namespace CryptoFile
+
+open System
open System.IO
+// To read and write metadata.
type internal Metadata (d: (string * string) list) =
+ // Read metadata from a stream.
new (stream : Stream) =
let reader = new BinaryReader (stream)
let length = reader.ReadByte () |> int
new Metadata ([for i in 1..length -> reader.ReadString (), reader.ReadString ()])
+ // Write metadata to a stream.
+ member this.WriteTo (stream : Stream) =
+ let writer = new BinaryWriter (stream)
+ writer.Write (byte d.Length)
+ List.iter (fun (key : string, value : string) -> writer.Write key; writer.Write value) d
+
// May raise 'KeyNotFoundException'.
member this.get (key: string) : string =
List.pick (function
| (k, v) when k = key -> Some (v)
| _ -> None) d
- member this.WriteTo (stream : Stream) =
- let writer = new BinaryWriter (stream)
- writer.Write (byte d.Length)
- List.iter (fun (key : string, value : string) -> writer.Write key; writer.Write value) d
-
module API =
module internal Metadata =
- let filename = "filename"
- let creationTimeKey = "file-creation-time"
+ let filenameKey = "filename"
+ let modificationTimeKey = "file-modification-time"
let generatKeysPair : Key * Key = Crypto.generateRSAKeysPair
- // Encrypt a given file
let encryptFile (inputFilePath : string) (outputFilePath : string) (signaturePrivKey: Key) (cryptPubKey : Key) =
let keyAES, keyMAC, iv = Crypto.rand 32, Crypto.rand 32, Crypto.rand 16
let fileInfo = new FileInfo (inputFilePath)
Crypto.encryptRSA cryptPubKey (Array.append keyAES <| Array.append keyMAC iv) |> writer.Write
+ // Plaintext -> cryptoStream -> hmacStream -> cyphertext.
let (hmacStream, hmac) = Crypto.HMACStream keyMAC outputStream
use cryptoStream = Crypto.encryptAES keyAES iv hmacStream
let cryptoWriter = new BinaryWriter (cryptoStream)
// Write the file metadata.
- let metaData = new Metadata ([Metadata.filename, fileInfo.Name
- Metadata.creationTimeKey, fileInfo.CreationTimeUtc.Ticks.ToString ()])
+ let metaData = new Metadata ([Metadata.filenameKey, fileInfo.Name
+ Metadata.modificationTimeKey, fileInfo.LastWriteTimeUtc.Ticks.ToString ()])
metaData.WriteTo cryptoStream
// Write the content of the file.
// Write the signature.
Crypto.signRSA signaturePrivKey hmac.Hash |> writer.Write
- ()
let decryptFile (sourceFilePath : string) (targetDirPath : string) (signaturePubKey: Key) (decryptPrivKey : Key) =
use inputStream = new FileStream (sourceFilePath, FileMode.Open, FileAccess.Read)
use cryptoStream = Crypto.decryptAES keyAES iv inputStream
let metadata = new Metadata (cryptoStream)
- // Create the file and write.
- let filename = metadata.get Metadata.filename
- use outputStream = new FileStream (Path.Combine (targetDirPath, filename), FileMode.Create, FileAccess.Write)
- cryptoStream.CopyTo outputStream
- ()
+ // Create the file and write its content and metadata.
+ let filePath = Path.Combine (targetDirPath, metadata.get Metadata.filenameKey)
+ let modificationTime = new DateTime (metadata.get Metadata.modificationTimeKey |> int64)
+ let fileInfo = new FileInfo (filePath)
+ using (fileInfo.Create ()) <| fun outputStream -> cryptoStream.CopyTo outputStream
+ fileInfo.LastWriteTimeUtc <- modificationTime
+
\ No newline at end of file
\usepackage{upquote}
\usepackage{color}
+%%% URLs %%%
+\urldef{\dotnetcrypto}\url{http://msdn.microsoft.com/en-us/library/System.Security.Cryptography%28v=vs.110%29.aspx}
+\urldef{\monodevelop}\url{http://www.monodevelop.com/}
+
\title{ICR - Labo \#2 : \textit{Conception et implémentation d'un container sécurisé pour des données médicales}}
\author{G.Burri}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section{Introduction}
+Le but de ce laboratoire est de définir les algorithmes cryptographique et leurs paramètres afin de sécuriser des données médicales. Une donnée médicale est représentée par un fichier qui devra être sécurisé au sein d'un container dont le format sera définit par nos soins. Une implémentation sera ensuite proposée.
+
+
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+\section{Niveaux de sécurité}
+
+\subsection{Quel est le niveau de sécurité que l'on souhaite atteindre ?}
+
+\begin{itemize}
+ \item Confidentialité : les données chiffrées ne doivent pas pouvoir être décryptées par un attaquant.
+ \item Authenticité : un attaquant ne doit pas pouvoir forger un container, une signature est réalisée à l'aide d'une paire de clef \emph{RSA} publique-privée.
+ \item Intégrité : il ne faut pas que les données chiffrées aient pu être altérées par un attaquant.
+\end{itemize}
+
+
+\subsection{Comment s'assure-t-on que les données sont stockées de manière confidentielle ? En particulier ce qui concerne les méta-données}
+
+Les méta-données ainsi que les données sont chiffrées ensemble. Voir le format du container décrit ci après.
+
+
+\subsection{Comment s'assure-t-on que les données stockées sont authentiques ? Quels sont les risques à prendre en compte ?}
+
+L'empreinte des données est signée à l'aide d'une clef privée donnée en paramètre de l'\emph{API}, ceci représente la signature qui est placée dans le container. Lors du déchiffrement, la clef publique correspondante est fournie puis utilisée pour déchiffrer l'empreinte qui est comparée à l'empreinte des données.
+
+
+\subsection{Comment s'assure-t-on que les données stockées sont intègres ?}
+
+Cela est réalisé avec un \emph{MAC}, dans notre cas nous utilisons \emph{HMAC-SHA256} sur l'ensemble des données chiffrées (\emph{Encrypt-then-MAC}).
+
+
+\subsection{Quels sont les clefs cryptographiques requises qu'il est nécessaire de gérer ?}
+
+\subsubsection{Clefs externes}
+
+Concerne les clefs externes à l'\emph{API}.
+
+\begin{itemize}
+ \item Une paire de clefs \emph{RSA-2048} pour la signature.
+ \item Une paire de clefs \emph{RSA-2048} pour le chiffrement des clefs \emph{AES}.
+\end{itemize}
+
+
+\subsubsection{Clefs internes}
+
+Concerne les clefs gérées à l'intérieur du container.
+
+\begin{itemize}
+ \item Une clef de 256 bits pour \emph{AES}.
+ \item Une clef de 256 bits pour \emph{HMAC}.
+\end{itemize}
+
+Ces clefs sont générées aléatoirement à chaque création d'un container.
+
+
\section{Choix des algorithmes et des paramètres}
\begin{itemize}
- \item \emph{RSA-2048} pour la signature ainsi que pour le chiffrage des clefs \emph{AES} et \emph{HMAC}. Le padding \emph{PKCS\#1 v1.5} est utilisé ;
+ \item \emph{RSA-2048} pour la signature ainsi que pour le chiffrage des clefs \emph{AES} et \emph{HMAC}. Le bourrage \emph{PKCS\#1 v1.5} est utilisé ;
\item \emph{HMAC-SHA256} pour la vérification de l'intégrité ;
- \item \emph{AES-CBC256} pour le chiffrement symétrique du contenu du fichier et des méta-données associées. Le padding \emph{PKCS7} est utilisé.
+ \item \emph{AES-CBC256} pour le chiffrement symétrique du contenu du fichier et des méta-données associées. Le bourrage \emph{PKCS7} est utilisé.
\end{itemize}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\section{Implémentation}
-\subsection{Utilisation}
+Nous utilisons ici la plate-forme \emph{.NET} ainsi que le langage \emph{F\#}. L'ensemble des éléments cryptographiques requis sont fournit par \emph{.NET}\footnote{\dotnetcrypto}.
-\subsection{Organisation du code}
-
-
-%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
-\section{Niveaux de sécurité}
-
-\subsection{Quel est le niveau de sécurité que l'on souhaite atteindre ?}
+Deux \emph{assemblies} sont crées :
\begin{itemize}
- \item Confidentialité : les données chiffrées ne doivent pas pouvoir être décryptées par un attaquant.
- \item Authentification : un attaquant ne doit pas pouvoir forger un container, une signature est réalisée à l'aide d'une paire de clef publique-privée.
- \item Intégrité : il ne faut pas que les données chiffrées aient pu être altérées par un attaquant.
+ \item \emph{CryptoFile} : \emph{Library} mettant à disposition l'\emph{API} de chiffrement de fichier et de déchiffrement de container.
+ \item \emph{CryptoFileTests} : Exécutable utilisant la \emph{Library} \emph{CryptoFile} et permettant d'utiliser l'\emph{API} à l'aide d'arguments fournis.
\end{itemize}
+\subsection{Utilisation}
-\subsection{Comment s'assure-t-on que les données sont stockées de manière confidentielle ? En particulier ce qui concerne les méta-données}
+Il est possible de compiler la solution à l'aide de \emph{MonoDevelop}\footnote{\monodevelop}. Le script \emph{Bash} \texttt{labo2-fsharp/run\_tests.sh} montre un exemple de compilation à la ligne de commande, puis de chiffrement d'un fichier suivit du déchiffrement du container ainsi créé.
-Les méta-données ainsi que les données sont chiffrées ensemble. Voir le format du container décrit précédemment.
+À partir du dossier \texttt{labo2-fsharp} et après avoir compiler en \emph{release} la solution, voici ce qu'il est possible d'effectuer :
+\begin{itemize}
+ \item \texttt{CryptoFileTests/bin/Release/CryptoFileTests.exe tests} : Réalise un série de tests.
+ \item \texttt{CryptoFileTests/bin/Release/CryptoFileTests.exe encrypt <file> <container>} : Chiffre le fichier \texttt{<file>} ver le container \texttt{<container>}.
+ \item \texttt{CryptoFileTests/bin/Release/CryptoFileTests.exe decrypt <container> <output directory>} : Déchiffre le container \texttt{<container>} dans le dossier \texttt{<output directory>}.
+\end{itemize}
-\subsection{Comment s'assure-t-on que les données stockées sont authentiques ? Quels sont les risques à prendre en compte ?}
+Les clefs publiques et privées pour le chiffrement ainsi que pour la réalisation de la signature se trouvent dans les fichiers \texttt{keys-crypt.priv}, \texttt{keys-crypt.pub}, \texttt{keys-sign.priv} et \texttt{keys-sign.pub}. Ceux-ci sont automatiquement générés dans le cas où ils sont introuvables.
-L'empreinte des données est signée à l'aide d'une clef privée donnée en paramètre de l'\emph{API}, ceci représente la signature qui est placée dans le container. Lors du déchiffrement, la clef publique correspondante est donnée puis utilisée pour déchiffrer l'empreinte qui est comparée à l'empreinte des données.
+\subsection{Organisation du code}
-\subsection{Comment s'assure-t-on que les données stockées sont intègres ?}
+La \emph{ĺibrary} \emph{CryptoFile} est composé de trois fichiers :
-Cela est réalisé avec un \emph{MAC}, dans notre nous utilisons \emph{HMAC-SHA256} sur les données chiffrées (\emph{Encrypt-then-MAC}).
+\begin{itemize}
+ \item \emph{Types.fs} : Quelques types publics.
+ \item \emph{Crypto.fs} : Contient toutes les primitives cryptographique nécessaire.
+ \item \emph{Tests.fs} : Contient quelques tests unitaires du module \emph{Crypto}.
+ \item \emph{API.fs} : Contient l'interface publique de la \emph{library}. Elle est détaillée ci après.
+\end{itemize}
+\subsubsection{API}
+
+\begin{lstlisting}[language=FSharp, frame=single, basicstyle=\ttfamily\footnotesize]
+module API =
+ let generatKeysPair : Key * Key
+
+ let encryptFile (inputFilePath : string)
+ (outputFilePath : string)
+ (signaturePrivKey: Key)
+ (cryptPubKey : Key)
+
+ let decryptFile (sourceFilePath : string)
+ (targetDirPath : string)
+ (signaturePubKey: Key)
+ (decryptPrivKey : Key)
+\end{lstlisting}
-\subsection{Quels sont les clefs cryptographiques requises qu'il est nécessaire de gérer ?}
-\subsubsection{Clefs externes}
-Concerne les clefs externes à l'\emph{API}.
+17 Mo de mémoire et 19 s pour chiffrer un fichier de 404 Mo
-\begin{itemize}
- \item Une paire de clefs \emph{RSA-2048} pour la signature.
- \item Une paire de clefs \emph{RSA-2048} pour le chiffrement des clefs \emph{AES}.
-\end{itemize}
-\subsubsection{Clefs internes}
+\section{Analyse de la sécurité de l'implémentation}
-Concerne les clefs gérer à l'intérieur du container.
+\subsection{Quelles sont les parties critiques du code ?}
-\begin{itemize}
- \item Une clef de 256 bits pour \emph{AES}.
- \item Une clef de 256 bits pour \emph{HMAC}.
-\end{itemize}
+\subsection{Comment s'est-on assuré que ces parties soient correctement implémentées ?}
+\subsection{Quels sont les points-faibles restants ?}
-17 Mo de mémoire et 19 s pour chiffrer un fichier de 404 Mo
+\subsection{Quels sont les possibilités pour corriger ces points faibles ?}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
projects / crypto_lab2.git / commitdiff