nettle в НАЙС.ОС - полная поддержка ГОСТ

Введение

Алгоритмы Кузнечик и Магма, входящие в состав стандарта ГОСТ Р 34.12-2015, представляют собой современные российские симметричные блочные шифры. Они пришли на смену устаревшему ГОСТ 28147‑89 и стали обязательными для применения в системах, требующих соответствия требованиям ФСТЭК и ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408.

Шифр Магма (64-битный блок) является переработанной версией ГОСТ 28147‑89 с фиксированным S-box и улучшенной структурой. Кузнечик — это более современный и надёжный 128-битный блочный шифр, разработанный специально для повышения уровня криптографической стойкости и эффективности реализации как в программных, так и в аппаратных системах.

🧠 Зачем они нужны в Linux-дистрибутиве?

• ✅ Для совместимости с российскими криптосервисами — большинство систем ЭДО, VPN, защищённой связи и подписи требуют использование ГОСТ-алгоритмов.
• ✅ Для построения защищённых каналов и хранилищ — особенно в системах, подлежащих сертификации или использующихся в рамках импортозамещения.
• ✅ Для построения полноценного ГОСТ-криптостека — в связке с ГОСТ-хэшами, подписью и VKO, Кузнечик и Магма позволяют закрыть полный контур криптографической безопасности.

Это означает, что ГОСТ-алгоритмы из ГОСТ Р 34.12-2015 теперь полностью доступны для всех систем и приложений, использующих libgnutls, libnettle, curl, lighttpd, exim и другие криптографические или TLS-инструменты.

Что было в апстриме (Nettle и GnuTLS)

Nettle — это легковесная, модульная криптографическая библиотека, широко используемая в проектах с открытым исходным кодом. Она реализует набор базовых алгоритмов (хэши, шифры, подписи и пр.), обеспечивая при этом низкоуровневую производительность и гибкость для интеграции.

Одним из ключевых потребителей Nettle является GnuTLS — TLS-библиотека, используемая в таких инструментах, как curl, wget, exim, lighttpd и других. Именно GnuTLS отвечает за реализацию TLS/SSL-протоколов в НАЙС.ОС и тесно зависит от функций, предоставляемых Nettle.

🔍 Поддержка ГОСТ в апстриме Nettle

В официальной (апстримной) версии библиотеки Nettle уже присутствовала частичная поддержка российских криптографических алгоритмов, в том числе:

• ✅ ГОСТ 28147‑89 — классический 64-битный блочный шифр, используемый в ряде наследуемых систем.
• ✅ ГОСТ Р 34.11‑94 — устаревшая хэш-функция, ранее использовавшаяся с ГОСТ 28147‑89.
• ✅ Стрибог (ГОСТ Р 34.11‑2012) — современная хэш-функция, реализованная в вариантах 256 и 512 бит.
• ✅ ГОСТ Р 34.10‑2012 — алгоритм цифровой подписи на эллиптических кривых.
• ✅ VKO (ГОСТ R 34.10‑2012) — алгоритм выработки общего ключа на основе ЭЦП и хэша.

🚫 Чего не было в апстриме

Несмотря на частичную поддержку ГОСТ, в кодовой базе Nettle отсутствовали два ключевых алгоритма из ГОСТ Р 34.12‑2015, необходимых для реализации современных криптографических протоколов:

• ❌ Кузнечик (GOST R 34.12-2015) — 128-битный блочный шифр, утверждённый как замена ГОСТ 28147‑89 и обязательный для новых систем.
• ❌ Магма (GOST R 34.12-2015) — переработанный 64-битный шифр, совместимый с ГОСТ 28147‑89, но с фиксированным S-box и улучшенными параметрами.

В частности, в заголовочном файле gnutls.h.in уже были описаны следующие алгоритмы и режимы:

// Фрагменты из GnuTLS
@GNUTLS_CIPHER_KUZNYECHIK_CTR_ACPKM     // Кузнечик в режиме CTR-ACPKM
@GNUTLS_CIPHER_MAGMA_CTR_ACPKM          // Магма в режиме CTR-ACPKM
@GNUTLS_MAC_KUZNYECHIK_OMAC             // MAC по Кузнечику
@GNUTLS_MAC_MAGMA_OMAC                  // MAC по Магме

Однако без поддержки этих шифров в Nettle, GnuTLS не мог их использовать в полной мере. Таким образом, возможности TLS-шифрования по ГОСТ Р 34.12‑2015 были заблокированы.

Что было сделано в НАЙС.ОС

В рамках развития отечественной криптографической поддержки в НАЙС.ОС разработчики системы выполнили полную и чистую интеграцию алгоритмов ГОСТ Р 34.12-2015 — Кузнечика и Магмы — в криптографическую библиотеку libnettle.

В отличие от апстрима, где эти алгоритмы отсутствовали, в НАЙС.ОС реализация была произведена вручную, с нуля, с соблюдением всех архитектурных и инженерных стандартов проекта Nettle:

• ✅ Реализация алгоритма Кузнечик (128-битный блочный шифр) с полной поддержкой ключевых операций, форматами LE/BE, внутренним состоянием и режимами блочного шифрования.
• ✅ Реализация алгоритма Магма (64-битный блочный шифр) на основе современного представления ГОСТ 28147-89 с фиксированным S-box TC26-Z.
• ✅ Тестирование на основе официальных ГОСТ-векторов (в том числе из СП 800.38A и RFC 7836) с использованием внутренней тест-системы testsuite/ библиотеки Nettle.
• ✅ Интеграция с мета-структурами (nettle-meta.h, nettle-meta-ciphers.c) — добавлены объекты nettle_kuznyechik и nettle_magma.
• ✅ Добавление в nettle-benchmark — теперь алгоритмы Кузнечик и Магма участвуют в сравнительных тестах производительности.
• ✅ Активирована поддержка в GnuTLS — через механизмы auto-detection и условной компиляции (ENABLE_GOST), новые алгоритмы автоматически доступны для TLS 1.2.

Благодаря аккуратной и строго соответствующей upstream-архитектуре реализации, алгоритмы полностью интегрированы в крипто-экосистему НАЙС.ОС и доступны из коробки — без необходимости в дополнительной установке, сборке или модификации сторонних библиотек.

Что теперь входит в НАЙС.ОС

После интеграции симметричных шифров Кузнечик и Магма, в НАЙС.ОС теперь доступен полный стек ГОСТ-алгоритмов прямо "из коробки" — без необходимости доустановки или ручной настройки. Всё включено на уровне системных библиотек libnettle и libgnutls.

Благодаря этому любой пользователь или разработчик может использовать ГОСТ-шифры, хэши, подписи и механизмы TLS сразу после установки системы — как в пользовательских приложениях, так и на уровне инфраструктурных компонентов: VPN, TLS-серверов, системных служб и контейнерных окружений.

📦 Поддержка ГОСТ в НАЙС.ОС

🔍 Проверка доступности

После установки системы вы можете убедиться в наличии алгоритмов с помощью команд:

gnutls-cli --list --priority GOST
grep -i gost /proc/crypto
openssl list -cipher-algorithms | grep gost

Что это даёт пользователям НАЙС.ОС

Благодаря полной встроенной поддержке ГОСТ-алгоритмов, пользователи НАЙС.ОС получают полноценную криптографическую платформу отечественного уровня без необходимости установки сторонних компонентов. Всё уже встроено, протестировано и готово к использованию в любых задачах — от защищённых соединений до документооборота.

✅ Полная ГОСТ-криптография без внешних зависимостей

• 🧩 Никаких OpenSSL-плагинов, проприетарных библиотек или CryptoPro.
• 🔗 Всё работает через GnuTLS и Nettle, уже включённые в систему.
• 🔍 Проверка и использование возможны в любых приложениях, поддерживающих GnuTLS (в том числе curl, wget, git).

✅ ГОСТ-TLS для защищённых соединений

• 🔐 Поддержка ГОСТ ciphersuites в TLS 1.2, включая шифры на базе Магмы и Кузнечика, хэши Стрибог, подписи ГОСТ.
• ⚙️ Использование в приложениях: curl, lighttpd, openconnect, exim, git-remote-http, libvirt и др.
• 💡 Настройка приоритетов через GnuTLS-профиль: 'NONE:+VERS-TLS1.2:+GOST'

✅ ГОСТ-подписи и VKO

• ✍️ Подписание файлов и сообщений через ГОСТ R 34.10-2012 (256/512 бит).
• 🔁 Обмен ключами через VKO ГОСТ 2012 с использованием отечественных эллиптических кривых.
• 🧱 Поддержка форматов CMS, PKCS#7, X.509 с ГОСТ-криптографией.

✅ Электронный документооборот и ГОСТ-PKI

• 🗂️ Хэширование и подписание PDF, XML, JSON по требованиям ФСТЭК и Минцифры.
• 🏛️ Создание ГОСТ-совместимой PKI для внутреннего документооборота, электронных доверенностей и ЭП.
• ⚖️ Соответствие требованиям к СКЗИ, в том числе без использования проприетарного ПО.

✅ Импортозамещение и соответствие требованиям

• 🇷🇺 Полное импортозамещение: все алгоритмы реализованы на открытом коде, без "чёрных ящиков".
• 🔐 ГОСТ реализован в системных библиотеках libnettle и libgnutls, прошёл тестирование и доступен в пользовательских приложениях.
• ✅ Готовность к сертификации по требованиям ФСТЭК/ФСБ (при наличии режима контроля целостности и ограничений по TLS).

Как это работает из коробки

В НАЙС.ОС поддержка ГОСТ реализована на уровне системных библиотек, без внешних плагинов, закрытых компонентов или ручной настройки. Всё уже включено в базовую систему и доступно сразу после установки.

📦 Установленные компоненты

• ✅ libnettle — содержит полную реализацию ГОСТ-алгоритмов: Магма, Кузнечик, ГОСТ 28147-89, Стрибог, ГОСТ DSA и VKO.
• ✅ libgnutls — собрана с опцией --enable-gost, что активирует ГОСТ-поддержку в TLS и криптографических утилитах.
• ✅ certtool — поддерживает генерацию ГОСТ-сертификатов, создание ключей, формирование PKCS#10-запросов.

🔐 Активация ГОСТ в TLS

ГОСТ-алгоритмы доступны в gnutls-cli, curl, openconnect и других клиентах, использующих GnuTLS. Для включения достаточно указать приоритет TLS-схем:

gnutls-cli --priority 'NONE:+VERS-TLS1.2:+GOST' example.gov.ru

Это включает только ГОСТ-совместимые алгоритмы в TLS 1.2 и гарантирует соответствие российским криптографическим стандартам.

🛠 Работа с ГОСТ-сертификатами

Утилита certtool в НАЙС.ОС умеет:

• ✍️ Создавать ключи ГОСТ R 34.10-2012 (256/512 бит)
• 📄 Генерировать запросы PKCS#10 с ГОСТ-подписями
• 🧾 Подписывать и выдавать сертификаты с ГОСТ-параметрами

certtool --generate-privkey --key-type gost12-256 --outfile gost.key
certtool --generate-request --load-privkey gost.key --outfile gost.req
certtool --generate-certificate --load-ca-privkey ca.key --load-ca-certificate ca.pem \
          --load-request gost.req --outfile gost.crt

🎯 Ничего дополнительно делать не нужно

• ❌ Не нужно устанавливать проприетарные модули или CryptoPro
• ❌ Не нужно патчить ядро или libssl
• ✅ Всё работает через штатные инструменты и пакеты из основного репозитория НАЙС.ОС

7. Примеры использования

После установки НАЙС.ОС все ГОСТ-алгоритмы доступны без дополнительной настройки. Ниже приведены практические примеры использования встроенных криптографических инструментов:

📡 Тестирование ГОСТ-TLS через gnutls-cli и gnutls-serv

Сначала сгенерируем ГОСТ-ключ и самоподписанный сертификат:

certtool --generate-privkey --key-type gost12-256 --outfile gost.key

certtool --generate-self-signed \
  --load-privkey gost.key \
  --template <<EOF
cn = "localhost"
expiration_days = 365
tls_www_server
dns_name = "localhost"
EOF
  --outfile gost.crt

Теперь запускаем тестовый TLS-сервер:

gnutls-serv --priority "NONE:+VERS-TLS1.2:+GOST" \
  --x509certfile gost.crt --x509keyfile gost.key --port 5555

И подключаемся к нему:

gnutls-cli --priority "NONE:+VERS-TLS1.2:+GOST" -p 5555 localhost

Если всё корректно — будет установлен TLS 1.2-соединение с использованием ГОСТ-шифров.

✍️ Подпись и проверка файла по ГОСТ Р 34.10-2012

Создадим ГОСТ-ключ и подпишем файл:

certtool --generate-privkey --key-type gost12-256 --outfile gost.key

openssl dgst -sign gost.key -binary -sha256 -out signature.bin somefile.txt

Проверим подпись (требуется открытый ключ):

openssl pkey -in gost.key -pubout -out pubkey.pem

openssl dgst -verify pubkey.pem -signature signature.bin -sha256 somefile.txt

🔒 Шифрование и расшифровка с помощью Кузнечика

Для простого примера воспользуемся nettle-утилитой nettle-benchmark, а для ручного шифрования используем OpenSSL (при наличии ГОСТ-поддержки) или напишем скрипт с использованием gost-crypto через Python.

Пример ручного шифрования файла с помощью OpenSSL (если собран с ГОСТ):

openssl enc -k secretpassword \
  -in secret.txt -out secret.enc \
  -cipher grasshopper -p -nosalt

И расшифровка:

openssl enc -d -k secretpassword \
  -in secret.enc -out decrypted.txt \
  -cipher grasshopper -nosalt

📊 Тестирование производительности

Для оценки производительности алгоритмов используйте встроенный nettle-benchmark:

nettle-benchmark | grep -E 'gost|magma|kuznyechik'

Это покажет скорость шифрования ГОСТ-алгоритмами на вашей системе.

8. Заключение

НАЙС.ОС стала одной из первых отечественных операционных систем, в которой реализован полный стек ГОСТ-криптографии, включая новейшие алгоритмы Кузнечик и Магма по ГОСТ Р 34.12-2015 — прямо из коробки, без установки дополнительных компонентов.

📦 Полный стек ГОСТ

• ✅ Блочные шифры: ГОСТ 28147-89, Магма, Кузнечик
• ✅ Хэши: ГОСТ R 34.11-94, Стрибог 256/512
• ✅ MAC: IMIT, HMAC, CMAC на базе ГОСТ
• ✅ Подписи: ГОСТ R 34.10-2001 / 2012 (256/512)
• ✅ Обмен ключами: VKO на ГОСТ-кривых
• ✅ TLS: ГОСТ-наборы шифров через GnuTLS

🏛️ Для кого это важно?

• 🛡️ Регуляторам и ведомствам — соответствие требованиям ФСТЭК, ГОСТ, ТК26.
• 🧑‍💼 Корпоративным системам — возможность безопасной электронной подписи, TLS, обмена ключами и защиты хранимых данных.
• 🧩 СКЗИ и встроенным системам — компактные реализации ГОСТ без лишних зависимостей.
• 🔍 Исследователям и разработчикам — открытая архитектура, легко проверяемая и расширяемая.

🚀 Преимущества подхода НАЙС.ОС

• 🔓 Открытый код — всё реализовано в свободных библиотеках Nettle и GnuTLS.
• ⚙️ Никаких бинарных blob'ов, проприетарных плагинов или лицензий.
• 🧱 Интеграция на уровне системы — всё работает с утилитами из репозитория.
• 🛠️ Готово для применения — ГОСТ TLS, подписи, хранилища и проверка целостности.