CryptoModule

Introdução

Este projeto deverá ajudar a familiarizar-se com os detalhes de implementação de um módulo de kernel que faz uso da API criptográfica do kernel Linux. Espera-se que ao final do projeto, você possa ser capaz de implementar, compilar, instalar e testar um novo módulo de kernel que realize as funções de cifrar, decifrar e calcular o resumo criptográfico (hash) dos dados fornecidos pelo usuário.

Descrição do projeto

O projeto consiste na implementação de um módulo de kernel capaz de cifrar, decifrar e calcular resumo criptográfico (hash) dos dados fornecidos pelo usuário. Além do módulo de kernel, também deve ser implementado um programa em espaço de usuário para testar o módulo desenvolvido.

O módulo de kernel desenvolvido deve possuir a função de um driver de dispositivo criptográfico (crypto device driver) capaz de receber requisições e enviar respostas através do arquivo de dispositivo /dev/crypto.

Ao carregar o módulo de kernel, deve-se informar no parâmetro key a chave simétrica e no parâmetro iv o vetor de inicialização que serão usados para cifrar e decifrar os dados. Tanto a chave simétrica quanto o vetor de inicialização correspondem a uma string representada em hexadecimal (cada byte corresponde a dois dígitos hexa). A carga do módulo deve ser executada como no exemplo a seguir:

insmod cryptomodule.ko key=”0123456789ABCDEF” iv=”0123456789ABCDEF”

O envio de requisições ao dispositivo criptográfico deve ser realizado através de operações de escrita no arquivo de dispositivo. As requisições ao dispositivo devem ser realizadas no seguinte formato:

operação dados

onde:

• operação: corresponde a um caracter que define qual operação será realizada pelo dispositivo, sendo permitidas as operações de cifrar (c), decifrar (d) ou calcular o resumo criptográfico (h);

• dados: corresponde a uma string contendo os dados sobre os quais a operação será realizada representados em hexadecimal (cada byte corresponde a dois dígitos hexa).

O envio da resposta do dispositivo criptográfico contendo o resultado da operação solicitada deve ser realizado através de operações de leitura no arquivo de dispositivo.

• Para a operação de cifrar (c), a resposta deve ser uma string correspondendo aos dados fornecidos durante a requisição, cifrados com o algoritmo AES em modo CBC utilizando-se a chave fornecida durante a carga do módulo, representados em hexadecimal (cada byte corresponde a dois dígitos hexa).

• Para a operação de decifrar (d), a resposta deve ser uma string correspondendo aos dados fornecidos durante a requisição representados em hexadecimal (cada byte corresponde a dois dígitos hexa), decifrados com o algoritmo AES em modo CBC utilizando-se a chave fornecida durante a carga do módulo.

• Para a operação de cálculo de resumo criptográfico (h), a resposta deve ser uma string correspondendo ao resumo criptográfico em hexadecimal dos dados fornecidos durante a requisição, utilizando-se o algoritmo SHA1.

Para testar o correto funcionamento do driver de dispositivo criptográfico, deve ser implementado um programa em espaço de usuário que permita abrir o arquivo de dispositivo, enviar uma requisição fornecida pelo usuário (através de uma operação de escrita no arquivo de dispositivo) e exibir a resposta fornecida pelo dispositivo criptográfico (através de uma operação de leitura no arquivo de dispositivo).

O módulo de kernel desenvolvido também deve obrigatoriamente fazer uso de MUTEX LOCKS para bloquear um processo em espaço de usuário caso este processo acesse o arquivo de dispositivo /dev/crypto enquanto ele estiver sendo utilizado por outro processo em espaço de usuário.

Tanto o módulo de kernel quanto o programa de usuário devem ser compilados através de um Makefile.

Instruções

Como dito acima, para testar as funcionalidades do módulo de criptografia criamos um programa em espaço de usuário que envia requisições para o módulo, para o correto funcionamento é necessario executa-lo desta maneira:

sudo ./crypto [operação] [dado]

onde,

• sudo é necessario para se adquirir privilégios administrativos para acesso a pasta /dev/crypto.
• operação são as opçoes descritas na seção anterior.
• dados qualquer valor diferente de NULL.

Adicionando a flag --hexa após o dado, fará com que o mesmo seja tratado como hexadecimal.

Obs.: Essa mesma explicação pode ser acessada digitando sudo ./crypto -h.

Compilando

Certifique-se de que os pacotes deb-src estejam adicionados ao seu sources.list, e devidamente instalados

Use:

• make, para compilar todos os programas necessarios.
• make new para substituir o módulo atual.
• make crypto para somente o programa de testes
• make clean para limpar os arquivos temporários de compilação.

Material Complementar

Documentação do Kernel: pasta Documentation/crypto no código fonte do kernel.

Linux Kernel Crypto API

Writing a Linux Kernel Module - Part 2: A Character Device

derekmolloy GitHub Repo - exploringBB

Simple demo explaining usage of the Linux CryptoAPI

Autores

Adriano Munin - adrianomunin

Fabio Irokawa - fabioirokawa

Iago Lourenço iaglourenco

Lucas Coutinho - lucasrcoutinho

Licença

Este projeto esta licenciado pela GPL v3.0 License - veja LICENSE para mais detalhes.