Криптопровайдер

Криптопровайдер (Cryptography Service Provider, CSP) — это независимый модуль, позволяющий осуществлять криптографические операции в операционных системах Microsoft, управление которым происходит с помощью функций CryptoAPI. Проще говоря, это посредник между операционной системой, которая может управлять им с помощью стандартных функций CryptoAPI, и исполнителем криптографических операций (это может быть как программа, так и аппаратный комплекс).

Архитектура криптопровайдера

Любой криптопровайдер должен экспортировать набор обязательных функций, которые формируют системный программный интерфейс CryptoAPI, при этом каждая из этих функций соответствует некоторой функции CryptoAPI. Также криптопровайдер должен обеспечивать:

реализацию стандартного интерфейса криптопровайдера;
работу с ключами шифрования, предназначенными для обеспечения работы алгоритмов, специфичных для данного криптопровайдера;
невозможность вмешательства третьих лиц в схемы работы алгоритмов.

Приложения не работают напрямую с криптопровайдером. Вместо этого они вызывают функции CryptoAPI из библиотек Advapi32.dll и Crypt32.dll. Операционная система фильтрует вызовы этих функций и вызывает соответствующие функции CryptoAPI, которые непосредственно работают с криптопровайдером.

Минимальный состав криптопровайдера — одна DLL. Обычно эта библиотека хранится в папке \WINDOWS\system32\. Обязательным является контроль целостности этой DLL.

Кроме стандартных функций CryptoAPI, криптопровайдер обычно поддерживает ряд собственных функций. Если собственные функции не реализованы, то DLL действует, по сути, как промежуточный слой между операционной системой и исполнителем криптографических операций.

Объекты криптопровайдера

Одним из основных объектов является ключевой контейнер. Контейнер имеет своё имя, создаётся (или запрашивается, если уже был создан) функцией CryptAcquireContext(…). В контейнере может существовать не более одной пары ключей подписи, одной пары ключей обмена и одного симметричного ключа. Если поддерживается несколько алгоритмов симметричного шифрования, то симметричных ключей может быть несколько, по одному ключу каждого алгоритма.

Пары ключей и симметричные ключи могут находиться только в контейнере. Только открытый ключ пары может находиться вне контейнера.

Закрытые (private) ключи пар ключей экспортируются только в зашифрованном виде. Некоторые криптопровайдеры принципиально не позволяют экспортировать закрытые ключи, даже в зашифрованном виде. Симметричные ключи при экспорте также обязательно шифруются на открытом ключе получателя или ключе согласования. Для вычисления хеш-функций создаются объекты хеширования. Для создания объектов хеширования создавать контейнер не нужно.

Типы криптопровайдеров

Тип криптопровайдера	Номер типа	Алгоритмы ключевого обмена	Алгоритмы цифровой подписи	Алгоритмы шифрования	Алгоритмы хеширования
PROV_RSA_FULL	1	RSA	RSA	RC2, RC4	MD5, SHA
PROV_RSA_SIG	2	нет	RSA	нет	MD5, SHA
PROV_DSS	3	нет	DSS	нет	MD5, SHA
PROV_FORTEZZA	4	KEA	DSS	Skipjack	SHA
PROV_MS_EXCHANGE	5	RSA	RSA	CAST	MD5
PROV_SSL	6	RSA	RSA	могут быть различными	могут быть различными
PROV_RSA_SCHANNEL	12	RSA	RSA	RC4, DES, 3DES	MD5, SHA
PROV_DH_SCHANNEL	18	Диффи-Хеллман (ephemeral)	DSS	DES, 3DES	MD5, SHA
PROV_RSA_AES	24	RSA	RSA	RC2, RC4, AES	MD5, SHA
PROV_GOST_94_DH	71	ГОСТ Р 34.10-94	ГОСТ Р 34.10-94	ГОСТ 28147-89	ГОСТ Р 34.11-94
PROV_GOST_2001_DH	75	ГОСТ Р 34.10-2001	ГОСТ Р 34.10-2001	ГОСТ 28147-89	ГОСТ Р 34.11-94
PROV_GOST_2012_256	80	ГОСТ Р 34.10-2012 256 бит	ГОСТ Р 34.10-2012 256 бит	ГОСТ 28147-89, ГОСТ 34.12-2018	ГОСТ Р 34.11-2012 256 бит
PROV_GOST_2012_512	81	ГОСТ Р 34.10-2012 512 бит	ГОСТ Р 34.10-2012 512 бит	ГОСТ 28147-89, ГОСТ 34.12-2018	ГОСТ Р 34.11-2012 512 бит

Криптопровайдеры Microsoft

Во все операционные системы Microsoft, начиная с Windows 2000, встроен криптопровайдер Microsoft Base Cryptographic Provider, который обладает набором основных криптографических функций. В Microsoft Base Cryptographic Provider длина ключей шифрования не превышает 40 бит. Так как до января 2000 года в США существовал запрет на экспорт программного обеспечения для шифрования с использованием ключей длиной более 40 бит, то в Windows 98 и ранних версиях Windows 2000 существовала поддержка только этого криптопровайдера. Microsoft Base Cryptographic Provider по сути является урезанным вариантом Microsoft Enhanced Cryptographic Provider. Но после отмены запрета на экспорт стало бессмысленно иметь 2 криптопровайдера, поэтому программисты Microsoft ввели ещё одно название — Microsoft Strong Cryptographic Provider, который ничем не отличается от Microsoft Enhanced Cryptographic Provider. Этот криптопровайдер является криптопровайдером по умолчанию типа PROV_RSA_FULL в Windows 2000, Windows XP, Windows 2003.

Все криптопровайдеры Microsoft могут быть скачаны с сайта Microsoft.

Криптопровайдер	Имя криптопровайдера	Тип	Комментарий
Microsoft Base Cryptographic Provider	MS_DEF_PROV	PROV_RSA_FULL	Имеет широкий набор основных криптографических функций. Длина ключей шифрования не превышает 40 бит.
Microsoft Strong Cryptographic Provider	MS_STRONG_PROV	PROV_RSA_FULL	Отличается от Microsoft Base Cryptographic Provider поддержкой больших длин ключей.
Microsoft Enhanced Cryptographic Provider	MS_ENHANCED_PROV	PROV_RSA_FULL	Ничем не отличается от Microsoft Strong Cryptographic Provider. Является криптопровайдером по умолчанию.
Microsoft AES Cryptographic Provider	MS_ENH_RSA_AES_PROV	PROV_RSA_AES	= Microsoft Enhanced Cryptographic Provider с поддержкой AES
Microsoft DSS Cryptographic Provider	MS_DEF_DSS_PROV	PROV_DSS	Хеширование, подпись, проверка подписи с поддержкой алгоритма DSS.
Microsoft Base DSS and Diffie-Hellman Cryptographic Provider	MS_DEF_DSS_DH_PROV	PROV_DSS_DH	Хеширование, подпись DSS, генерация и обмен ключами Диффи-Хеллмана. Поддерживает генерацию ключей для протоколов SSL3 и TLS1.
Microsoft Enhanced DSS and Diffie-Hellman Cryptographic Provider	MS_ENH_DSS_DH_PROV	PROV_DSS_DH	То же, что и Microsoft Base DSS and Diffie-Hellman Cryptographic Provider с поддержкой больших длин ключей.
Microsoft DSS and Diffie-Hellman/Schannel Cryptographic Provider	MS_DEF_DH_SCHANNEL_PROV	PROV_DH_SCHANNEL	Хеширование, подпись DSS, генерация и обмен ключами Диффи-Хеллмана. Поддерживает генерацию ключей для протоколов SSL3 и TLS1.
Microsoft RSA/Schannel Cryptographic Provider	MS_DEF_RSA_SCHANNEL_PROV	PROV_RSA_SCHANNEL	Хеширование, подпись, проверка подписи. Используется для аутентификации в протоколах SSL 3.0 and TLS 1.0.
Microsoft RSA Signature Cryptographic Provider	MS_DEF_RSA_SIG_PROV	PROV_RSA_SIG	Минимальная функциональность, необходимая для электронной подписи и проверки ЭЦП.