ГОСТ-криптография для разработчиков: что реально происходит при интеграции

Отправитель:
1. Генерирует эфемерную пару ключей (ec_ephemeral_priv, ec_ephemeral_pub)
   — «эфемерная» значит одноразовая: создаётся для одного сообщения и потом уничтожается.
   При условии, что реализация действительно уничтожает эфемерный ключ после использования,
   это даёт forward secrecy: если завтра утечёт основной ключ, вчерашние сообщения
   расшифровать не получится — эфемерного ключа уже нет нигде.
2. Генерирует случайный CEK (Content Encryption Key, 256 бит)
   — это симметричный ключ, которым будут шифроваться сами данные.
3. Генерирует UKM (User Keying Material, 8 байт)
   — случайная соль, которая делает каждое соединение уникальным даже при
   одинаковых ключах.
4. VKO: Z = VKO(ec_ephemeral_priv, recipient_pub_key, UKM)
   — VKO (Выработка Ключа Общего) — российский аналог ECDH. Обе стороны
   независимо вычисляют одну и ту же точку на эллиптической кривой,
   не передавая секрет по каналу. Результат Z — это общий секрет.
5. KDF: KEK = HKDF-Стрибог(Z, UKM, ...)
   — KDF (Key Derivation Function) превращает сырой общий секрет Z в ключ
   нужной длины и энтропии. KEK (Key Encryption Key) — ключ, которым будет
   зашифрован CEK.
6. Key Wrap: WrappedCEK = Магма-CBC-MAC(CEK) + Магма-ECB(CEK) на KEK
   — CEK шифруется на KEK алгоритмом «Магма» с добавлением имитовставки.
   Это и есть Key Wrap — упаковка ключа с защитой от подделки.
7. CipherText = Кузнечик-CTR(CEK, IV, plaintext)
   — сами данные шифруются «Кузнечиком».
8. Отправляет CMS EnvelopedData:
   {ec_ephemeral_pub, UKM, WrappedCEK, IV, CipherText}
9. ec_ephemeral_priv уничтожается навсегда.
Получатель:
1. VKO: Z = VKO(recipient_priv_key, ec_ephemeral_pub, UKM) — та же точка
2. тот же KEK
3. Key Unwrap: проверяет имитовставку, расшифровывает CEK
4. Расшифровывает данные на CEK

# CMake >= 3.18 обязателен для OpenSSL 3.x
sudo apt install cmake libssl-dev git
git clone https://github.com/gost-engine/engine gost-engine
cd gost-engine
git submodule update --init
mkdir build && cd build
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ..
cmake --build . --config Release
sudo cmake --install .

find /usr /lib /usr/local -name "gost.so" 2>/dev/null

openssl_conf = openssl_def
[openssl_def]
engines = engine_section
[engine_section]
gost = gost_section
[gost_section]
engine_id = gost
dynamic_path = /usr/lib/x86_64-linux-gnu/engines-3/gost.so
default_algorithms = ALL

# Проверка что движок живой
openssl engine -t gost
# Актуальные имена cipher suites (они менялись между версиями движка)
openssl ciphers | tr ':' '\n' | grep -i gost
# GOST2012-KUZNYECHIK-KUZNYECHIKOMAC, GOST2012-MAGMA-MAGMAOMAC, ...

# paramset:A — параметры эллиптической кривой (конкретная кривая из стандарта).
# ГОСТ определяет несколько предопределённых наборов (A, B, C и ещё несколько),
# paramset:A — стандартный выбор для большинства задач.
openssl genpkey -algorithm gost2012_256 \
  -pkeyopt paramset:A \
  -out gost_private.pem
# Самоподписанный сертификат для тестов
openssl req -x509 -newkey gost2012_256 \
  -pkeyopt paramset:A \
  -nodes -keyout key.pem -out cert.pem \
  -md_gost12_256 \
  -subj "/C=RU/CN=test"
# Подпись и проверка
openssl dgst -md_gost12_256 -sign gost_private.pem \
  -out signature.bin document.pdf
openssl dgst -md_gost12_256 -verify gost_public.pem \
  -signature signature.bin document.pdf

from pygost.gost3412_2015 import GOST3412Grasshopper
from pygost.gost34112012 import GOST34112012256
h = GOST34112012256(b"hello, gost")
print(h.hexdigest())
key = bytes(range(32))
cipher = GOST3412Grasshopper(key)
encrypted = cipher.encrypt(bytes(16))

[openssl_init]
engines = engine_section
[engine_section]
gost = gost_section
[gost_section]
engine_id = gost
dynamic_path = /opt/cprocsp/lib/amd64/cp_gost.so
default_algorithms = ALL

container_name.000/
├── header.key
├── masks.key
├── masks2.key
├── name.key
├── primary.key
└── primary2.key

ssl_certificate     /etc/nginx/certs/server.crt;
ssl_certificate_key /etc/nginx/certs/server.key;
ssl_protocols TLSv1.2;
ssl_ciphers GOST2012-KUZNYECHIK-KUZNYECHIKOMAC:GOST2012-MAGMA-MAGMAOMAC:LEGACY-GOST2012-GOST8912-GOST8912;
ssl_prefer_server_ciphers on;

docker run -d \
  --privileged \
  --security-opt seccomp=unconfined \
  --tmpfs /run \
  --tmpfs /run/lock \
  -v /sys/fs/cgroup:/sys/fs/cgroup:ro \
  my-cryptopro-image

volumes:
  - /var/opt/cprocsp/keys:/var/opt/cprocsp/keys:ro

Signature Algorithm: GOST R 34.11-2012 with GOST R 34.10-2012 (256 bit)
  OID: 1.2.643.7.1.1.3.2
Public Key Algorithm: GOST R 34.10-2012 (256 bit)
  OID: 1.2.643.7.1.1.1.1
  Parameters: GOST R 34.10-2012 256-bit ParamSet A
    OID: 1.2.643.7.1.2.1.1.1