SSL/TLS embedded for IoT #8

Embedded SSL 2017.06.27 16:34 Posted by Dwarp

SSL/TLS embedded for IoT


이 글은 embedded IoT device의 보안에 관한 글입니다.


embedded SSL/TLS 여덟번째입니다.


대만 출장으로 인해 이번 포스팅이 조금 늦었습니다. 그리고 이번 강의 후 인도 출장이 잡혀 있어 약 2-3주 간 글 업로드가 힘들 것 같습니다. 양해 바랍니다. 그럼 시작해봅시다.


저번 시간에 초기화와 handshake를 제외한 SSL 함수들을 만들어 보았습니다. 계속 이어서 가봅시다. 초기화입니다.


초기화 함수는 mbed의 example을 참고하였습니다. 해당 example은 다운로드 받은 mbedtls 소스 중 programs 폴더 -> ssl 폴더에 있습니다. 하지만 여러분들이 이 글을 읽는 이유는 embedded SSL을 구현에 시간을 단축하기 위함이므로 바로 정리해 놓은 초기화 함수를 올리겠습니다.



조금 길어요~


unsigned char wiz_mbedtls_ssl_init(wiz_ssl_context* sslContext, uint8_t* SocketHandler)
{
	int ret = 1;
#if defined (MBEDTLS_ERROR_C)
	char error_buf[100];
#endif

#if defined (MBEDTLS_DEBUG_C)
	debug_set_threshold(DEBUG_LEVEL);
#endif

	/*
	Initialize session data
	*/
#if defined (MBEDTLS_ENTROPY_C)
	sslContext->entropy = malloc(sizeof(mbedtls_entropy_context));
	mbedtls_entropy_init( sslContext->entropy);
#endif
	sslContext->ctr_drbg = malloc(sizeof(mbedtls_ctr_drbg_context));
	sslContext->ssl = malloc(sizeof(mbedtls_ssl_context));
	sslContext->conf = malloc(sizeof(mbedtls_ssl_config));
	sslContext->cacert = malloc(sizeof(mbedtls_x509_crt));

	mbedtls_ctr_drbg_init(sslContext->ctr_drbg);
	mbedtls_x509_crt_init(sslContext->cacert);
	mbedtls_ssl_init(sslContext->ssl);
	mbedtls_ssl_config_init(sslContext->conf);
	/*
	Initialize certificates
	*/
#if defined (MBEDTLS_X509_CRT_PARSE_C)
#if defined (MBEDTLS_DEBUG_C)
	printf(" Loading the CA root certificate \r\n");
#endif
	mbedtls_ssl_config_defaults((sslContext->conf),
								MBEDTLS_SSL_IS_CLIENT,
								MBEDTLS_SSL_TRANSPORT_STREAM,
								MBEDTLS_SSL_PRESET_DEFAULT);
	mbedtls_ssl_setup((sslContext->ssl), (sslContext->conf));
	//mbedtls_ssl_set_timer_cb(sslContext->ssl,NULL,SSLFSetTimerCB,SSLFGetTimerCB);
	//mbedtls_ssl_set_hostname(sslContext->ssl, HOST_NAME);
#if defined (MBEDTLS_CERTS_C)
	ret = mbedtls_x509_crt_parse((sslContext->cacert),(unsigned char *)CERTIFICATE,strlen(CERTIFICATE));
#else
	ret = 1;
#if defined (MBEDTLS_DEBUG_C)
	printf("SSL_CERTS_C not define .\r\n");
#endif
#endif
#endif
	if(ret < 0)
	{
#if defined (MBEDTLS_CERTS_C)
		printf("x509_crt_parse failed.%x \r\n",ret);
#endif
		return 0;
	}
	/*
	set ssl session para
	*/
	mbedtls_ssl_conf_ca_chain(sslContext->conf, sslContext->cacert, NULL);
	mbedtls_ssl_conf_endpoint(sslContext->conf,MBEDTLS_SSL_IS_CLIENT); 		//set the current communication method is SSL Client
	mbedtls_ssl_conf_authmode(sslContext->conf,MBEDTLS_SSL_VERIFY_REQUIRED);
	mbedtls_ssl_conf_rng(sslContext->conf,SSLRandomCB,sslContext->ctr_drbg);
        mbedtls_ssl_conf_read_timeout(sslContext->conf,WIZ_RECV_TIMEOUT_VALUE);
#if defined (MBEDTLS_DEBUG_C)
	mbedtls_ssl_conf_dbg(sslContext->conf,wiz_mbedtls_ssl_debug_cb,stdout);
#endif
	mbedtls_ssl_set_bio(sslContext->ssl,SocketHandler, wiz_mbedtls_ssl_send, wiz_mbedtls_ssl_recv, wiz_mbedtls_ssl_recvtimeout); //set client's socket send and receive functions

	return 1;
}

코드를 간단하게 설명하겠습니다.

함수 자체는 wiz_ssl_context* sslContext와 uint8_t* sockethandler인자를 받습니다. 여기서 sslContext는 ssl에 필요한 context 변수들을 structure로 선언해 놓은 것이고 sockethandler는 단순하게 소켓 번호라고 생각하시면 됩니다.

아래는 wiz_ssl_context의 structure definition 입니다.

typedef struct{
#if defined (MBEDTLS_ENTROPY_C)
	mbedtls_entropy_context* entropy;
#endif
	mbedtls_ctr_drbg_context* ctr_drbg;
	mbedtls_ssl_context* ssl;
	mbedtls_ssl_config* conf;
	mbedtls_x509_crt* cacert;
}wiz_ssl_context;

structure 내부에 여러가지 변수들이 있는데 각각의 의미는 별도의 블로깅이 필요합니다. 일단 우리는 embedded ssl library를 사용하는 것에 목적을 두고 블로깅을 하고 있으니 너무 심오하게 생각하지 말고 넘어갑시다.


이 후에는 각각의 변수를 malloc을 통해 memory를 할당합니다. embedded에서 왠 malloc? 이라고 생각하시는 분들이 많을 수도 있습니다. 그냥 쓰세요. 어차피 mbedtls 자체가 malloc을 사용하고 있으니까요. 그래도 malloc이 불편하신 분들은 global로 선언해서 사용하셔도 되는데 대신 유연성이 엄청 떨어지겠죠? 트레이드 오프가 필요합니다.(malloc을 사용하기 때문에 최소 48kb보다 큰 sram을 가지고 있는 mcu를 추천하는 것입니다.)


그리고 각각을 mbedtls의 내장 함수들로 초기화 합니다. 그 다음은 ssl configuration을 설정하구요. 여기서 client로 할지 TCP로 할지 결정을 합니다. 그 이후에는 mbedtls_ssl_setup함수를 통해 sslcontext와 configuration을 setup 하구요.


이 후 Certificate를 등록합니다. 여기에서 CERTIFICATE에 주목할 필요가 있는데요. 이 CERTIFICATE는 Server의 ROOT certificate를 등록해야 합니다. 해당 certificate는 시스템에 내장해야 하는데요. 내장하지 않으면 내가 접속하려는 server가 진짜인지 가짜인지 구분을 할 수 없습니다. 한마디로 피싱 사이트를 구분해내지 못한다고 생각하시면 됩니다.

ret = mbedtls_x509_crt_parse((sslContext->cacert),(unsigned char *)CERTIFICATE,strlen(CERTIFICATE)); 

해당 Certificate는 인터넷 브라우져에서 다운로드 받아 text로 저장한 뒤 certificate.h 라는 파일을 하나 만들어서 복붙하시고 다음과 같은 형식으로 수정하시면 됩니다. (Certificate를 코드에 적용하는 방)

const char	graph_facebook_com[] = \
"-----BEGIN CERTIFICATE-----\r\n"  \
"MIIEsTCCA5mgAwIBAgIQBOHnpNxc8vNtwCtCuF0VnzANBgkqhkiG9w0BAQsFADBs\r\n"  \
"MQswCQYDVQQGEwJVUzEVMBMGA1UEChMMRGlnaUNlcnQgSW5jMRkwFwYDVQQLExB3\r\n"  \
"d3cuZGlnaWNlcnQuY29tMSswKQYDVQQDEyJEaWdpQ2VydCBIaWdoIEFzc3VyYW5j\r\n"  \
"ZSBFViBSb290IENBMB4XDTEzMTAyMjEyMDAwMFoXDTI4MTAyMjEyMDAwMFowcDEL\r\n"  \
"MAkGA1UEBhMCVVMxFTATBgNVBAoTDERpZ2lDZXJ0IEluYzEZMBcGA1UECxMQd3d3\r\n"  \
"LmRpZ2ljZXJ0LmNvbTEvMC0GA1UEAxMmRGlnaUNlcnQgU0hBMiBIaWdoIEFzc3Vy\r\n"  \
"YW5jZSBTZXJ2ZXIgQ0EwggEiMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4IBDwAwggEKAoIBAQC2\r\n"  \
"4C/CJAbIbQRf1+8KZAayfSImZRauQkCbztyfn3YHPsMwVYcZuU+UDlqUH1VWtMIC\r\n"  \
"Kq/QmO4LQNfE0DtyyBSe75CxEamu0si4QzrZCwvV1ZX1QK/IHe1NnF9Xt4ZQaJn1\r\n"  \
"itrSxwUfqJfJ3KSxgoQtxq2lnMcZgqaFD15EWCo3j/018QsIJzJa9buLnqS9UdAn\r\n"  \
"4t07QjOjBSjEuyjMmqwrIw14xnvmXnG3Sj4I+4G3FhahnSMSTeXXkgisdaScus0X\r\n"  \
"sh5ENWV/UyU50RwKmmMbGZJ0aAo3wsJSSMs5WqK24V3B3aAguCGikyZvFEohQcft\r\n"  \
"bZvySC/zA/WiaJJTL17jAgMBAAGjggFJMIIBRTASBgNVHRMBAf8ECDAGAQH/AgEA\r\n"  \
"MA4GA1UdDwEB/wQEAwIBhjAdBgNVHSUEFjAUBggrBgEFBQcDAQYIKwYBBQUHAwIw\r\n"  \
"NAYIKwYBBQUHAQEEKDAmMCQGCCsGAQUFBzABhhhodHRwOi8vb2NzcC5kaWdpY2Vy\r\n"  \
"dC5jb20wSwYDVR0fBEQwQjBAoD6gPIY6aHR0cDovL2NybDQuZGlnaWNlcnQuY29t\r\n"  \
"L0RpZ2lDZXJ0SGlnaEFzc3VyYW5jZUVWUm9vdENBLmNybDA9BgNVHSAENjA0MDIG\r\n"  \
"BFUdIAAwKjAoBggrBgEFBQcCARYcaHR0cHM6Ly93d3cuZGlnaWNlcnQuY29tL0NQ\r\n"  \
"UzAdBgNVHQ4EFgQUUWj/kK8CB3U8zNllZGKiErhZcjswHwYDVR0jBBgwFoAUsT7D\r\n"  \
"aQP4v0cB1JgmGggC72NkK8MwDQYJKoZIhvcNAQELBQADggEBABiKlYkD5m3fXPwd\r\n"  \
"aOpKj4PWUS+Na0QWnqxj9dJubISZi6qBcYRb7TROsLd5kinMLYBq8I4g4Xmk/gNH\r\n"  \
"E+r1hspZcX30BJZr01lYPf7TMSVcGDiEo+afgv2MW5gxTs14nhr9hctJqvIni5ly\r\n"  \
"/D6q1UEL2tU2ob8cbkdJf17ZSHwD2f2LSaCYJkJA69aSEaRkCldUxPUd1gJea6zu\r\n"  \
"xICaEnL6VpPX/78whQYwvwt/Tv9XBZ0k7YXDK/umdaisLRbvfXknsuvCnQsH6qqF\r\n"  \
"0wGjIChBWUMo0oHjqvbsezt3tkBigAVBRQHvFwY+3sAzm2fTYS5yh+Rp/BIAV0Ae\r\n"  \
"cPUeybQ=\r\n"  \
"-----END CERTIFICATE-----\r\n";

이제 session 파라미터들을 입력하고 앞서 만들어 놓은 random, recv, send 등의 콜백 함수를 등록하면 마무리 됩니다.


웁스! 한가지 말씀 안드린게 있어요. Debug용 call back도 등록하셔야 하는데 mbedtls에서 제공하는 형식만 맞추고 함수 내부에서 uart와 연결된 printf를 사용하시면 됩니다.

#if defined (MBEDTLS_DEBUG_C)
void wiz_mbedtls_ssl_debug_cb(void *ctx, int level, const char *file, int line, const char *str)
{
    if(level < DEBUG_LEVEL)
    {
       printf("%s\r\n",str);
    }
}
#endif

그럼 이것으로 초기화 함수에 대한 설명은 마무리 짓고 handshake로 넘어가겠습니다. SSL의 첫번째 과정이 바로 Handshake입니다. 구글링 해보시면 ssl handshake에 대해 많이 나오는데 딱히 이해못할 만한 내용은 없습니다. handshake 과정 중에서 암호화 방식을 결정하고 certificate 교환하는 게 전부입니다. handshake가 끝나면 암호화된 데이터로 통신이 가능하게 됩니다.


unsigned int wiz_mbedtls_ssl_handshake(wiz_ssl_context* sslContext)
{
    int ret;
    uint32_t flags;
//#if defined(MBEDTLS_ERROR_C)
//    unsigned char error_buf[100];
//    memset(error_buf, 0, 100);
//#endif
#if defined(WIZINTERFACE_DEBUG)
    printf( "  . Performing the SSL/TLS handshake..." );
#endif

    while( ( ret = mbedtls_ssl_handshake( sslContext->ssl ) ) != 0 )
    {
        if( ret != MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_READ && ret != MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_WRITE )
        {
//#if defined(MBEDTLS_ERROR_C)
//            mbedtls_strerror( ret, (char *) error_buf, 100 );
//            printf( " failed\n\r  ! mbedtls_ssl_handshake returned %d: %s\n\r", ret, error_buf );
//#endif
            return( -1 );
        }
    }
#if defined(WIZINTERFACE_DEBUG)
    printf( " ok\n\r    [ Ciphersuite is %s ]\n\r", mbedtls_ssl_get_ciphersuite( sslContext->ssl ) );
    printf( "  . Verifying peer X.509 certificate..." );
#endif
    /* In real life, we probably want to bail out when ret != 0 */
    if( ( flags = mbedtls_ssl_get_verify_result( sslContext->ssl ) ) != 0 )
    {
        //char vrfy_buf[512];
#if defined(WIZINTERFACE_DEBUG)
        printf( " failed.\n\r" );
#endif
        //mbedtls_x509_crt_verify_info( vrfy_buf, sizeof( vrfy_buf ), "  ! ", flags );

        //printf( "%s\n\r", vrfy_buf );
    }
    else
        printf( " ok.\n\r" );

    return( 0 );
}


handshake 함수는 생각보다 짧습니다. 위 코드를 보면 mbedtls_ssl_handshake로 handshake가 완료될 때까지 뺑뺑이를 돌린 후 certificate가 맞는지 확인만 하면 됩니다. 생각보다 간단하지요? 그럼 어느정도 ssl을 위한 함수가 준비되었습니다.


이제 실전!!! 실전!!! 실전!!! 음... SSL로 어디에 접속해보면 좋을까 생각해 올게요.


혹시 의견 있으시면 댓글 달아 주세요. 반영해 드립니다. ^^ 그럼 수고하시구요. 전 인도 벵갈루루에 다녀와야할 것 같아요.ㅠㅠ 인도는 덥고 지금 우기이고 ㅠㅠ 암튼 7월 10일 이후에나 다시 포스팅을 할 수 있을 것 같습니다. 다음에 봐요~ 안녕~


(일부 코드 내용이 틀린 점이 있습니다. 코드가 모두 완성되면 zip file로 업로드 할테니까 너무 조바심 내지 마시구요~ ^^)



저작자 표시
신고

'Embedded SSL' 카테고리의 다른 글

SSL/TLS embedded for IoT #8  (0) 2017.06.27
SSL/TLS embedded for IoT #7  (0) 2017.06.19
SSL/TLS embedded for IoT #6  (0) 2017.06.17
SSL/TLS embedded for IoT #5  (0) 2017.06.16
SSL/TLS embedded for IoT #4  (0) 2017.06.15
SSL/TLS embedded for IoT #3  (6) 2016.12.28