP дает большое преимущество.

 

Небольшая справка по PGP:

 

Pretty Good Privacy (PGP) выпущено фирмой Phil's Pretty Good Software и является криптографической системой с высокой степенью секретности для операционных систем MS-DOS, Unix, VAX/VMS и других. PGP позволяет пользователям обмениваться файлами или сообщениями с использованием функций секретности, установлением подлинности, и высокой степенью удобства. Секретность означает, что прочесть сообщение сможет только тот, кому оно адресовано. Установление подлинности позволяет установить, что сообщение, полученное от какого-либо человека было послано именно им. Нет необходимости использовать секретные каналы связи, что делает PGP простым в использовании программным обеспечением. Это связано с тем, что PGP базируется на мощной новой технологии, которая называется шифрованием с "открытым ключом".

 

Поддерживаемые алгоритмы

 

Deiffie-Hellman

CAST

IDEA

3DES

DSS

MD5

SHA1

RIPEMD-160

 

Реализуемые функции

Шифрование и аунтефикация (с использованием перечисленных алгоритмов);

Управление ключами (создание, сертификация, добавление/удаление из связки, проверка действительности, определения уровня надежности);

Интерфейс с сервером открытых ключей (запрос, подгрузка, удаление и отзыв ключа с удаленного сервера);

Случайные числа (генерация криптографически стойких псевдослучайных чисел и случайных чисел, базируясь на внешних источниках);

Поддержка PGP/MIME;

Вспомогательные функции.

Обзор существующих библиотек

 

Первое что я сделал – сходил на torry.ru и был удивлен обилием библиотек и функций для разного рода шифрования. Функциональность их я проверять не стал, а остановился на PGP-пишных компонентах.

 

PGPComp - ДОСовская, работает по принципу запуска внешнего exe-файла, сразу отпала по той причине - что нужно будет устанавливать MSDOS версию PGP (Кроме того библиотека только под 1 и 2 Delphi). Вспомнил что в моей любимой почтовой программе The Bat встроена поддержка PGP, зашел на их сайт - скачал библиотеку dklib.dll, любезно предоставленную ими, но почему то у меня не один из примеров не пошел, а за отсутствием исходников, я не мог понять почему. Пробовал обраться к автору - в ответ тишина, уже больше года не отвечает он. А неплохая библиотека, по крайней мере по тому что написано в документации присутствует тот необходимый минимум функций для шифрования-дешифрования, проверки ключа и сама библиотека весит не очень много – 184'832 Байт.

 

Т.е. меня не устроили эти библиотеки и я пошел на http://www.pgpi.org, в поисках истины. Нашел там упоминание про библиотеку для разработчиков – PGPsdk.

 

Собственно сам PGPsdk

 

28 октября 1997 г. PGP, Inc. объявила о поставке PGPsdk сторонним производителям программного обеспечения. PGPsdk - это средство разработки для программистов на С, позволяющее разработчикам программного обеспечения встраивать в него стойкие криптографические функции. Можно сказать что в PGPsdk реализованы все функции пакета PGP, мало того - версия PGP начиная с 5.0 хранит криптографические функции в динамических библиотеках – dll (о том насколько это не безопасно – вопрос к Крису Касперски, я лишь скажу что насколько я силен в математике).

 

PGPsdk - это динамическая библиотека, состоящая из трех файлов [табл. 1], поддерживающая базовые алгоритмы криптования (перечислены выше), гибкое управление ключами, сетевой интерфейс и др. (можно использовать одну библиотеку - PGP_sdk.dll, если Вы не будите использовать фирменный интерфейс пользователя от NAI и сетевую библиотеку).

 

Установка

 

Скачайте архив с PGPsdk [9], на момент написания статьи доступна версия 1.7.2 (должен заметить что архив занимает 3 с лишним мегабайт), необходимо его разархивировать и из каталога \Libraries\DLL\Release взять следующие файлы - табл. 1

 

Табл.1

PGP_SDK.dll для криптования, управление ключами и т.д.

PGPsdkUI.dll (UI= user interface) интерфейсные штучки, если Вам нужно будет только шифровать/расшифровывать, то этот файл необязателен. Но очень полезен для ввода пароля, выбора получателей сообщений, генерации ключей и другое.

PGPsdkNL.dll (NL= network library) сетевая библиотека для работы с сервером ключей или для transport layer security. Ее мы рассматривать не будем, но в ближайшем будущем я попытаюсь ее описать.

 

Собственно распространять Вам приложение придется с этими файлами, подложить их необходимо или в системный каталог WINDOWS или в каталог вместе с приложением - механизм стандартный как и для всех dll, главное чтоб библиотеку было видно Вашему приложению.

 

Переходим к делу.

 

Для работы система предоставляет ряд низкоуровневых PGP API (Application Programmig Interface) функций. Заголовки (хеадеры, описания) этих функций поставляются вместе с пакетом на Ц и лежат в каталоге Headers. Если Вы как и я пишите на Delphi, можете сами сконвертировать их, а можете взять готовые тут [10]. Это проект по переводу Ц-ных хеадеров на любимый мною язык программирования. Занимается всем этим делом Стивен Хейлер (Steven R. Heller ).

 

Описатели переведены на Delphi по принципу как это сделано для Ц - разбросаны на кучи модулей (листинг 1). Все названия модулей аналогичны Ц-ным заголовкам, за исключением pgpEncode - переименовано в pgpEncodePas, из-за особенностей объявления в Delphi (нельзя чтоб имя процедуры совпадало с названием модуля).

 

Листинг 1. Объявление используемых библиотек.

 

Code:

uses

// PGPsdk

pgpEncodePas, pgpOptionList, pgpBase, pgpPubTypes,

pgpUtilities, pgpKeys, pgpErrors,

// always last

pgpSdk;

 

 

Единственная трудность, которая возникает на пути включения криптования в Ваше приложение - это использование слишком уж низкоуровневых PGP API функций. Для того что бы сделать какую-нибудь операцию - будь то подсчет публичных ключей в связке или просто зашифровать файл - необходимо создавать контекст, указать где находятся ключи, создать фильтр ключей, подготовить файловые дескрипторы, если с памятью - выделить ее (в случае шифрования-/-расшифрования), затем все это в обратном порядке освободить (если контекст неправильно освобождается - файлы с резервными ключиками не удалятся). И все это при том что в системном каталоге WINDOWS создается файл, в котором содержится информация где находятся файлы с публичными и секретными ключами (о нем будет подробно сказано ниже). Для сравнения работы через PGP API предоставлен листинг2.

 

Листинг 2. Пример использования PGPsdk через PGP API

 

Code:

var

context: pPGPContext;

keyFileRef: pPGPKeySet;

defaultKeyRing: pPGPKeySet;

foundUserKeys: pPGPKeySet;

filter: pPGPFilter;

countKeys: PGPUInt32;

keyFileName: PChar;

userID: PChar;

inFileRef,

   outFileRef: pPGPFileSpec;

inFileName,

   outFileName: PChar;

begin

// Init от C++

context := nil;

keyFileName := 'pubring.pgp';

userID := '';

inFileName := 'myInFile.txt';

outFileName := 'myOutFile.txt.asc';

 

// Begin

PGPCheckResult('sdkInit', PGPsdkInit);

 

PGPCheckResult('PGPNewContext',

   PGPNewContext(

   kPGPsdkAPIVersion,

   context

   ));

 

PGPCheckResult('PGPNewFileSpecFromFullPath',

   PGPNewFileSpecFromFullPath(

   context,

   keyFileName,

   keyFileRef

   ));

 

PGPCheckResult('PGPOpenKeyRing',

   PGPOpenKeyRing(

   context,

   kPGPKeyRingOpenFlags_None,

   keyFileRef,

   defaultKeyRing

   ));

 

PGPCheckResult('PGPNewUserIDStringFilter',

   PGPNewUserIDStringFilter(context, userID, kPGPMatchSubString, filter));

 

PGPCheckResult('PGPFilterKeySet',

   PGPFilterKeySet(defaultKeyRing, filter, foundUserKeys));

 

// Открываем файловые манипуляторы

PGPCheckResult('PGPNewFileSpecFromFullPath',

   PGPNewFileSpecFromFullPath(context, inFileName, inFileRef));

 

PGPCheckResult('PGPNewFileSpecFromFullPath',

   PGPNewFileSpecFromFullPath(context, outFileName, outFileRef));

 

//

// А вот здесь уже идет кодирование.

//

PGPCheckResult('PGPEncode',

   PGPEncode(

   context,

   [

   PGPOEncryptToKeySet(context, foundUserKeys),

     PGPOInputFile(context, inFileRef),

     PGPOOutputFile(context, outFileRef),

     PGPOArmorOutput(context, 1),

     PGPOCommentString(context, PChar('Comments')),

     PGPOVersionString(context,

       PChar('Version 5.0 assembly by Evgeny Dadgoff')),

     PGPOLastOption(context)

     ]

     ));

 

//

// Освобождаем занимаемые ресурсы и контекст PGP

//

if (inFileRef <> nil) then

   PGPFreeFileSpec(inFileRef);

if (outFileRef <> nil) then

   PGPFreeFileSpec(outFileRef);

if (filter <> nil) then

   PGPFreeFilter(filter);

if (foundUserKeys <> nil) then

   PGPFreeKeySet(foundUserKeys);

if (defaultKeyRing <> nil) then

   PGPFreeKeySet(defaultKeyRing);

if (keyFileRef <> nil) then

   PGPFreeKeySet(keyFileRef);

if (context <> nil) then

   PGPFreeContext(context);

PGPsdkCleanup;

end;

 

Здесь реализован пример из [9] со страницы 39. Функция PGPCheckResult позаимствована у Стивена из его примеров - принимает два параметра - строковую и код выполнения функции PGP API, если была ошибка - генерируется исключение и на экран выводится описание ошибки с именем функции (Очень помогает для ловли ошибок, а при вызове dll-библиотеки, тем более написанной на другом языке – помогает избавиться от Access violation).

 

Листинг 3. Функция PGPCheckResult.

 

Code:

procedure PGPCheckResult(const ErrorContext: shortstring; const TheError:

PGPError);

var

s: array[0..1024] of Char;

begin

if (TheError <> kPGPError_NoError) then

begin

   PGPGetErrorString(TheError, 1024, s);

   if (PGPGetErrorString(TheError, 1024, s) = kPGPError_NoError) then

     raise exception.create(ErrorContext + ' [' + IntToStr(theError) + '] : ' +

       StrPas(s))

   else

     raise exception.create(ErrorContext +

       ': Error retrieving error description');

end;

end;

 

 

Там же у Стивена я нашел еще один проект - написанная на Delphi библиотека для VB, проект под названием SimplePGP (SPGP). Дело в том, что VB не может использовать библиотеку PGPsdk из-за ограничения импортирования библиотек dll [9, раздел FAQ]. Сам Стивен предложил мне добавить к проекту еще одну dll, тем самым забыть про PGP API, и использовать облегченную модель вызова функций криптований.

 

Сам интерфейс к доступу функциям выполнен не плохо, продуманно и вызов их не должен вызвать затруднений у Вас.

 

Открыв ее я подумал - а не убрать ли мне все эти "stdcall;export;" и просто присоединить библиотеку к ехе-файлу (ну не устраивает меня хитросплетение dll). Сказано сделано.

 

Итак, поехали!

 

Создадим подкаталог для объявления функций PGPsdk, скопировав туда файлики DELPHI PGP API - pgp*.pas и spgp*.pas. Удалим в файлах spgp*.pas - "stdcall;export;"(уже полученные в итоге заголовочные файлы можно взять тут [12]). Теперь к Вашему проекту нужно приписать использование библиотек (это там где uses):

 

 

Code:

uses

// PGPsdk

pgpEncodePas, pgpOptionList, pgpBase, pgpPubTypes,

pgpUtilities, pgpKeys, pgpErrors,

// SPGP

spgpGlobals, spgpEncrypt, spgpKeyUtil, spgpUtil, spgpKeyMan,

spgpPreferences, spgpKeyProp, spgpKeyIO, spgpKeyGen, spgpMisc,

spgpUIDialogs,

// always last

pgpSdk;

 

 

Можно использовать только необходимые модули.

 

Первое что мы попробуем сделать - это зашифровать и подписать произвольный файл и получить зашифрованный в текстовом виде (ASC). Здесь следует отметить что PGPsdk может работать не только с файлами, но и с памятью, а также комбинировать - память - файл, файл - память.

 

Code:

PGPCheckResult

(

'Ошибка при шифровании файла',

spgpencodefile(

PChar(edtFileIn.Text),

PChar(edtFileOut.Text),

1, // Encrypt.Value

1, // Sign.Value

kPGPHashAlgorithm_MD5,

0,

kPGPCipherAlgorithm_CAST5,

1,

0,

0,

'Steven R. Heller', // Кто может расшифровать

'Evgeny Dadgoff', // Чем подписывать

'MyPassPhrase', // Хех, это пароль

'',

PChar(edtComment.Text)

)

);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравним что получится если переделать пример [9,стр. 18] на Delphi - на чистом API.

 

Лично для меня проще было использовать spgp-модель чем тяжелые PGPAPI вызовы.

 

Про преференс

 

Для работы библиотеке необходимо знать где лежат файлы с ключиками (pubring.prk и secring.prk). PGP API позволяет сохранять свои настройки в файле PGPsdk.dat (почему то он всегда сохраняется в каталоге с виндами). Для работы с этим файлом предназначены следующие функции:

 

Code:

spgpgetpreferences(Prefs: pPreferenceRec; Flags: Longint):LongInt;

spgpsetpreferences(Prefs: pPreferenceRec; Flags: Longint):LongInt;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соответственно для получения преференса и установки его (кстати ключики могут лежать не только в файлах). Замечу что это не единственный способ – PGP API позволяет напрямую указывать где расположены ключи, но тогда Вам придется отказаться от SPGP, или поправлять SPGP под себя.

 

Как получить список всех имеющихся ключей

 

Здесь я покажу как получить список всех ключей - заполнение LVKeys:TListView именами ключей и шестнадцатеричными ID-значениями ключей, используя SPGP-модель.

 

 

Code:

var

P: TPreferenceRec;

Flags: LongInt;

outBuf: array[1..30000] of Char;

i, KeyCount: Integer;

TempStr, StrKeys: AnsiString;

begin

LVKeys.Items.Clear;

FillChar(P, 1024, 0);

FillChar(outbuf, 30000, 0);

Flags := PGPPrefsFlag_PublicKeyring or

   PGPPrefsFlag_PrivateKeyring or

   PGPPrefsFlag_RandomSeedFile;

if (spgpGetPreferences(@P, Flags) <> 0) then

   ShowEvent('Error!', 1);

// GetWindowsDirectory

if (LowerCase(WinDir + 'pubring.pkr') = LowerCase(StrPas(P.PublicKeyring))) or

   not (FileExists(StrPas(P.PublicKeyring))) then

begin

   StrPCopy(P.PublicKeyring, ExtractFilePath(Application.ExeName) +

     'KEYS\pubring.pgp');

   StrPCopy(P.PrivateKeyring, ExtractFilePath(Application.ExeName) +

     'KEYS\secring.pgp');

   StrPCopy(P.RandomSeedFile, ExtractFilePath(Application.ExeName) +

     'KEYS\randseed.bin');

   if (CreateDir(ExtractFilePath(Application.ExeName) + 'KEYS')) then

     ShowEvent('Каталог ключей ' + ExtractFilePath(Application.ExeName) + 'KEYS'

       +

       ' -- не существует, Будет создан заново... ', 0);

   spgpSetPreferences(@P, Flags);

 

   //Создать файлы с ключами - такой хитрый прием.

   spgpSubKeyGenerate('mmmh', 'sssl', 'ssss', 1, 1024, 0, 0, 0, 0);

end;

btnPubKeys.Caption := StrPas(P.PublicKeyring);

btnSecKeys.Caption := StrPas(P.PrivateKeyring);

btnRndBin.Caption := StrPas(P.RandomSeedFile);

PGPCheckResult('Ошибка при инициализации PGP-SDK, убедитесь что все DLL

   установленны правильно', Init(FContext, PubKey, false, false));

spgpKeyRingID(@outBuf, 30000);

KeyCount := spgpkeyringcount;

StrKeys := StrPas(@outBuf);

for i := 1 to KeyCount do

begin

   TempStr := Copy(StrKeys, 1, Pos(#13 + #10, StrKeys));

   Delete(StrKeys, 1, Pos(#13 + #10, StrKeys) + 1);

   with (LVKeys.Items.Add) do

   begin

     Caption := Copy(TempStr, 14, Length(TempStr) - 14);

     SubItems.Add(TempStr[1]);

     SubItems.Add(Copy(TempStr, 3, 10));

   end;

end;

QuitIt(FContext, PubKey);

end;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Про то, как вычисляется размер зашифрованного текста.

 

Не всегда можно предположить какой размер будет выходного шифрованного текста, а функции проводящие преобразование требуют что бы память под него была уже выделена (разработчики PGPsdk почему-то это не предусмотрели), и если памяти не хватает - возникает исключение о нехватки памяти. Мною опытным путем была установлена формула для вычисления размера блока:

 

Code:

outBufLen := inBufLen * 5;

if (outBufLen < 10000) then

outBufLen := 10000;

outBufRef := StrAlloc(outBufLen);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Временные ключики

 

В процессе работы программы появляются резервные файлы ключей, имеющие следующий вид - (pub|sec)ring-bak-##.pgp – предусмотрен откат от изменений. В принципе, если Вы правильно используете контекст и правильно его закрываете, этот файл корректно удаляется при освобождение контекста. Но на всякий случай можно его удалять следующим образом (повесить можно на закрытие формы или вызывать принудительно):

 

 

Code:

procedure DeleteBakPGPFiles;

var

P: TPreferenceRec;

FileSearch: string;

SearchRec: TSearchRec;

begin

spgpGetPreferences(@P, PGPPrefsFlag_PublicKeyring or

   PGPPrefsFlag_PrivateKeyring);

FileSearch := P.PublicKeyring;

Insert('-bak-*', FileSearch, Pos('.', FileSearch));

FindFirst(FileSearch, faAnyFile, SearchRec);

if (SearchRec.Name <> '') then

   if not (DeleteFile(ExtractFilePath(FileSearch) + SearchRec.Name)) then

     ShowEvent('Not delete file::' +

       ExtractFilePath(FileSearch) + SearchRec.Name, 0);

while (FindNext(SearchRec) = 0) do

   if not (DeleteFile(ExtractFilePath(FileSearch) + SearchRec.Name)) then

     ShowEvent('Not delete file::' +

       ExtractFilePath(FileSearch) + SearchRec.Name, 0);

FindClose(SearchRec);

end;

 

 

 

 

 

 

 

 

Интерфейс пользователя

 

PGP_sdkUI.dll – это библиотека пользовательских интерфейсов, фирменные штучки от Network Associates, использовав их у Вас будут диалоги такие же как у фирменного пакета PGP. Вам уже не нужно будет строить диалоги самому:

Для Генерации ключей;

При выборе получателей сообщений;

При запросе пароля и т.п.

Вывод:

 

Если Вы читаете эту статью - то Вы наверное уже знаете где в своих приложениях можно применить криптование, PGP это позволит сделать быстро, надежно, открыто и самое главное – переносимо. Но я могу посоветовать еще одно применение - это защита Ваших программ от несанкционированного копирования. Зашить открытый ключ в exe-файл, и рассылать секретный, нужным людям. Вот тут то и появляется поле для простора.

Перечень функций SPGP

 

Code:

{ spgpDecrypt - decryption & signature verification functions            }

function spgpdecode(BufferIn, BufferOut: PChar; BufferOutLen: LongInt; Pass,

   SigProps: PChar): LongInt;

function spgpdecodefile(FileIn, FileOut, Pass, SigProps: PChar): LongInt;

function spgpdetachedsigverify(SigFile, SignedFile, SigProps: PChar):LongInt;

 

{ spgpEncrypt - encryption & signing functions                           }

function spgpencode(BufferIn, BufferOut: PChar; BufferOutLen: LongInt;

          Encrypt, Sign, SignAlg, ConventionalEncrypt, ConventionalAlg, Armor,

          TextMode, Clear: LongInt; CryptKeyID, SignKeyID, SignKeyPass,

          ConventionalPass, Comment: PChar): LongInt;

function spgpencodefile(FileIn, FileOut: PChar; Encrypt, Sign, SignAlg,

          ConventionalEncrypt, ConventionalAlg, Armor, TextMode,

          Clear: LongInt; CryptKeyID, SignKeyID, SignKeyPass, ConventionalPass,

          Comment: PChar): LongInt;

 

{ spgpFeatures - functions to determine PGPsdk version and availability  }

{ of PGPsdk features                                                     }

function spgpsdkapiversion: Longint;

function spgppgpinfo(Info: pPGPInfoRec): LongInt;

function countkeyalgs: LongInt;

function countcipheralgs: LongInt;

 

{ spgpKeyGen - key-generation functions                                  }

function spgpkeygenerate(UserID, PassPhrase, NewKeyHexID: PChar;

          KeyAlg, CipherAlg, Size, ExpiresIn, FastGeneration, FailWithoutEntropy,

          WinHandle: Longint): LongInt;

function spgpsubkeygenerate(MasterKeyHexID, MasterKeyPass, NewSubKeyHexID: PChar;

          KeyAlg, Size: Longint; ExpiresIn, FastGeneration, FailWithoutEntropy,

          WinHandle: Longint): LongInt;

 

{ spgpKeyIO - Key import/export functions                                }

function spgpkeyexport(pKeyID,BufferOut: PChar;BufferOutLen,ExportPrivate,

   ExportCompatible: LongInt):LongInt;

function spgpkeyexportfile(pKeyID,FileOut: PChar; ExportPrivate,ExportCompatible:

   LongInt):LongInt;

function spgpkeyimport(BufferIn,KeyProps: PChar; KeyPropsLen: LongInt):LongInt;

function spgpkeyimportfile(FileIn,KeyProps: PChar; KeyPropsLen: LongInt):LongInt;

 

 

Список используемой литературы и интернет ресурсы

 

Владимир Жельников "Криптография от папируса до компьютера" М:ABF, 1996

Tatu Ylonen "Introduction to Cryptography" http://www.cs.hut.fi/ssh/crypto/intro.html

Брюс Шнайер "Прикладная криптография" http://www.ssl.stu.neva.ru/psw/crypto/appl_rus/appl_cryp.html

http://www.ssl.stu.neva.ru/psw/crypto.htm

http://pgp2all.org.ru/

http://www.pgpi.org/cgi/download.cgi?filename=pgp50ibi.zip

ftp://ftp.no.pgpi.org/pub/pgp/sdk/

PGP Software Developer's Kit "PGPsdk, Reference Guide Version 1.7"

PGP Software Developer's Kit "PGPsdk, Users Guide Version 1.7"

http://www.oz.net/~srheller/dpgp/sdk/

http://www.oz.net/~srheller/spgp/

http://mymesi.pp.ru/programs/keyprop.zip

 

©Drkb::03985

http://delphiworld.narod.ru/

DelphiWorld 6.0