HSM 与 Python 请求模块的集成

Question

所以我正在编写一个需要使用客户端证书(相互身份验证(向服务器进行身份验证的应用程序。客户端证书密钥存储在HSM(金雅拓(中。我与Luna客户端进行了OpenSSL集成，但请求模块需要一个文件：

from requests import Session
session: Session = Session()
session.cert = (
"/ssl/client.pem",
"/ssl/client.key"
)
session.verify = "/ssl/server.pem"

我的问题是，当私钥在 HSM 中时，我找不到绑定私钥的方法。以下是我到目前为止对pycryptoki库尝试的内容：

from pycryptoki.session_management import (
c_initialize_ex,
c_open_session_ex,
login_ex,
c_logout_ex,
c_close_session_ex,
c_finalize_ex,
)
from requests import Session
c_initialize_ex()
auth_session = c_open_session_ex(0)
login_ex(auth_session, 0, "some-pass")
session: Session = Session()
session.cert = (
"/ssl/client.pem",
"rsa-private-156405640312",
)
session.verify = "/ssl/server.pem"
...
c_logout_ex(auth_session)
c_close_session_ex(auth_session)
c_finalize_ex()

不久前我在这里打开了一个问题，我必须完成应用程序实现，所以我将 HSM 集成放在冰上，但我需要在投入生产之前完成这项工作：https://github.com/gemalto/pycryptoki/issues/17

我也尝试使用 py-hsm，但它是一个低级 api 库，我还用我的代码示例在那里打开了一个问题：

from pyhsm.hsmclient import HsmClient
from requests import Session
c = HsmClient(pkcs11_lib="/usr/lib/libCryptoki2_64.so")
c.open_session(slot=0)
c.login(pin="some-code")
session: Session = Session()
session.cert = "/ssl/client.pem"
c.logout()
c.close_session()

任何人都可以提供与 HSM 中的证书对的相互身份验证示例？如果你在 C/C++ 中有一些东西，那也很棒，我可以实现我的请求函数并将其包装在我的 python 代码中。

提前谢谢你！

Answer 1

我已经测试了几乎所有的Python包装器来做同样的事情。 PyKCS11并不是真正的固体。

我建议使用以下两种可能性之一：

1. 皮卷曲

当你正确配置OpenSSL和cURL时，cUrl的Python包装器可以做到这一点。

下面是一个简单的实现：

import pycurl
from io import BytesIO
import pprint
import json

c = pycurl.Curl()
url = 'https://yourserver/endpoint'
c.setopt(pycurl.URL, url)
# set proxy-insecure
c.setopt(c.SSL_VERIFYPEER, 0)
c.setopt(c.SSL_VERIFYHOST, False)
c.setopt(c.VERBOSE, 0)
c.setopt(pycurl.SSLENGINE, 'pkcs11')
c.setopt(pycurl.SSLCERTTYPE, 'eng')
c.setopt(pycurl.SSLKEYTYPE, 'eng')
c.setopt(pycurl.SSLCERT, 'pkcs11:model=XXX;manufacturer=YYYYY;serial=ZZZZ;'
'token=AAAAA;id=BBBBBBBBB;'
'object=CCCCCC;type=cert;pin-value=pin-pin')
c.setopt(pycurl.SSLKEY, 'pkcs11:model=XXX;manufacturer=YYYYY;serial=ZZZZ;'
'token=AAAAA;id=BBBBBBBBB;'
'object=CCCCCC;type=private;pin-value=pin-pin')

# set headers
c.setopt(pycurl.HEADER, True)
# c.setopt(pycurl.USERAGENT, 'Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:8.0) Gecko/20100101 Firefox/8.0')
c.setopt(pycurl.HTTPHEADER, ("HEADER_TO_ADD:VALUE",))
buffer = BytesIO()
c.setopt(c.WRITEDATA, buffer)
c.perform()
# HTTP response code, e.g. 200.
print('>>> Status: %d' % c.getinfo(c.RESPONSE_CODE))
# Elapsed time for the transfer.
print('>>> Time: %f' % c.getinfo(c.TOTAL_TIME))
# getinfo must be called before close.
c.close()
body = buffer.getvalue().decode('utf-8')
print('>>> Body:n', body)
if body.find('{') >= 0:
body = body[body.find('{'):]
dictionary = json.loads(body)
pprint.pprint(dictionary)

请注意，pkcs#11 URI 方案必须符合RFC7512 可以使用以下命令发现它：

p11tool --provider=/usr/lib/libeTPkcs11.so --list-all

包括引脚在内的所有字段都必须进行 URL 编码。使用在线网站对字符串(pin(<->url_encoded进行编码/解码

2. M2加密

在我看来，这是为 Python 完成的最好的 pkcs#11 实现。 它允许覆盖urllib2，因此由于请求而请求调用。Session.mount 方法和 requests.adapters.BaseAdapter。

我在这里放了一些代码来与urllib2一起使用：

from M2Crypto import m2urllib2 as urllib2
from M2Crypto import m2, SSL, Engine

# load dynamic engine
e = Engine.load_dynamic_engine("pkcs11", "/usr/lib/x86_64-linux-gnu/engines-1.1/libpkcs11.so")
pk = Engine.Engine("pkcs11")
pk.ctrl_cmd_string("MODULE_PATH", "/usr/lib/libeTPkcs11.so")
m2.engine_init(m2.engine_by_id("pkcs11"))
pk.ctrl_cmd_string("PIN", 'pin-pin')
cert = pk.load_certificate('pkcs11:model=XXX;manufacturer=YYYYY;serial=ZZZZ;'
'token=AAAAA;id=BBBBBBBBB;'
'object=CCCCCC')
key = pk.load_private_key('pkcs11:model=XXX;manufacturer=YYYYY;serial=ZZZZ;'
'token=AAAAA;id=BBBBBBBBB;'
'object=CCCCCC', pin='pin-pin')

ssl_context = SSL.Context('tls')
ssl_context.set_cipher_list('EECDH+AESGCM:EECDH+aECDSA:EECDH+aRSA:EDH+AESGCM:EDH+aECDSA:EDH+aRSA:!SHA1:!SHA256:!SHA384:!MEDIUM:!LOW:!EXP:!aNULL:!eNULL:!PSK:!SRP:@STRENGTH')
ssl_context.set_default_verify_paths()
ssl_context.set_allow_unknown_ca(True)
SSL.Connection.postConnectionCheck = None
m2.ssl_ctx_use_x509(ssl_context.ctx, cert.x509)
m2.ssl_ctx_use_pkey_privkey(ssl_context.ctx, key.pkey)
opener = urllib2.build_opener(ssl_context)
urllib2.install_opener(opener)
url = 'https://yourserver/endpoint'
content = urllib2.urlopen(url=url).read()
# content = opener.open(url)
print(content)

请注意，对于 PyCurl，我们不会在 pkcs#11 URI 中指示类型和引脚。 PIN 在传递给load_private_key时指示为字符串，而不是 url 编码。

最后，我找到了一个很好的实现，让 HttpAdapter 挂载在执行调用的请求上。 这是原始实现。

我添加了一些行来支持PIN码并禁用检查主机名：

M2Crypto.SSL.Connection.postConnectionCheck = None

以下是安装适配器的方法：

from requests import Session
from m2requests import M2HttpsAdapter
import pprint, json

request = Session()
m2httpsadapter = M2HttpsAdapter()
# Added by me to set a pin when loading private key
m2httpsadapter.pin = 'pin-pin'
# Need this attribute set to False else we cannot use direct IP (added by me to disable checking hostname)
m2httpsadapter.check_hostname = False
request.mount("https://", m2httpsadapter)
request.cert=('pkcs11:model=XXX;manufacturer=YYYYY;serial=ZZZZ;'
'token=AAAAA;id=BBBBBBBBB;'
'object=CCCCCC',
'pkcs11:model=XXX;manufacturer=YYYYY;serial=ZZZZ;'
'token=AAAAA;id=BBBBBBBBB;'
'object=CCCCCC')
headers = {'HEADER_TO_ADD_IF_WANTED': 'VALUE', }
r = request.get("https://yourserver/endpoint", headers=headers, verify=False)
print(r.status_code)
pprint.pprint(json.loads(r.raw.data.decode('utf-8')))

Answer 2

HSM 中的私钥可用于对某些数据进行签名，这是您尝试通过相互身份验证完成的任务。对对方提供的一些数据进行签名，证明你控制了证书对应的私钥。

从 HSM 中，您可以获取私钥的句柄，并使用该句柄执行私钥操作，而无需导出密钥(使用 HSM 的全部原因是防止看到私钥的内容(。 HSM 可以公开许多不同的接口，但 PKCS#11 是迄今为止最常见的接口。你真的不需要使用OpenSSL或用C/C++编程。由于您使用的是 Python 请求，因此可以使用一些 PKCS#11 Python 库。

请看一下这个Python PKCS11库：https://github.com/danni/python-pkcs11。

然后，您可以执行以下操作(假设密钥是 RSA(

import pkcs11
lib = pkcs11.lib("/usr/lib/libCryptoki2_64.so")
token = lib.get_token(token_label='DEMO')
# Open a session on our token
with token.open(user_pin='1234') as session:
# Get the key from the HSM by label
priv = session.get_key(
object_class=pkcs11.constants.ObjectClass.PRIVATE_KEY,
label='key_label')
# sign with that key using the required mechanism:
signature = priv.sign(my_to_be_signed_data, mechanism=pkcs11.Mechanism.SHA256_RSA_PKCS)

您没有提供有关此相互身份验证的许多详细信息，但希望这应该使您走上正确的轨道。上面的代码根据标签检索密钥，但此 PKCS#11 库还支持基于许多其他属性在 HSM 中查找密钥。