dpapi_ng - Python DPAPI-NG 暗号化/復号化ライブラリ

DPAPI NG（CNG DPAPI としても知られる）の暗号化・復号化を Python で行うためのライブラリです。 NCryptUnprotectSecret および NCryptProtectSecret の動作を再現することを目的としています。これを使用すると、Windows 以外のホストでも、PFX ユーザー保護パスワードや LAPS 暗号化パスワードなどの DPAPI NG で保護されたシークレットを暗号化・復号化できます。ドメインのルートキーのオフラインコピーを使用して任意の DPAPI NG ブロブを復号化するか、指定されたユーザーの資格情報を使用して RPC 経由で必要な情報を取得することで暗号化・復号化が可能です。

現在サポートされている保護記述子は次のものだけです:

Type	目的
SID	SID ユーザーまたは SID グループのメンバーのみがシークレットを復号化できます

これは MS-GKDI Group Key Distribution Protocol を実装しています。

要件

インストール方法

すべての基本機能を含む dpapi-ng をインストールするには、次を実行します

python -m pip install dpapi-ng

Kerberos 認証

Kerberos 認証サポートはシステムライブラリと有効なコンパイラに依存するため、デフォルトではインストールされません。 krb5 ライブラリとコンパイラは以下のパッケージをインストールすることで導入できます:

# Debian/Ubuntu
apt-get install gcc python3-dev libkrb5-dev

# Centos/RHEL
yum install gcc python-devel krb5-devel

# Fedora
dnf install gcc python-devel krb5-devel

# Arch Linux
pacman -S gcc krb5

インストール後、Kerberos 用の Python 拡張機能は次のようにインストールできます

python -m pip install dpapi-ng[kerberos]

また、Kerberos がドメインと通信できるように設定する必要がありますが、これについてはこのページの範囲外です。

ソースから

git clone https://github.com/jborean93/dpapi-ng.git
cd dpapi-ng
pip install -e .

例

ブロブを暗号化・復号化するための同期 API と asyncio API の両方が利用可能です。

import dpapi_ng


### DECRYPTION ###
dpapi_ng_blob = b"..."
decrypted_blob = dpapi_ng.ncrypt_unprotect_secret(dpapi_ng_blob)

# async equivalent to the above
decrypted_blob = await dpapi_ng.async_ncrypt_unprotect_secret(dpapi_ng_blob)


### ENCRYPTION ###
data = b"..."
target_sid = "S-1-5-21-XXXXXXXXXX-XXXXXXXXXX-XXXXXXXXXX-XXXX"
dpapi_ng_blob = dpapi_ng.ncrypt_protect_secret(data, target_sid)

# async equivalent to the above
dpapi_ng_blob = await dpapi_ng.async_ncrypt_protect_secret(data, target_sid)

ブロブを復号化するには、ブロブで指定されたキーを、そのブロブを生成したドメインコントローラーから取得する必要があります。ブロブを暗号化するには、指定されたターゲット SID のグループキーを取得する必要があります。復号化の場合、ドメインコントローラーのホスト名は、DPAPI-NG ブロブ内にあるドメイン名を使用した DNS SRV ルックアップ _ldap._tcp.dc._msdcs.{domain_name} によって自動的に取得されるか、server キーワード引数で指定された値が使用されます。暗号化の場合、ドメインコントローラーのホスト名は、domain_name キーワード引数による DNS SRV ルックアップ、server キーワード引数による直接指定、またはシステムの検索ドメイン（利用可能な場合）のいずれかで決定されます。現在のユーザー識別子での認証が試みられます。Linux では、ユーザーのチケットを取得するために kinit が既に呼び出されている場合にのみこの識別子が存在します。それ以外で識別情報が利用できない場合は、username および password キーワード引数を使用してカスタムユーザーを指定できます。

ncrypt_unprotect_secret、async_ncrypt_unprotect_secret、ncrypt_protect_secret、async_ncrypt_protect_secret では、以下のキーワード引数を使用できます。

server: キーを取得する必要がある場合に、このサーバーを RPC ターゲットとして使用します
username: RPC 接続で認証するユーザー名
password: RPC 接続で認証に使用するパスワード
auth_protocol: RPC 接続に使用する認証プロトコル（negotiate、kerberos、ntlm）
cache: 将来の操作のために取得したキーを格納するキャッシュ

さらに、ncrypt_protect_secret と async_ncrypt_protect_secret は次の追加のキーワード引数を受け取ります。

domain_name: キー情報を取得する際に使用する RPC ターゲットを検索するときに使用するドメイン/フォレストの名前
root_key_identifier: ルートキー識別子の UUID。これらの関数でキャッシュを機能させるために必要です

また、ドメインに保存されているルートキーを提供することで、DPAPI-NG ブロブを暗号化・復号化することも可能です。これは、オフライン攻撃によって取得するか、Domain Admin ユーザーとして実行している場合は LDAP クエリによって取得できます。 PowerShell を使用してドメインのルートキーを取得するには、次を実行します:

$configurationContext = (Get-ADRootDSE).configurationNamingContext
$getParams = @{
    LDAPFilter = '(objectClass=msKds-ProvRootKey)'
    SearchBase = "CN=Master Root Keys,CN=Group Key Distribution Service,CN=Services,$configurationContext"
    SearchScope = 'OneLevel'
    Properties = @(
        'cn'
        'msKds-KDFAlgorithmID'
        'msKds-KDFParam'
        'msKds-SecretAgreementAlgorithmID'
        'msKds-SecretAgreementParam'
        'msKds-PrivateKeyLength'
        'msKds-PublicKeyLength'
        'msKds-RootKeyData'
    )
}
Get-ADObject @getParams | ForEach-Object {
    [PSCustomObject]@{
        Version = 1
        RootKeyId = [Guid]::new($_.cn)
        KdfAlgorithm = $_.'msKds-KDFAlgorithmID'
        KdfParameters = [System.Convert]::ToBase64String($_.'msKds-KDFParam')
        SecretAgreementAlgorithm = $_.'msKds-SecretAgreementAlgorithmID'
        SecretAgreementParameters = [System.Convert]::ToBase64String($_.'msKds-SecretAgreementParam')
        PrivateKeyLength = $_.'msKds-PrivateKeyLength'
        PublicKeyLength = $_.'msKds-PublicKeyLength'
        RootKeyData = [System.Convert]::ToBase64String($_.'msKds-RootKeyData')
    }
}

Windows 以外では、次の ldapsearch コマンドを使用できます:

ldapsearch \
    -b 'CN=Master Root Keys,CN=Group Key Distribution Service,CN=Services,CN=Configuration,DC=domain,DC=test' \
    -s one \
    '(objectClass=msKds-ProvRootKey)' \
    cn \
    msKds-KDFAlgorithmID \
    msKds-KDFParam \
    msKds-SecretAgreementAlgorithmID \
    msKds-SecretAgreementParam \
    msKds-PrivateKeyLength \
    msKds-PublicKeyLength \
    msKds-RootKeyData

注: ldapsearch が成功するには、ほとんどの場合 -H オプションとユーザーバインド情報が必要です。

そこで取得した情報はキャッシュに保存し、後続の ncrypt_protect_secret および ncrypt_unprotect_secret 呼び出しで使用できます:

import uuid

import dpapi_ng

cache = dpapi_ng.KeyCache()

root_key_id = uuid.UUID("76ec8b2d-d444-4f67-9db7-2f62b4358b35")
cache.load_key(
    b"...",                             # msKds-RootKeydata
    root_key_id,                        # cn
    version=1,
    kdf_algorithm="SP800_108_CTR_HMAC", # msKds-KDFAlgorithmID
    kdf_parameters=b"...",              # msKds-KDFParam
    secret_algorithm="DH",              # mskds-SecretAgreementAlgorithmID
    secret_parameters=b"...",           # msKds-SecretAgreementParam
    private_key_length=512,             # msKds-PrivateKeyLength
    public_key_length=2048,             # msKds-PublicKeyLength
)

dpapi_ng.ncrypt_unprotect_secret(b"...", cache=cache)

現在、SP800_108_CTR_HMAC KDF アルゴリズムと、DH、ECDH_P256、ECDH_P384 シークレットアグリーメントアルゴリズムがテスト済みで動作します。 ECDH_P521 シークレットアグリーメントアルゴリズムも動作するはずですが、現在はテスト環境を作成できないため未テストです。

謝辞

このプロジェクトに協力してくれた以下の人々（括弧内は GitHub または Twitter のハンドル）に感謝します:

暗号化サポートを実装してくれた Georg Sieber (@schorschii)
DPAPI-NG で使用される内部 BCrypt* API ワークフローの詳細情報を提供してくれた Grzegorz Tworek (@0gtweet) と Michał Grzegorzewski
一部の Windows API のリバースエンジニアリングを手伝い、いくつかの理論について話し合ってくれた Marc-André Moreau (@awakecoding)
RPC 呼び出しを手伝い、私の理論に対する一般的な相談役になってくれた SkelSec (@SkelSec)
文書化されていないロジックを理解するために Microsoft のエンジニアを紹介してくれた Steve Syfuhs (@SteveSyfuhs)

彼らの忍耐と知識がなければ、これはおそらく実現しなかったでしょう。

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