SoftHSM 2からのRSAに依存しない抽出可能な秘密鍵のエクスポート
次の設定を使用して、EJBCAを介してSoftHSM 2にRSA秘密鍵を作成しました。
attributes（*、CKO_PUBLIC_KEY、*）= {
CKA_TOKEN = false
CKA_ENCRYPT = true
CKA_VERIFY = true
CKA_WRAP = false
}
attributes（*、CKO_PRIVATE_KEY、*）= {
CKA_TOKEN = true
CKA_PRIVATE = true
CKA_SENSITIVE = false
CKA_EXTRACTABLE = true
CKA_DECRYPT = false
CKA_SIGN = true
CKA_UNWRAP = true
CKA_DERIVE = false
}
PKCS＃11仕様v2.20の場合：
CKA_SENSITIVE属性がCK_TRUEである場合、またはCKA_EXTRACTABLE属性がCK_FALSEである場合、秘密鍵の特定の属性は、トークンの外部で平文で明らかにできません。これらの属性は、秘密鍵のタイプごとに、そのタイプの鍵について説明しているセクションの属性表で指定されています。
したがって、CKA_SENSITIVEをFalseに設定し、CKA_EXTRACTABLEをTrueに設定すると、キーを抽出できると思いました。
Pkcs11-toolを使用してキーをエクスポートしようとしましたが、うまくいきませんでした。
$ pkcs11-tool --module /usr/lib/softhsm/libsofthsm2.so -r -y privkey -d OBJECT_ID --pin PIN slot 0 with a present token（0x2ed1a744） 申し訳ありませんが、秘密鍵の読み取りは（まだ）サポートされていません
私もこれを使用しようとしました tool が、どちらも機能しませんでした（CKR_MECHANISM_INVALID）：
＃./pkcs-11-key-extractor-1.0/bin/pkcs-11-key-extractor -l /usr/lib/softhsm/libsofthsm2.so -s 785491780 -p 1234 [*] PKCS＃11キーエクストラクタ-リリース1.0 [*] PKCS＃11モジュールの登録 '/usr/lib/softhsm/libsofthsm2.so' [*]スロット' 785491780でセッションを開いています' [*] CKA_EXTRACTABLEがTRUEに設定された1つのRSA秘密鍵が見つかりました [*]メモリ内で生成（CKA_TOKEN：FALSE）256ビットのAESキー [* ]モジュラスが 'E9：F3：44：CE：9B：90：32：83：69：7E：80：5E：48：A0：9E：00：7A：71：ADのRSA秘密キー（CKA_EXTRACTABLE：true）を抽出：84：6B：CD：DE：AE：10：16：AA：91：61：66：B4：57：EB：9B：9E：A0：51：D4：C6：2C：33：59：A8：7B ：F4：44：4A：9B：39：28：44：69：08：58：38：DF：7C：D2：25：2F：29：9C：BD：C7：EE：60：00：DE：77 ：72：70：CA：7C：A2：38：D1：4C：49：CF：99：1D：7D：2E：DC：62：C1：27：5E：2C：3F：AD：25：D7：36 ：35：08：77：DE：56：58：8F：E1：AF：D3：C2：8E：B7：7E：D3：E9：80：77：B1：91：77：BE：D1：54：0C ：E8：19：97：AD：39：48：4F：51：00：F1：43：8D：41：97：E3：F6：B8：79：18：82：A7：60：C7：6E：AF ：D3：27：B5：00：19：CD：0D：40：14：11：47：38：2D：FE：DD：14：2F：B9：1A：3B：2C：F E：B0：52：FC：7E：30：13：1E：6F：41：30：B6：1A：F5：B2：17：62：19：EE：90：B1：8A：79：DA：70： E7：A5：7A：E1：54：86：86：69：A3：A1：8E：AD：12：0F：D0：28：16：0A：43：75：3B：69：46：10：DE： 13：D3：F0：6C：57：F6：91：A4：72：14：04：9B：BD：72：82：B7：33：C3：57：55：18：F3：8F：54：3F： A7：80：9D：3E：67：EB：46：94：FD：F4：9F：AA：C7：D7：41：29：AC：0F：C8：2E：DF：C5：8D：D9：A2： 77：13：BD：90：5D：D4：CD：05：7E：DA：85：58：F6：4B：62：E6：3E：0C：6C：E6：5F：5F：1D：C0：0C： FA：2C：CB：F4：FD：E7：08：32：DA：9D：EC：BB：1B：C9：56：45：91：C1：41：64：47：02：9F：AE：1F： B8：B1：84：DA：5F：F3：86：6E：6A：F1：06：84：CA：98：1D：F0：B0：F3：73：67：37：36：1D：C8：0E： 26：DF：67：5D：DA：70：62：23：AD：22：6B：47：6B：33：BC：D8：41：7E：EA：28：09：EF：8D：12：D3： 26：2D：DF：2F：03：75：1B：CE：DF：D4：95：62：DB：39：0A：72：46：4A：79：98：86：0E：E6：82：95： 60：4D：FD：0F：16：4A：F8：D1：71：5B：39：5A：A4：D1：1A：52：06：89：C0：B8：6E：1B：B7：D3：27： 5D：5D：AF：2E：94：82：D5：F5：12：32：AB：5F：70：20：29：65：56：73：04：EA：2E：F8：73：DF：BF： EC：CC：3C：22：8E：CA：42：90：E1：C5：08：9A：15：AA：45：2D：61：6E：A5：05：7E：9D：4C：C1：5D： 73：79：2F：43：71：AA：E2：25：AB：D5：9E：D6：9B：19：D0：D6：80：B0：CF：F3：DE：08：12：53：72： 46：CE：F4：40：65：F2：D4：3D：7E ：33：A6：30：B7：3F：5B：34：C9：0F：20：6B：DD：9B ' [！]秘密鍵の抽出エラー：' CKR_MECHANISM_INVALID ' [* ]スロット '785491780'のセッションを閉じています [*] PKCS＃11モジュール '/usr/lib/softhsm/libsofthsm2.so' の登録を解除しています
HSMを使用するのは不利な点ですが、それでも調査したいと思います。
誰かがそれを行う方法についてのアイデア/リソースを持っていますか？
それが不可能な場合、私は安全な代替手段がHSM内に留まる秘密鍵で鍵をラップすることになると読みましたが、誰かがそれを行う方法に関するリソースを共有できますか？ opensslとpkcs11-toolでそれを行うことは可能ですか？
python-pkcs11 と asn1crypto を使用してそれを行うことができました
まず、RSA秘密キーをPKCS＃1 DERエンコード形式にエンコードする関数を実装しました。これは、指定されたキーから属性（PRIVATE_EXPONENT、PRIME_1、PRIME_2 ...）を取得します。
次に、秘密鍵オブジェクトを取得し、前の関数でエンコードしました（つまり、秘密鍵を再構築するために必要なすべての属性を抽出しました）。
そして最後にそれをPEM形式に変換しました。
まず最初に、EJBCAで使用しているテンプレートはちょっと変わっています。このテンプレートは、認証局の鍵ペアを生成するために使用されると想定しています。
attributes(*, CKO_PUBLIC_KEY, *) = {
CKA_TOKEN = false ==> The public key will be generated on the HSM not be stored in the HSM (lost once the session is closed)
CKA_ENCRYPT = true . ==> The public key is usable to encrypt (not necessary for a CA)
CKA_VERIFY = true ==> The public key can be used to verify signature (which is required for a CA)
CKA_WRAP = false . => The public key cannot be sued to wrap another key (also normal)
}
attributes(*, CKO_PRIVATE_KEY, *) = {
CKA_TOKEN = true ==> The private key will be stored on the HSM
CKA_PRIVATE = true ==> This is a private key
CKA_SENSITIVE = false ==> This means that the object is readable from the HSM if you have the associated PIN. This would be insane for private key of a Certificate Authority
CKA_EXTRACTABLE = true ==> The key can be extracted but it must be wrapped with another key
CKA_DECRYPT = false ==> The key cannot be use to decrypt data
CKA_SIGN = true ==> The key can be use to sign data (required for a CA)
CKA_UNWRAP = true ==> the key cannot be used to wrap another one
CKA_DERIVE = false ==> the key cannot be used to perform derivation
}
このようなテンプレートを使用すると、秘密鍵のすべてのPKCS＃11（CKA_SENSITIVEがfalseに設定されている）をPKCS＃11を使用して直接読み取ることができるはずです。 trueに設定します。
ツールの機能は次のとおりです。
- ステップ1：HSMで非永続的なAESキーを生成する
- ステップ2：CKA_EXTRACTABLE属性を持つ秘密鍵を、生成された鍵でラップしますステップ1
- ステップ3：ステップ2でラップされたキーを、ステップ1で生成されたキーでアンラップします。
CKR_MECHANISM_INVALIDエラーが発生しているという事実は、主にSoftHSMv2が、ツールが使用するプログラムであるラッピングメカニズムをサポートしていないことを意味します。
このツールを開発したとき、Atos Proteccio HSMでテストしました。
SoftHSMv2では動作していないようです。
テストモードを使用して取得した出力は次のとおりです。
./pkcs-11-key-extractor -l /usr/local/lib/softhsm/libsofthsm2.so -s 1598976893 -p 1234 -t pantin@pantinmbp
[*] PKCS#11 Key Extractor - Release 1.0
[*] Registering PKCS#11 Module '/usr/local/lib/softhsm/libsofthsm2.so'
[*] Opening session on slot '1598976893'
[*] Generating Test RSA key pair (CKA_EXTRACTABLE: TRUE, CKA_WRAP: FALSE, CKA_UNWRAP: FALSE)
[*] Generating Test RSA key pair (CKA_EXTRACTABLE: TRUE, CKA_WRAP: FALSE, CKA_UNWRAP: TRUE)
[*] Generating Test RSA key pair (CKA_EXTRACTABLE: TRUE, CKA_WRAP: TRUE, CKA_UNWRAP: FALSE)
[*] Generating Test RSA key pair (CKA_EXTRACTABLE: TRUE, CKA_WRAP: TRUE, CKA_UNWRAP: TRUE)
[*] Generating Test RSA key pair (CKA_EXTRACTABLE: FALSE, CKA_WRAP: FALSE, CKA_UNWRAP: FALSE)
[*] Generating Test RSA key pair (CKA_EXTRACTABLE: FALSE, CKA_WRAP: FALSE, CKA_UNWRAP: TRUE)
[*] Generating Test RSA key pair (CKA_EXTRACTABLE: FALSE, CKA_WRAP: TRUE, CKA_UNWRAP: FALSE)
[*] Generating Test RSA key pair (CKA_EXTRACTABLE: FALSE, CKA_WRAP: TRUE, CKA_UNWRAP: TRUE)
[*] Found 4 RSA private key(s) with CKA_EXTRACTABLE set to TRUE
[*] Generating an in memory (CKA_TOKEN: FALSE) 256 bits AES key
[*] Extracting RSA Private Key (CKA_EXTRACTABLE: true) with modulus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
[!] Error extracting private key: 'CKR_MECHANISM_INVALID'
[*] Extracting RSA Private Key (CKA_EXTRACTABLE: true) with modulus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
[!] Error extracting private key: 'CKR_MECHANISM_INVALID'
[*] Extracting RSA Private Key (CKA_EXTRACTABLE: true) with modulus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
[!] Error extracting private key: 'CKR_MECHANISM_INVALID'
[*] Extracting RSA Private Key (CKA_EXTRACTABLE: true) with modulus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
[!] Error extracting private key: 'CKR_MECHANISM_INVALID'
[*] Closing session on slot '1598976893'
[*] Unregistering PKCS#11 Module '/usr/local/lib/softhsm/libsofthsm2.so'
ツールのコードを見ると、「CKM_AES_CBC_PAD」メカニズムを使用してキーがラップされていることがわかります。
SoftHSMv2でサポートされているメカニズムをリストした場合：
pkcs11-tool --module /usr/local/lib/softhsm/libsofthsm2.so -M pantin@pantinmbp
Using slot 0 with a present token (0x5f4e737d)
Supported mechanisms:
MD5, digest
SHA-1, digest
SHA224, digest
SHA256, digest
SHA384, digest
SHA512, digest
MD5-HMAC, keySize={16,512}, sign, verify
SHA-1-HMAC, keySize={20,512}, sign, verify
SHA224-HMAC, keySize={28,512}, sign, verify
SHA256-HMAC, keySize={32,512}, sign, verify
SHA384-HMAC, keySize={48,512}, sign, verify
SHA512-HMAC, keySize={64,512}, sign, verify
RSA-PKCS-KEY-PAIR-GEN, keySize={512,16384}, generate_key_pair
RSA-PKCS, keySize={512,16384}, encrypt, decrypt, sign, verify, wrap, unwrap
RSA-X-509, keySize={512,16384}, encrypt, decrypt, sign, verify
MD5-RSA-PKCS, keySize={512,16384}, sign, verify
SHA1-RSA-PKCS, keySize={512,16384}, sign, verify
RSA-PKCS-OAEP, keySize={512,16384}, encrypt, decrypt, wrap, unwrap
SHA224-RSA-PKCS, keySize={512,16384}, sign, verify
SHA256-RSA-PKCS, keySize={512,16384}, sign, verify
SHA384-RSA-PKCS, keySize={512,16384}, sign, verify
SHA512-RSA-PKCS, keySize={512,16384}, sign, verify
RSA-PKCS-PSS, keySize={512,16384}, sign, verify
SHA1-RSA-PKCS-PSS, keySize={512,16384}, sign, verify
SHA224-RSA-PKCS-PSS, keySize={512,16384}, sign, verify
SHA256-RSA-PKCS-PSS, keySize={512,16384}, sign, verify
SHA384-RSA-PKCS-PSS, keySize={512,16384}, sign, verify
SHA512-RSA-PKCS-PSS, keySize={512,16384}, sign, verify
GENERIC-SECRET-KEY-GEN, keySize={1,2147483648}, generate
DES-KEY-GEN, generate
DES2-KEY-GEN, generate
DES3-KEY-GEN, generate
DES-ECB, encrypt, decrypt
DES-CBC, encrypt, decrypt
DES-CBC-PAD, encrypt, decrypt
mechtype-0x1100, derive
mechtype-0x1101, derive
DES3-ECB, encrypt, decrypt
DES3-CBC, encrypt, decrypt
DES3-CBC-PAD, encrypt, decrypt
mechtype-0x1102, derive
mechtype-0x1103, derive
mechtype-0x138, sign, verify
AES-KEY-GEN, keySize={16,32}, generate
AES-ECB, keySize={16,32}, encrypt, decrypt
AES-CBC, keySize={16,32}, encrypt, decrypt
AES-CBC-PAD, keySize={16,32}, encrypt, decrypt
mechtype-0x1086, keySize={16,32}, encrypt, decrypt
mechtype-0x1087, keySize={16,32}, encrypt, decrypt
mechtype-0x2109, keySize={16,2147483648}, wrap, unwrap
mechtype-0x210A, keySize={1,2147483648}, wrap, unwrap
mechtype-0x1104, derive
mechtype-0x1105, derive
mechtype-0x108A, keySize={16,32}, sign, verify
DSA-PARAMETER-GEN, keySize={512,1024}, generate
DSA-KEY-PAIR-GEN, keySize={512,1024}, generate_key_pair
DSA, keySize={512,1024}, sign, verify
DSA-SHA1, keySize={512,1024}, sign, verify
mechtype-0x13, keySize={512,1024}, sign, verify
mechtype-0x14, keySize={512,1024}, sign, verify
mechtype-0x15, keySize={512,1024}, sign, verify
mechtype-0x16, keySize={512,1024}, sign, verify
DH-PKCS-KEY-PAIR-GEN, keySize={512,10000}, generate_key_pair
DH-PKCS-PARAMETER-GEN, keySize={512,10000}, generate
DH-PKCS-DERIVE, keySize={512,10000}, derive
ECDSA-KEY-PAIR-GEN, keySize={112,521}, generate_key_pair, other flags=0x1900000
ECDSA, keySize={112,521}, sign, verify, other flags=0x1900000
ECDH1-DERIVE, keySize={112,521}, derive
「AES-CBC-PAD」メカニズムは、暗号化および復号化操作の実行にのみ使用できることがわかります。
SoftHSMv2でキーをラップ/アンラップするために使用できるメカニズムは次のとおりです。
pkcs11-tool --module /usr/local/lib/softhsm/libsofthsm2.so -M | grep wrap pantin@pantinmbp
Using slot 0 with a present token (0x5f4e737d)
RSA-PKCS, keySize={512,16384}, encrypt, decrypt, sign, verify, wrap, unwrap
RSA-PKCS-OAEP, keySize={512,16384}, encrypt, decrypt, wrap, unwrap
mechtype-0x2109, keySize={16,2147483648}, wrap, unwrap
mechtype-0x210A, keySize={1,2147483648}, wrap, unwrap
これは主に、SoftHSMv2でツールを機能させるために、RSAキーペアでキーを生成、ラップ、アンラップするように変更する必要があることを意味します。
どうしてそんなことをしたいのかをメールで直接メールでお問い合わせいただければ、何ができるかを見ていきます。