Недавно ВКонтакте открыли свой новый протокол MTProto. Мне стало интересно изучить его особенности и реализовать работу с протоколом на Erlang/OTP.
Попутно я вникал в разные технологии о которых давно слышал, но не находил времени для ознакомления.
Постепенно буду выкладывать информацию, тем или иным образом связанную с MTProto, которая мне показалась интересной в процессе освоения нового протокола.
SHA-1
SHA-1 метод получения уникального отпечатка данных. Сколько бы данных не загнали, на выходе получим 20 байтовый, уникальный отпечаток. Подробнее с примерами можно почитать в описании SHA-1 на сайте американского ГОСТ http://www.itl.nist.gov/fipspubs/fip180-1.htm
RSA
RSA метод защиты информации при помощи двух ключей - публичного и частного. Публичный ключ может зашифровать данные, но расшифровать их можно только при помощи частного ключа. Алгоритм следующий: 1. Возьмём два простых числа p и q. Перемножим их и получим публичный ключ: n=p*q 2. Возьмём публичную экспоненту e, общепринято, что ей является e=65537 2.1 Число n и e известны всем. 3. Найдём частную экспоненту d, такую, что d*e = 1 mod (p-1)*(q-1) 3.1 После чего, числа p и q нужно уничтожить, а d хранить в тайне. 4. К удивлению обнаружим, что m^(e*d) = m mod n Для шифрования в "c" сообщения "m", используем публичный ключ e: c=m^e mod n Для расшифровки "с" обратно в "m", используем частный ключ d: m=c^d mod n Тоже самое используется для "подписи" данных, т.е. получаем шифрованные данные при помощи частного ключа, которые может прочитать любой имеющий публичный ключ, без возможности подделать сообщение. Стоит понимать, что числа P и Q достаточно большие, что получить их из N не получится.
AES / IGE
Сама идея метода простая, шифрование данных по ключу(и векторам), с последующей расшифровкой по тому же ключу. Сам алгорим для меня тёмный ящик, могу лишь добавить, что в MTProto используется вместе с Infinite Garble Extension(IGE) режимом блочного шифра, основная особенность которого в том, что при сломанном зашифрованном сообщении в какой-либо точке, после неё данные расшифровать будет невозможно. Подробнее можно почитать в описании IGE: http://csrc.nist.gov/groups/ST/toolkit/BCM/documents/proposedmodes/ige/ige-spec.pdf и в описании AES: http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips197/fips-197.pdf Стоит отметить, что функция шифрования aes256 ige есть в OpenSSL, но обёртки или реализации на языках отличных от c/c++ практически не встречаются. В свою очередь, я добавлял необходимые функции в crypto библиотеку, в Erlang/OTP, которая использует функцию aes_ige_encrypt из OpenSSL.
Diffie–Hellman–Merkle key exchange
Цель - получить такое число, которое будет известно только двум участникам, даже если все сообщения будут перехватывать. В общем виде схема выглядит так: 1. Сервер и Клиент загадывают(говорят открыто) общие числа p=23 and base g=5 2. Сервер выбирает своё секретное число a=6, и отправляет Клиенту g^a mod p = 8 3. Клиент выбирает число b=15, и отправляет Серверу B = g^b mod p = 19 4. Сервер вычисляет s = B^a mod p = 2 5. Клиент вычисляет s = A^b mod p = 2 6. Сервер и Клиент получили общее секретное число: s=2 (g^a)^b и (g^b)^a равны и соответственно равен остаток от деления на p В случае получения секрета в MTProto, переменные меняют названия: p = dh_prime g = G Сам процесс получения секрета в MTProto такой как ниже(опущена часть шифрования и получения хэшей) 1. Client -> Server отправляем случайное число N(требуется для временной сессии) 2. Server -> Client присылает наше N, свое число S, число PQ и отпечаток публичного ключа RSA(FRSA) 2.1 проверяем по отпечатку, что ключ RSA у нас такой есть 2.2 раскладываем PQ на простые сомножители P < Q(защита от флуда, ведь чем больше PQ, тем дольше будет поиск простых сомножителей) 2.3 придумываем ещё одно уникальное число NN 3. Client -> Server отправляем N,S,P,Q,PQ,FRSA,NN 4. Server -> Client получаем N,S,G,DH_prime,G_A,Server_time 4.1 выдумываем своё число B 4.2 считаетм (G^B) mod Dh_prime = G_B 5. Client -> Server отправляем N,SN,G_B 6. Server -> Client получаем ОК значит теперь у нас есть общий секрет: (G_B^A) mod Dh_prime = secret (G_A^B) mod Dh_prime = secret Этот секрет у MTProto называется auth_key
