智能卡 PKCS11 AES 密钥生成失败

Question

我正在尝试使用 Python 中的 PKCS11（使用 PyKCS11 库）在 ACOS5-64 智能卡和 OMNIKEY 3121 读卡器上创建 AES 256 密钥。到目前为止，所有“标准”操作似乎都适用于非对称加密。我已经运行了大量的代码示例和 pkcs11-tool 命令，用于初始化令牌、设置/更改 PIN、创建 RSA 密钥对等。因此，驱动程序都可以正常工作（pcscd、CCID、PKCS11 中间件）。

以下代码导致问题：

from PyKCS11 import *
import getpass
libacospkcs = '/usr/lib/libacospkcs11.so'

def createTokenAES256(lbl):
   pkcs11 = PyKCS11Lib()
   pkcs11.load(libacospkcs)
   theOnlySlot = pkcs11.getSlotList()[0]
   session = pkcs11.openSession(theOnlySlot, CKF_SERIAL_SESSION | CKF_RW_SESSION)
   PIN = getpass.getpass('Enter User PIN to login:')
   session.login(PIN)

   t = pkcs11.getTokenInfo(theOnlySlot)
   print t.label
   print t.model
   print t.serialNumber

   template = (
      (CKA_CLASS, CKO_SECRET_KEY),
      (CKA_KEY_TYPE, CKK_AES),
      (CKA_VALUE_LEN, 32),
      (CKA_LABEL, "A"),
      (CKA_PRIVATE, True),
      (CKA_SENSITIVE, True),
      (CKA_ENCRYPT, True),
      (CKA_DECRYPT, True),
      (CKA_TOKEN, True),
      (CKA_WRAP, True),
      (CKA_UNWRAP, True),
      (CKA_EXTRACTABLE, False))
   ckattr = session._template2ckattrlist(template)
   m = LowLevel.CK_MECHANISM()
   m.mechanism = LowLevel.CKM_AES_KEY_GEN

   key = LowLevel.CK_OBJECT_HANDLE()
   returnValue = pkcs11.lib.C_GenerateKey( session.session, m, ckattr, key)

   if returnValue != CKR_OK:
      raise PyKCS11Error(returnValue)

# Now run the method to create the key
createTokenAES256('TestAESKey')

但是，运行时出现错误：

~/projects/smartcard $ python testpkcs11again.py 
Enter User PIN to login:
Token #A                        
ACOS5-64        
30A740C8704A
Traceback (most recent call last):
  File "testcreateaes.py", line 43, in <module>
    createTokenAES256('TestAESKey')
  File "testcreateaes.py", line 40, in createTokenAES256
    raise PyKCS11Error(returnValue)
PyKCS11.PyKCS11Error: CKR_ATTRIBUTE_VALUE_INVALID (0x00000013)

问题是，如果我将 CKA_TOKEN 行切换为 False，那么它“有效”。当然，通过将其设置为 false，它使密钥成为会话对象而不是令牌对象（即，在我注销后，密钥被擦除）。将 pkcs11-tool 与 --list-objects 一起使用，密钥不存在。我可以使用 ACSCMU​​（令牌管理员的 GUI 工具），我可以在“秘密密钥管理器”中创建一个 AES 密钥，它确实创建了一个持久密钥。但我无法看到 ACSCMU​​ 正在做什么来使其持久化（它可能根本没有使用 PKCS11）。

如果我必须猜测问题，我猜它与会话有关。如果 CKA_TOKEN=True 无效，那么似乎令牌实际上并不处于 RW 模式（如第 9 行中的 CKF_RW_SESSION 所建议的那样）。到目前为止，我不确定还可以尝试什么或如何调试它。

Answer 1

经过大量挖掘大量示例后，我自己想通了：如果您要创建持久性 (CKA_TOKEN=True) 对象，CKA_ID 是必需的属性。不知道我应该如何知道这一点（从未在任何文档中看到过），但确实在我添加之后它工作得很好。

如果您正确设置了驱动程序，此代码应该可以工作：

from PyKCS11 import *
import getpass
libacospkcs = '/usr/lib/libacospkcs11.so'

def createTokenAES256(label):
   pkcs11 = PyKCS11Lib()
   pkcs11.load(libacospkcs)
   theOnlySlot = pkcs11.getSlotList()[0]
   session = pkcs11.openSession(theOnlySlot, CKF_SERIAL_SESSION | CKF_RW_SESSION)
   PIN = getpass.getpass('Enter User PIN to login:')
   session.login(PIN)

   print pkcs11.getTokenInfo(theOnlySlot)

   template = (
      (CKA_CLASS, CKO_SECRET_KEY),
      (CKA_KEY_TYPE, CKK_AES),
      (CKA_VALUE_LEN, 32),
      (CKA_LABEL, label),
      (CKA_ID, "1244"),
      (CKA_PRIVATE, True),
      (CKA_SENSITIVE, True),
      (CKA_ENCRYPT, True),
      (CKA_DECRYPT, True),
      (CKA_TOKEN, True),
      (CKA_WRAP, True),
      (CKA_UNWRAP, True),
      (CKA_EXTRACTABLE, False))
   ckattr = session._template2ckattrlist(template)
   m = LowLevel.CK_MECHANISM()
   m.mechanism = LowLevel.CKM_AES_KEY_GEN

   key = LowLevel.CK_OBJECT_HANDLE()
   returnValue = pkcs11.lib.C_GenerateKey( session.session, m, ckattr, key)

   if returnValue != CKR_OK:
      raise PyKCS11Error(returnValue)

# Now execute the above to create AES256 key
createTokenAES256('TestKey')

在此之后，我可以注销卡并使用 pkcs11-tool 查看新对象：

$ pkcs11-tool --module=/usr/lib/libacospkcs11.so --list-objects
Using slot 0 with a present token (0x0)
Secret Key Object; unknown key algorithm 31
  label:      TestKey
  ID:         31323434
  Usage:      encrypt, decrypt, wrap, unwrap, derive

Answer 2

IMO 对此您无能为力，只能联系libacospkcs11.so 的制作人并寻求解释。您很可能会被引导到文档，该文档将声明对称密钥只能作为会话对象创建，并且使用此类密钥的所有操作都在 SW（而不是卡中）中执行 - 这是大多数人的常见做法商用卡和中间件套件。

顺便说一句，您也可以尝试为CKM_AES_KEY_GEN 机制（以及您计划使用的其他AES 机制）调用C_GetMechanismInfo，并检查响应中是否设置了CKF_HW 标志。此标志指示该机制是由设备执行还是在软件中执行。