1 РАЗРАБОТАНЫ Акционерным обществом "РАМЭК-ВС" (АО "РАМЭК-ВС")

2 ВНЕСЕНЫ Техническим комитетом по стандартизации ТК 026 "Криптографическая защита информации"

3 УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 апреля 2018 г. N 207-ст

4 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

В настоящих рекомендациях приведено описание криптографического протокола аутентификации и выработки общего ключа, основанного на применении отечественных криптографических преобразований. Предлагаемое решение направлено на обеспечение целостности и аутентичности данных, передаваемых по каналу связи между бортовым устройством и картами тахографа, входящими в состав тахографа, устанавливаемого на транспортные средства.

В настоящих рекомендациях использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ Р 34.10-2012 Информационная технология. Криптографическая защита информации. Процессы формирования и проверки электронной цифровой подписи

ГОСТ Р 34.12-2015 Информационная технология. Криптографическая защита информации. Блочные шифры

ГОСТ Р 34.13-2015 Информационная технология. Криптографическая защита информации. Режимы работы блочных шифров

ГОСТ Р ИСО/МЭК 7816-4-2013 Карты идентификационные. Карты на интегральных схемах. Часть 4. Организация, защита и команды для обмена

Р 50.1.113-2016 Информационная технология. Криптографическая защита информации. Криптографические алгоритмы, сопутствующие применению алгоритмов электронной цифровой подписи и функции хэширования

Р 50.1.114-2016 Информационная технология. Криптографическая защита информации. Параметры эллиптических кривых для криптографических алгоритмов и протоколов

Примечание - При пользовании настоящими рекомендациями целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящих рекомендаций в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящих рекомендациях применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

Примечание - Согласно [2], бортовое устройство содержит в себе программно-аппаратное шифровальное (криптографическое) средство, т.е. средство криптографической защиты информации (блок СКЗИ), реализующее алгоритмы криптографического преобразования информации.

3.2 карта тахографа; TC: Карта со встроенной микросхемой, предназначенной для использования в контрольных устройствах (3.3). Карта тахографа позволяет бортовому устройству проверить идентификационные данные держателя карты (или идентификационные данные соответствующей группы) и передавать и хранить данные.

Примечание - Адаптировано из [2], приложение 1, пункт 3.

3.3

Примечания

1 Для целей настоящих рекомендаций термины "контрольное устройство" и "тахограф" являются терминами-синонимами.

2 В состав контрольного устройства входят бортовое устройство (3.1) и следующие внешние компоненты (см. [2]):

- карты тахографа;

- датчик движения;

- антенна для приема сигналов глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS;

- антенна для приема и передачи сигналов GSM/GPRS (в случае включения в состав бортового устройства модуля связи);

- комплект монтажных частей для соединения компонентов тахографа и их установки на транспортном средстве.

В настоящих рекомендациях применены следующие обозначения:

В настоящих рекомендациях использованы вычисления в группе точек эллиптической кривой, определенной над конечным простым полем GF(p). Параметрами эллиптической кривой являются:

p > 3 - простое число, определяющее конечное простое поле GF(p);

a, b - коэффициенты эллиптической кривой.

Эллиптическая кривая E_{a, b} задается в короткой форме Вейерштрасса следующим сравнением

где - бесконечно удаленная точка.

На эллиптической кривой E_{a, b} задается точка P, определяемая:

- своими координатами P = (x_P, y_P), удовлетворяющими сравнению

- своим порядком - простым числом q, для которого выполнено условие

Параметры эллиптической кривой E_{a, b}, а также точка P и ее порядок q должны удовлетворять требованиям, накладываемым ГОСТ Р 34.10 на параметры эллиптических кривых при 2²⁵⁴ < q < 2²⁵⁶.

В качестве функции вычисления производного ключа

следует использовать псевдослучайную функцию с длиной выхода 512 бит, определенную в Р 50.1.113-2016, подпункт 4.2.1.2.

Отображение KDF определяется равенством

где HMAC₅₁₂ - функция вычисления имитовставки, определенная в Р 50.1.113-2016, пункт 4.1.2;

- общий ключ, на котором вычисляется имитовставка;

- произвольное сообщение, для которого вычисляется имитовставка.

Функция вычисляется следующим образом: если Q = (x_Q, y_Q) - точка эллиптической кривой, то .

Бортовое устройство (VU) и карта тахографа (TC) обладают:

- идентификаторами участников протокола и ;

- согласованными заранее параметрами a, b, p эллиптической кривой E_a,b, а также точкой , порождающей подгруппу простого порядка q (см. раздел 5);

- ключами электронной подписи и соответственно;

- ключами проверки электронной подписи и соответственно;

- сертификатами ключей проверки электронной подписи, подписанными электронной подписью удостоверяющего центра и содержащими в себе как значения ключей проверки электронной подписи (VU.PK и TC.PK соответственно), так и значения идентификаторов (VU.CHR и TC.CHR соответственно).

В ходе выполнения протокола взаимной аутентификации вырабатывается общий ключ , предназначенный для обеспечения конфиденциальности передаваемой информации.

В основу механизма взаимной аутентификации карты тахографа и бортового устройства положен следующий принцип: каждая сторона должна доказать другой наличие у нее действительной пары ключей, открытый ключ которой сертифицирован общим для участников протокола удостоверяющим центром [1].

Данный механизм запускается со стороны бортового устройства при вводе карты тахографа в считывающее устройство. Процесс начинается с обмена сертификатами и извлечения открытых ключей и завершается созданием общего ключа, используемого для обеспечения конфиденциальности информации, обмениваемой между картой и бортовым устройством. Процесс обмена информацией, а также проверки сертификатов полностью совпадает с регламентируемой [1] последовательностью шагов.

Протокол взаимной аутентификации и выработки общего ключа инициируется бортовым устройством. Протокол представляет собой последовательное выполнение двух команд, направляемых бортовым устройством в карту тахографа, и двух ответов, направляемых картой тахографа в бортовое устройство. Протокол описывается схемой, приведенной на рисунке 1.

На данной схеме использованы пары "команда-ответ" GET_CHALLENGE и MUTUAL_AUTHENTICATE, форматы и содержание которых устанавливаются в соответствии с ГОСТ Р ИСО/МЭК 7816-4.

Бортовое устройство формирует и направляет в карту тахографа команду GET_CHALLENGE.

8.3.1 Карта тахографа вырабатывает случайное целое число k_t (последовательность случайных символов, которая может быть интерпретирована как целое число), удовлетворяющее неравенству

где q - простое число, являющееся порядком подгруппы группы точек эллиптической кривой E_a,b, порожденной точкой P.

8.3.2 Карта тахографа вырабатывает точку TC.P эллиптической кривой E_a,b, удовлетворяющую равенству

8.3.3 Карта тахографа вычисляет случайную последовательность символов Nonce₁ длиной 64 бита (8 байт).

8.3.4 Карта тахографа формирует и направляет в бортовое устройство сообщение M₁, определяемое равенством

Сообщение M₁ является ответом карты тахографа на команду GET_CHALLENGE.

Примечание - Длина передаваемого сообщения M₁ составляет N + 72 байта, где N - длина идентификатора карты тахографа в байтах.

8.4.1 Бортовое устройство проверяет полученное от карты тахографа сообщение M₁. Для этого выполняется последовательность действий по 8.4.1.1 и 8.4.1.2.

8.4.1.1 Проверяется, что содержащееся в сообщении M₁ значение TC.CHR совпадает со значением, содержащимся в сертификате открытого ключа карты тахографа.

8.4.1.2 Проверяется <1>, что точка TC.P принадлежит эллиптической кривой E_a,b.

--------------------------------

<1> Точка TC.P может быть представлена в виде пары своих координат (x_TC.P, y_TC.P). Тогда проверка принадлежности точки кривой состоит в проверке выполнимости сравнения .

8.4.2 Если хотя бы одна из проверок по 8.4.1.1 и 8.4.1.2 не выполнена, то бортовое устройство завершает выполнение протокола, решение об аутентификации карты тахографа не принимается.

8.4.3 Бортовое устройство вырабатывает случайное целое число k_b (последовательность случайных символов, которая может быть интерпретирована как целое число), удовлетворяющее неравенству

где q - простое число, являющееся порядком подгруппы группы точек эллиптической кривой E_a,b, порожденной точкой P.

8.4.4 Бортовое устройство вырабатывает точку VU.P эллиптической кривой E_a,b, удовлетворяющую равенству

8.4.5 Бортовое устройство вычисляет точку VU.Q на эллиптической кривой E_a,b, удовлетворяющую равенству

8.4.6 Бортовое устройство вычисляет строку

и определяет общий ключ K и синхропосылку I равенствами

8.4.7 Бортовое устройство вычисляет случайную последовательность символов Nonce₂ длиной 64 бита (8 байт).

8.4.8 Бортовое устройство формирует строку

и вычисляет для нее электронную подпись S₁ = SGN(VU.SK, T₁).

8.4.9 Бортовое устройство вычисляет значение шифртекста

8.4.10 Бортовое устройство формирует и направляет карте тахографа сообщение M₂, определяемое равенством

Примечание - Сообщение M₂ представляет собой данные, передаваемые карте тахографа в составе команды MUTUAL_AUTHENTICATE. Длина сообщения M₂ составляет 136 байт.

8.5.1 Карта тахографа проверяет полученное от бортового устройства сообщение M₂. Для этого выполняется последовательность действий по 8.5.1.1 - 8.5.1.5.

8.5.1.1 Карта тахографа проверяет принадлежность точки VU.P эллиптической кривой E_a,b. Если данное условие не выполняется, решение об аутентификации бортового устройства не принимается, и протокол завершает свою работу.

8.5.1.2 Карта тахографа вычисляет точку TC.Q на эллиптической кривой E_a,b, удовлетворяющую равенству

8.5.1.3 Карта тахографа вычисляет строку

и определяет общий ключ K и синхропосылку I равенствами

8.5.1.4 Карта тахографа расшифровывает значение E₁, вычисляя

8.5.1.5 Карта тахографа формирует строку

и проверяет электронную подпись под данной строкой, вычисляя значение VERIFY(VU.PK, T₂, S₁).

8.5.2 Если подпись верна, то карта тахографа принимает решение об аутентификации бортового устройства. В противном случае решение об аутентификации бортового устройства не принимается, и протокол завершает свою работу.

8.5.3 Карта тахографа вычисляет значение шифртекста

8.5.4 Карта тахографа формирует строку

и вычисляет для нее электронную подпись S₂ = SGN(TC.SK, T₃).

8.5.5 Карта тахографа направляет бортовому устройству значение электронной подписи S₂. Электронная подпись S₂ является ответом карты тахографа на команду MUTUAL_AUTHENTICATE.

Примечание - Длина передаваемого сообщения S₂ составляет 64 байта.

8.6.1 Бортовое устройство проверяет полученную от карты тахографа электронную подпись S₂. Для этого выполняются следующие действия.

8.6.1.1 Бортовое устройство вычисляет шифртекст

8.6.1.2 Бортовое устройство формирует строку

и проверяет электронную подпись под данной строкой, вычисляя значение VERIFY(TC.PK, T₄, S₂).

8.6.2 Если подпись верна, то бортовое устройство принимает решение об аутентификации карты тахографа. В противном случае решение об аутентификации не принимается.

А.1 В настоящем приложении приведены три контрольных примера выполнения протокола выработки общего ключа и выполнения взаимной аутентификации (А.3 - А.5). Все выводимые далее значения приведены в виде массивов байт, записанных в шестнадцатеричной системе счисления. Слева выведены младшие байты, справа - старшие байты; например, целое число 2¹⁶ будет записано в следующем виде:

При выводе контрольных значений использованы обозначения, указанные в разделе 4 настоящих рекомендаций.

А.2.1 Идентификатор карты тахографа TC.CHR:

А.2.2 Идентификатор бортового устройства VU.CHR:

А.2.3.1 Коэффициент A:

А.2.3.2 Коэффициент B:

А.2.3.3 Модуль эллиптической кривой p:

А.2.3.4 Образующая точка P:

- координата x:

- координата y:

А.2.3.5 Порядок образующей точки q:

А.2.4 Эллиптическая кривая для вычисления общего ключа K (идентификатор кривой id-tc26-gost-3410-2012-256-paramSetA, значения параметров приняты по Р 50.1.114)

А.2.4.1 Коэффициент A:

А.2.4.2 Коэффициент B:

А.2.4.3 Модуль эллиптической кривой p:

А.2.4.4 Образующая точка P:

- координата x:

- координата y:

А.2.4.5 Порядок образующей точки q:

А.3.1 Ниже указаны ключи подписи и ключи проверки подписи бортового устройства и карты тахографа. Здесь и далее ключами проверки подписи являются точки эллиптической кривой, используемой для выработки и проверки электронной подписи (ГОСТ Р 34.10-2012, приложение А).

А.3.1.1 Ключ подписи VU.SK бортового устройства:

А.3.1.2 Ключ проверки подписи VU.PK бортового устройства:

- координата x:

- координата y:

А.3.1.3 Ключ подписи TC.SK карты тахографа:

А.3.1.4 Ключ проверки TS.PK подписи карты тахографа:

- координата x:

- координата y:

А.3.2 Поскольку на первом шаге протокола бортовое устройство отсылает не содержащую данных команду GET_CHALLENGE, далее приведены контрольные значения начиная со второго шага протокола.

А.3.3.1 Случайное значение K_t:

А.3.3.2 Случайная последовательность символов Nonce₁:

А.3.3.3 Сформированное картой тахографа сообщение M₁:

А.3.4.1 Случайное значение K_b:

А.3.4.2 Значение выработанного общего ключа K:

А.3.4.3 Значение выработанной синхропосылки I:

А.3.4.4 Случайная последовательность символов Nonce₂:

А.3.4.5 Случайное значение k, используемое при выработке электронной подписи:

А.3.4.6 Сформированное бортовым устройством сообщение M₂:

А.3.5.1 Значение выработанного общего ключа K:

А.3.5.2 Значение синхропосылки I:

А.3.5.3 Случайное значение k, используемое при выработке электронной подписи картой тахографа:

А.3.5.4 Значение электронной подписи S₂, вычисленное картой тахографа:

Здесь и далее данный шаг не рассматривается, поскольку заключается в выполнении операций по проверке электронной подписи S₂, выработанной картой тахографа, бортовым устройством.

А.4.1 Ниже указаны ключи подписи и ключи проверки подписи бортового устройства и карты тахографа.

А.4.1.1 Ключ подписи VU.SK бортового устройства:

А.4.1.2 Ключ проверки подписи VU.PK бортового устройства:

- координата x:

- координата y:

А.4.1.3 Ключ подписи TC.SK карты тахографа:

А.4.1.4 Ключ проверки TS.PK подписи карты тахографа:

- координата x:

- координата y:

А.4.2.1 Случайное значение K_t:

А.4.2.2 Случайная последовательность символов Nonce₁:

А.4.2.3 Сформированное картой тахографа сообщение M₁:

А.4.3.1 Случайное значение K_b:

А.4.3.2 Значение выработанного общего ключа K:

А.4.3.3 Значение выработанной синхропосылки I:

А.4.3.4 Случайная последовательность символов Nonce₂:

А.4.3.5 Случайное значение k, используемое при выработке электронной подписи:

А.4.3.6 Сформированное бортовым устройством сообщение M₂:

А.4.4.1 Значение выработанного общего ключа K:

А.4.4.2 Значение синхропосылки I:

А.4.4.3 Случайное значение k, используемое при выработке электронной подписи картой тахографа:

А.4.4.4 Значение электронной подписи S₂, вычисленное картой тахографа:

А.5.1 Ниже указаны ключи подписи и ключи проверки подписи бортового устройства и карты тахографа.

А.5.1.1 Ключ подписи VU.SK бортового устройства:

А.5.1.2 Ключ проверки подписи VU.PK бортового устройства:

- координата x:

- координата y:

А.5.1.3 Ключ подписи TC.SK карты тахографа:

А.5.1.4 Ключ проверки TS.PK подписи карты тахографа:

- координата x:

- координата y:

А.5.2.1 Случайное значение K_t:

А.5.2.2 Случайная последовательность символов Nonce₁:

А.5.2.3 Сформированное картой тахографа сообщение M₁:

А.5.3.1 Случайное значение K_b:

А.5.3.2 Значение выработанного общего ключа K:

А.5.3.3 Значение выработанной синхропосылки I:

А.5.3.4 Случайная последовательность символов Nonce₂:

А.5.3.5 Случайное значение k, используемое при выработке электронной подписи:

А.5.3.6 Сформированное бортовым устройством сообщение M₂:

А.5.4.1 Значение выработанного общего ключа K:

А.5.4.2 Значение синхропосылки I:

А.5.4.3 Случайное значение k, используемое при выработке электронной подписи картой тахографа:

А.5.4.4 Значение электронной подписи S₂, вычисленное картой тахографа: