OpenSSL PKC12S API

OpenSSL을 사용하면 다양한 인증서를 안전하게 하나의 파일로 보관할 수 있다

PKCS#12

Public Key Cryptography Standards
RSA Security에서 제정한 public-key cryptography 표준들의 묶음을 PKCS라고 한다
그 중에서도 PKCS#12는 여러 개의 cryptography object들을 하나의 파일에 저장하는 파일의 포맷을 정의한다
보통 private key와 X.509 certificate를 묶거나(bundle) 모든 chain of trust(일련의 인증서들)를 묶는데 사용한다
- X.509 - public key certificate(인증서) 포맷에 대한 국제 표준
- chain of trust - root certificate(CA에서 발급한 인증서)에서부터 end entity(애플리케이션, 사용자, 장치 등)까지 이어지는 검증
- CA(Certificate Authority) - 신뢰할 수 있는 인증기관. 디지털 인증서를 발급하고 관리한다
OpenSSL의 pkcs12 명령어를 사용하면 읽을 수 있다

공개키 인증서(Public Key Certificate)

공개키의 진위 여부를 보증하기 위한 문서로 공개키 자체와 그와 관련된 정보를 포함한다
- public key
- 공개키를 소유한 subject의 신원에 관한 정보
- 이 인증서를 발급한 CA의 전자서명
단말 A와 서버 B가 통신할때 서버 B는 자신의 인증서를 A에게 보낸다. A는 이 인증서를 검증하여 B가 신뢰할 수 있는 entity임을 확신한다
- 인증서를 검증하기 위해서는 CA의 전자서명이 유효한지를 검사해야 하는데 그러려면 CA의 공개키를 알아야한다. CA의 공개키는 단말A(e.g. web browser)의 root certificate에 저장되어 있다
E1의 공개키를 검증하기 위해서는 상위 주체인 E2의 공개키가 필요하고 E2의 공개키를 검증하려면 상위 주체인 E3의 공개키가 필요하고 ... 이런 체인의 가장 위에 있는 인증서가 root certificate이다
- 이런 루트 인증서는 하드웨어 제조사에서 배포한다

디지털 서명(Digital Signature)

electronic signature(전자 서명)이라고도 한다
디지털 정보가 진본임을 확인할 수 있는 수학적 방법(scheme)이다
A가 B에게 메세지와 자신의 디지털 서명을 같이 보낸다 --> B는 디지털 서명을 검증하여 메세지가 A로부터 온것임을 확신할 수 있다
- A는 자신의 공개키가 포함된 인증서를 B에게 제공한다
- A의 공개키로 디지털 서명을 복호화하면 메세지의 해시값이 나온다. 매세지를 해싱한 값과 이 값을 비교해서 메세지가 변조되지 않았음을 확신할 수 있다
디지털 서명은 대부분의 암호화 프로토콜에 포함되는 요소이다
디지털 서명을 통해 데이터가 위조되었거나 부 변경(tampering)되었음을 탐지할 수 있다

digital-signature-diagram

By FlippyFlink - Combined changed the image https://en.wikipedia.org/wiki/File:Public_key_encryption.svg from encryption to signing., CC BY-SA 4.0, Link

Alice의 공개키가 진짜임을 확인하는 방법은 Alice가 CA로부터 자신의 공개키를 포함하는 CA를 발급받아서 Bob에게 전달하는 것이다
단, B의 루트 인증서에 CA의 공개키가 저장되어 있어야 한다

ASN1(Abstract Syntax Notation 1)

데이터의 구조(파일의 포맷과 동치)를 정의하는 표준 언어
주로 네트워크 통신, 인증서, 보안 프로토콜 등에서 데이터의 표현 방식과 인코딩을 정의하는 데 사용
ASN.1은 특히 보안 관련 프로토콜에서 널리 사용됨
ASN.1의 주요 직렬화 포맷은 DER(Distinguished Encoding Rules)이다

struct point {
  int x, y;
  char label[10];
};

Point ::= SEQUENCE {
  x INTEGER,
  y INTEGER,
  label UTF8String
}

OpenSSL API

EVP_PKEY - 공개키와 비밀키를 저장하는 구조체
X509 - X.509인증서를 표현하는 구조체
- X.509는 공개키 인증서 포맷에 대한 국제 표준
PKCS12 *PKCS12_create(const char *pass, const char *name, EVP_PKEY *pkey, X509 *cert, STACK_OF(X509) *ca, int nid_key, int nid_cert, int iter, int mac_iter, int keytype);
- pass - 인증서를 보호할 비밀번호
- name - 인증서를 가리키는 이름을 지정
- pkey - 개인 키가 저장된 공간
- cert - pkey를 보증하는 인증서
- ca - NULL 전달 가능. CA가 발급한 인증서. cert를 검증하는데 사용할수 있다
int i2d_TYPE_fp(FILE *fp, TYPE *a);
- TYPE 인스턴스를 DER 포맷으로 인코딩하여 fp에 쓴다

PKCS#12 생성 프로그램

usage: ./pkwrite <X.509파일> <비밀번호> <name> <p12file>
인증서(X.509파일)를 저장하는 p12파일을 새로 생성한다
p12file 내부에서 이 인증서의 이름은 name으로 설정하고 비밀번호로 보호한다

/*
 * Copyright 2000-2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
 *
 * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
 * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
 * in the file LICENSE in the source distribution or at
 * https://www.openssl.org/source/license.html
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/err.h>
#include <openssl/pkcs12.h>

/* Simple PKCS#12 file creator */

int main(int argc, char **argv)
{
    FILE *fp;
    EVP_PKEY *pkey;
    X509 *cert;
    PKCS12 *p12;
    if (argc != 5) {
        fprintf(stderr, "Usage: pkwrite infile password name p12file\n");
        exit(1);
    }
    OpenSSL_add_all_algorithms();
    ERR_load_crypto_strings();
    if ((fp = fopen(argv[1], "r")) == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error opening file %s\n", argv[1]);
        exit(1);
    }
    cert = PEM_read_X509(fp, NULL, NULL, NULL);
    rewind(fp);
    pkey = PEM_read_PrivateKey(fp, NULL, NULL, NULL);
    fclose(fp);
    p12 = PKCS12_create(argv[2], argv[3], pkey, cert, NULL, 0, 0, 0, 0, 0);
    if (!p12) {
        fprintf(stderr, "Error creating PKCS#12 structure\n");
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        exit(1);
    }
    if ((fp = fopen(argv[4], "wb")) == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error opening file %s\n", argv[1]);
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        exit(1);
    }
    i2d_PKCS12_fp(fp, p12);
    PKCS12_free(p12);
    fclose(fp);
    return 0;
}

PKCS#12 읽기 프로그램

/*
 * Copyright 2000-2019 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
 *
 * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
 * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
 * in the file LICENSE in the source distribution or at
 * https://www.openssl.org/source/license.html
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/err.h>
#include <openssl/pkcs12.h>

/* Simple PKCS#12 file reader */

static char *find_friendly_name(PKCS12 *p12)
{
    STACK_OF(PKCS7) *safes;
    int n, m;
    char *name = NULL;
    PKCS7 *safe;
    STACK_OF(PKCS12_SAFEBAG) *bags;
    PKCS12_SAFEBAG *bag;

    if ((safes = PKCS12_unpack_authsafes(p12)) == NULL)
        return NULL;

    for (n = 0; n < sk_PKCS7_num(safes) && name == NULL; n++) {
        safe = sk_PKCS7_value(safes, n);
        if (OBJ_obj2nid(safe->type) != NID_pkcs7_data
                || (bags = PKCS12_unpack_p7data(safe)) == NULL)
            continue;

        for (m = 0; m < sk_PKCS12_SAFEBAG_num(bags) && name == NULL; m++) {
            bag = sk_PKCS12_SAFEBAG_value(bags, m);
            name = PKCS12_get_friendlyname(bag);
        }
        sk_PKCS12_SAFEBAG_pop_free(bags, PKCS12_SAFEBAG_free);
    }

    sk_PKCS7_pop_free(safes, PKCS7_free);

    return name;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    FILE *fp;
    EVP_PKEY *pkey = NULL;
    X509 *cert = NULL;
    STACK_OF(X509) *ca = NULL;
    PKCS12 *p12 = NULL;
    char *name = NULL;
    int i, ret = EXIT_FAILURE;

    if (argc != 4) {
        fprintf(stderr, "Usage: pkread p12file password opfile\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if ((fp = fopen(argv[1], "rb")) == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error opening file %s\n", argv[1]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    p12 = d2i_PKCS12_fp(fp, NULL);
    fclose(fp);
    if (p12 == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error reading PKCS#12 file\n");
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        goto err;
    }
    if (!PKCS12_parse(p12, argv[2], &pkey, &cert, &ca)) {
        fprintf(stderr, "Error parsing PKCS#12 file\n");
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        goto err;
    }
    name = find_friendly_name(p12);
    PKCS12_free(p12);
    if ((fp = fopen(argv[3], "w")) == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error opening file %s\n", argv[1]);
        goto err;
    }
    if (name != NULL)
        fprintf(fp, "***Friendly Name***\n%s\n", name);
    if (pkey != NULL) {
        fprintf(fp, "***Private Key***\n");
        PEM_write_PrivateKey(fp, pkey, NULL, NULL, 0, NULL, NULL);
    }
    if (cert != NULL) {
        fprintf(fp, "***User Certificate***\n");
        PEM_write_X509_AUX(fp, cert);
    }
    if (ca != NULL && sk_X509_num(ca) > 0) {
        fprintf(fp, "***Other Certificates***\n");
        for (i = 0; i < sk_X509_num(ca); i++)
            PEM_write_X509_AUX(fp, sk_X509_value(ca, i));
    }
    fclose(fp);

    ret = EXIT_SUCCESS;

 err:
    OPENSSL_free(name);
    X509_free(cert);
    EVP_PKEY_free(pkey);
    sk_X509_pop_free(ca, X509_free);

    return ret;
}

Keys	Action
`?`	Open this help
`n`	Next page
`p`	Previous page
`s`	Search

OpenSSL PKC12S API

PKCS#12

공개키 인증서(Public Key Certificate)

디지털 서명(Digital Signature)

ASN1(Abstract Syntax Notation 1)

OpenSSL API

PKCS#12 생성 프로그램

PKCS#12 읽기 프로그램

references