liboqs

liboqs — это библиотека на языке C с открытым исходным кодом для квантово-устойчивых криптографических алгоритмов.

• liboqs
  • Обзор
  • Статус
    • Поддерживаемые алгоритмы
      • Механизмы инкапсуляции ключей
      • Схемы подписи
      • Схемы подписи с сохранением состояния
    • Ограничения и безопасность
      • Ограничения платформ
      • Ограничения поддержки
  • Быстрый старт
    • Linux и Mac
    • Windows
    • Кросс-компиляция
  • Документация
  • Участие в разработке
  • Лицензия
  • Благодарности

Обзор

liboqs предоставляет:

• набор реализаций с открытым исходным кодом квантово-устойчивых механизмов инкапсуляции ключей (KEM) и алгоритмов цифровой подписи; полный список можно найти ниже
• общий API для этих алгоритмов
• тестовый стенд и процедуры бенчмаркинга

liboqs является частью проекта Open Quantum Safe (OQS), целью которого является разработка и интеграция квантово-устойчивой криптографии в приложения для упрощения развертывания и тестирования в реальных условиях. В частности, OQS предоставляет прототипные интеграции liboqs в такие протоколы, как TLS, X.509 и S/MIME, через наш OpenSSL 3 Provider, а также множество других демонстраций с поддержкой постквантовой криптографии.

Проект OQS поддерживается Альянсом постквантовой криптографии в рамках Linux Foundation. Дополнительная информация о проекте Open Quantum Safe доступна на openquantumsafe.org.

OQS проводит опрос, чтобы лучше понять наше сообщество. Мы хотели бы услышать от организаций и частных лиц об их интересе к проекту Open Quantum Safe и его использовании. Пожалуйста, уделите несколько минут, чтобы заполнить опрос: https://linuxfoundation.surveymonkey.com/r/oqssurvey

Статус

Поддерживаемые алгоритмы

В таблице ниже приведены все семейства алгоритмов, интегрированные в liboqs на данный момент. Подробную информацию по каждому варианту (включая уровень NIST, статус постоянного времени, формальную верификацию и доступные оптимизации) см. в ALGORITHMS.md; исходные источники и рекомендации см. на страницах отдельных алгоритмов в docs/algorithms.

Названия алгоритмов, стандартизированных NIST — ML-KEM, ML-DSA и SLH-DSA — стабильны; если NIST изменит детали реализации, liboqs будет адаптирован, чтобы пользователи были защищены от таких изменений. Все остальные названия могут быть изменены. Какие алгоритмы будут собраны, можно контролировать через OQS_ALGS_ENABLED; по умолчанию liboqs собирается с поддержкой всех алгоритмов из таблицы, включая экспериментальные.

Механизмы инкапсуляции ключей

Схемы подписи

Схемы подписи с сохранением состояния

Ограничения и безопасность

Хотя на момент написания этого документа неизвестно об уязвимостях ни в одном из квантово-устойчивых алгоритмов, используемых в этой библиотеке, при развертывании квантово-устойчивых алгоритмов следует проявлять осторожность, поскольку большинство алгоритмов и программного обеспечения не подвергались такой же степени проверки, как используемые в настоящее время алгоритмы. Особое внимание следует уделять рекомендациям сообщества стандартизации, особенно проекту Постквантовой стандартизации криптографии NIST. По мере развития исследований поддерживаемые алгоритмы могут быстро меняться в отношении их безопасности и даже могут оказаться небезопасными как для классических, так и для квантовых компьютеров. Кроме того, обратите внимание, что sntrup761 включен только для тестирования совместимости.

liboqs не намерен «выбирать победителей»: поддержка алгоритмов определяется проектом стандартизации постквантовой криптографии NIST. Мы настоятельно рекомендуем приложениям и протоколам полагаться на результаты этой работы при развертывании постквантовой криптографии.

Мы понимаем, что некоторые стороны могут захотеть развернуть квантово-устойчивую криптографию до завершения проекта стандартизации постквантовой криптографии NIST. Мы настоятельно рекомендуем таким попыткам использовать так называемую гибридную криптографию, в которой квантово-устойчивые алгоритмы с открытым ключом используются наряду с традиционными алгоритмами с открытым ключом (такими как RSA или эллиптические кривые), чтобы решение было по крайней мере не менее безопасным, чем существующая традиционная криптография.

В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ МЫ НЕ РЕКОМЕНДУЕМ ПОЛАГАТЬСЯ НА ЭТУ БИБЛИОТЕКУ В ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЕ ИЛИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛЮБЫХ КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫХ ДАННЫХ. Эта библиотека предназначена для помощи в исследованиях и прототипировании. Хотя мы прилагаем все усилия, чтобы избежать ошибок безопасности, эта библиотека не прошла тот уровень аудита и анализа, который необходим для того, чтобы полагаться на нее в сценариях с высокими требованиями к безопасности.

Пожалуйста, обратитесь к SECURITY.md за подробностями о том, как сообщить об уязвимости, и о процессе реагирования на уязвимости OQS.

Ограничения платформ

Чтобы оптимизировать усилия по поддержке,

• не все алгоритмы одинаково хорошо поддерживаются на всех платформах. В случае вопросов сначала рекомендуется ознакомиться с документацией по каждому алгоритму.
• не все компиляторы одинаково хорошо поддерживаются. Например, требуется как минимум версия 7.1.0 компилятора GNU.

Ограничения поддержкиЭтот проект не поддерживается на коммерческой основе. Все руководства и цели liboqs отражают текущую практику, реализуемую сообществом академических, частично занятых и/или добровольных участников на основе принципа «наилучших усилий», и могут меняться в любое время. Любой организации, которой требуются более надёжные обязательства, настоятельно рекомендуется присоединиться к сообществу OQS и тем самым улучшить код и поддержку, которые сообщество может предоставить.

Быстрый старт

Linux и Mac

1. Установите зависимости:

   На Ubuntu:

   root@kitploit:~

    sudo apt install astyle cmake gcc ninja-build libssl-dev unzip xsltproc doxygen graphviz valgrind
    python3 -m venv .venv
    source .venv/bin/activate
    pip install --require-hashes -r requirements.txt
   

   На macOS, используя менеджер пакетов на ваш выбор (мы выбрали Homebrew):

   root@kitploit:~

    brew install cmake ninja openssl@3 wget doxygen graphviz astyle valgrind
    python3 -m venv .venv
    source .venv/bin/activate
    pip install --require-hashes -r requirements.txt
   

   При использовании Nix:

   root@kitploit:~

    nix develop
   

   Обратите внимание: если вы хотите, чтобы liboqs использовал OpenSSL для различных симметричных криптографических алгоритмов (AES, SHA-2 и т. д.), у вас должен быть установлен OpenSSL (рекомендуется версия 3.x; устаревшая версия 1.1.1 также всё ещё возможна).

2. Получите исходный код:

   root@kitploit:~

    git clone -b main https://github.com/open-quantum-safe/liboqs.git
    cd liboqs
   

   и соберите:

   root@kitploit:~

    mkdir build && cd build
    cmake -GNinja ..
    ninja
   

Доступны различные параметры сборки cmake для настройки результирующих артефактов; они задокументированы в CONFIGURE.md. Все поддерживаемые параметры также перечислены в файле .CMake/alg-support.cmake, и их можно просмотреть, выполнив cmake -LAH -N .. в каталоге build.

Следующие инструкции предполагают, что мы находимся в build.

3. По умолчанию основным результатом сборки является lib/liboqs.a — статическая библиотека. Если вы хотите собрать разделяемую/динамическую библиотеку, добавьте -DBUILD_SHARED_LIBS=ON к команде cmake -GNinja .. выше, и результатом будет lib/liboqs.so|dylib|dll. Публичные заголовочные файлы находятся в каталоге include. Также в каталоге tests собирается множество программ:

   • test_kem: Простой тестовый стенд для механизмов инкапсуляции ключей
   • test_sig: Простой тестовый стенд для схем подписи
   • test_sig_stfl: Простой тестовый стенд для схем подписи с состоянием
   • test_kem_mem: Простой тестовый стенд для проверки потребления памяти механизмами инкапсуляции ключей
   • test_sig_mem: Простой тестовый стенд для проверки потребления памяти схемами подписи

Windows

Бинарные файлы можно создать с помощью Visual Studio 2019 с установленным расширением CMake Tools. Можно использовать те же параметры, что описаны выше для Linux/macOS, а артефакты сборки создаются в указанных папках build.

Если вы хотите создать файлы сборки Visual Studio, например, если вы не используете ninja, обязательно не передавайте параметр -GNinja команде cmake, как показано в примере выше. Затем вы можете собрать все компоненты с помощью msbuild, например, так: msbuild ALL_BUILD.vcxproj, и установить все артефакты, например, с помощью этой команды: msbuild INSTALL.vcxproj.

Кросс-компиляция

Вы можете кросс-компилировать liboqs для различных платформ. Подробная информация доступна в Wiki.

Документация

Более подробную информацию о сборке, необязательных параметрах сборки, примерах приложений, соглашениях о кодировании и многом другом можно найти в вики.

Участие

Приветствуются вклады, соответствующие критериям приемлемости. Подробнее см. в нашем Руководстве по участию.

Лицензия

liboqs распространяется под лицензией MIT; подробности см. в LICENSE.txt.

liboqs включает некоторые сторонние библиотеки или модули, которые распространяются под другими лицензиями; соответствующая подпапка содержит лицензию, применимую в этом случае. В частности:

• .CMake/CMakeDependentOption.cmake: лицензия BSD 3-Clause
• src/common/common.c: включает части под лицензией Apache License v2.0
• src/common/crypto/aes/aes_c.c: общественное достояние или любая лицензия, одобренная OSI
• src/common/crypto/aes/aes*_ni.c: общественное достояние
• src/common/crypto/sha2/sha2_c.c: общественное достояние
• src/common/crypto/sha3/xkcp_low : CC0 (общественное достояние), кроме brg_endian.h и KeccakP-1600-AVX2.s
• src/common/crypto/sha3/xkcp_low/.../brg_endian.h : лицензия BSD 3-Clause
• src/common/crypto/sha3/xkcp_low/.../KeccakP-1600-AVX2.s : лицензия CRYPTOGAMS в стиле BSD
• src/common/rand/rand_nist.c: см. файл

Благодарности

Проект OQS поддерживается Альянсом постквантовой криптографии в рамках Linux Foundation.

Проект OQS был основан Дугласом Стебилой и Микеле Моской в Университете Ватерлоо. Участники liboqs включают отдельных участников, академиков и исследователей, а также различные компании, включая Amazon Web Services, Cisco Systems, evolutionQ, IBM Research, Microsoft Research, SandboxAQ и softwareQ.

Финансовая поддержка разработки Open Quantum Safe была предоставлена Amazon Web Services, Канадским центром кибербезопасности, Cisco, Unitary Fund, фондом NGI Assure и VeriSign Inc.

Исследовательские проекты, разработавшие отдельные компоненты OQS, поддерживались различными исследовательскими грантами, включая финансирование от Канадского совета по естественным наукам и инженерным исследованиям (NSERC); см. исходные статьи для подтверждения финансирования.