ARC-10: signatur-zeitstempelerhalt-bsi-tr-03125

This commit is contained in:
sysops
2026-09-03 00:08:44 +02:00
parent 1825387603
commit c04ce818ec
5 changed files with 720 additions and 0 deletions
+229
View File
@@ -0,0 +1,229 @@
// Package sigcheck implementiert ARC-10: Signatur- und
// Zeitstempelerhalt für S/MIME-signierte Mails (BSI TR-03125, Modul
// B.4). Erkennung (Detect) läuft für JEDE archivierte Nachricht
// (billig, nur Content-Type-Parsing); die eigentliche
// kryptographische Prüfung (Verify) NUR für tatsächlich erkannte
// signierte Nachrichten (Akzeptanzkriterium 1).
//
// Bewusste Scope-Grenze (siehe ARC-10-Prüfprotokoll): PGP/MIME wird
// erkannt, aber NICHT kryptographisch geprüft —
// StatusUnverifiable ist einer der von Akzeptanzkriterium 2
// ausdrücklich vorgesehenen drei Ergebniszustände
// (gültig/ungültig/Prüfung nicht möglich), kein stiller Fallback.
// Kein volles Langzeitarchivierungs-/ArchiSig-Verfahren mit
// periodischer Neu-Zeitstempelung (siehe Ticket-Begründung: für ein
// KMU-Mailarchiv ohne qualifiziertes elektronisches Archiv nach eIDAS
// unverhältnismäßig) — ein einmaliger, bei Archivierung erzeugter
// Prüfnachweis reicht aus.
package sigcheck
import (
"bytes"
"context"
"encoding/base64"
"encoding/json"
"errors"
"fmt"
"io"
"mime"
"net/mail"
"strings"
"time"
"go.mozilla.org/pkcs7"
)
// Kind ist die erkannte Signaturart (Akzeptanzkriterium 1).
type Kind string
const (
KindSMIME Kind = "smime"
KindPGP Kind = "pgp"
)
// Status ist einer der drei von Akzeptanzkriterium 2 vorgesehenen
// Ergebniszustände.
type Status string
const (
StatusValid Status = "gueltig"
StatusInvalid Status = "ungueltig"
StatusUnverifiable Status = "pruefung_nicht_moeglich"
)
// Result ist der unveränderlich zu archivierende Prüfnachweis
// (Akzeptanzkriterium 2: Ergebnis, Zertifikatsdaten, Prüfzeitpunkt).
type Result struct {
Kind Kind `json:"kind"`
Status Status `json:"status"`
SignerSubject string `json:"signerSubject,omitempty"`
CertNotBefore time.Time `json:"certNotBefore,omitempty"`
CertNotAfter time.Time `json:"certNotAfter,omitempty"`
CheckedAt time.Time `json:"checkedAt"`
Reason string `json:"reason,omitempty"`
}
// Detect erkennt, ob raw eine signierte Nachricht ist — OHNE die
// Signatur zu prüfen (Akzeptanzkriterium 1). detected=false für jede
// unsignierte Nachricht, die dann KEINE weitere Prüfung durchläuft.
func Detect(raw []byte) (kind Kind, detected bool, err error) {
msg, err := mail.ReadMessage(bytes.NewReader(raw))
if err != nil {
return "", false, err
}
contentType := msg.Header.Get("Content-Type")
if contentType == "" {
return "", false, nil
}
mediaType, params, err := mime.ParseMediaType(contentType)
if err != nil {
return "", false, nil
}
switch {
case mediaType == "application/pkcs7-mime" && strings.EqualFold(params["smime-type"], "signed-data"):
return KindSMIME, true, nil
case mediaType == "multipart/signed":
switch strings.ToLower(params["protocol"]) {
case "application/pkcs7-signature", "application/x-pkcs7-signature":
return KindSMIME, true, nil
case "application/pgp-signature":
return KindPGP, true, nil
}
}
return "", false, nil
}
// Verify prüft eine ALS SIGNIERT ERKANNTE Nachricht (Akzeptanzkriterium
// 2). now ist der Prüfzeitpunkt — im Regelbetrieb time.Now() zum
// Archivierungszeitpunkt, in Tests explizit steuerbar (Pflichtprüfung
// 3: simulierter Zertifikatsablauf nach Archivierung — ein späterer
// Aufruf mit einem SPÄTEREN now kann ein anderes Ergebnis liefern,
// ändert aber nie ein bereits archiviertes Result rückwirkend).
func Verify(raw []byte, kind Kind, now time.Time) (Result, error) {
result := Result{Kind: kind, CheckedAt: now}
if kind == KindPGP {
result.Status = StatusUnverifiable
result.Reason = "PGP/MIME-Signaturprüfung nicht implementiert (bewusste Scope-Grenze, siehe ARC-10-Prüfprotokoll)"
return result, nil
}
if kind != KindSMIME {
return Result{}, errors.New("sigcheck: unbekannte signaturart")
}
msg, err := mail.ReadMessage(bytes.NewReader(raw))
if err != nil {
result.Status = StatusUnverifiable
result.Reason = "nachricht nicht lesbar: " + err.Error()
return result, nil
}
body, err := io.ReadAll(msg.Body)
if err != nil {
result.Status = StatusUnverifiable
result.Reason = "body nicht lesbar: " + err.Error()
return result, nil
}
decoded, err := decodePKCS7Body(msg.Header.Get("Content-Transfer-Encoding"), body)
if err != nil {
result.Status = StatusUnverifiable
result.Reason = "pkcs7-daten nicht dekodierbar: " + err.Error()
return result, nil
}
p7, err := pkcs7.Parse(decoded)
if err != nil {
result.Status = StatusUnverifiable
result.Reason = "pkcs7-struktur nicht lesbar: " + err.Error()
return result, nil
}
if len(p7.Certificates) > 0 {
result.SignerSubject = p7.Certificates[0].Subject.String()
result.CertNotBefore = p7.Certificates[0].NotBefore
result.CertNotAfter = p7.Certificates[0].NotAfter
}
// Kryptographische Prüfung (Signatur + Inhaltsintegrität) — kein
// Vertrauensanker (truststore=nil): für ein KMU-Mailarchiv ohne
// qualifiziertes elektronisches Archiv reicht der Nachweis "diese
// konkrete Signatur wurde mit diesem konkreten Zertifikat über
// diesen konkreten Inhalt erzeugt" (siehe Ticket-Begründung, "kein
// eIDAS-Archiv").
if err := p7.Verify(); err != nil {
result.Status = StatusInvalid
result.Reason = err.Error()
return result, nil
}
// Zusätzliche, explizite Gültigkeitsfensterprüfung GEGEN DEN
// ÜBERGEBENEN PRÜFZEITPUNKT (nicht gegen die reale Systemzeit) —
// Grundlage für Pflichtprüfung 3: ein archiviertes Result bleibt
// unverändert "gültig zum Archivierungszeitpunkt", auch wenn eine
// SPÄTERE Prüfung mit einem SPÄTEREN now auf denselben Rohdaten ein
// anderes Ergebnis liefern würde.
if !result.CertNotBefore.IsZero() && !result.CertNotAfter.IsZero() {
if now.Before(result.CertNotBefore) || now.After(result.CertNotAfter) {
result.Status = StatusInvalid
result.Reason = "zertifikat zum prüfzeitpunkt nicht gültig (außerhalb des gültigkeitsfensters)"
return result, nil
}
}
result.Status = StatusValid
return result, nil
}
func decodePKCS7Body(transferEncoding string, body []byte) ([]byte, error) {
if strings.EqualFold(strings.TrimSpace(transferEncoding), "base64") {
cleaned := strings.Map(func(r rune) rune {
if r == '\r' || r == '\n' || r == ' ' || r == '\t' {
return -1
}
return r
}, string(body))
return base64.StdEncoding.DecodeString(cleaned)
}
return body, nil
}
// Store ist die für Ablage/Abruf des Prüfnachweises benötigte
// Teilmenge von *mail/internal/storage.Service — als Schnittstelle,
// damit dieses Paket storage nicht importieren muss.
type Store interface {
Put(ctx context.Context, key string, r io.Reader, size int64, contentType string) (checksum string, err error)
GetVerified(ctx context.Context, key string) ([]byte, error)
}
// SidecarKey liefert den Objektschlüssel des Prüfnachweises zu einer
// archivierten Nachricht (Akzeptanzkriterium 3: über die Detailansicht
// abrufbar, OHNE die Original-Mail zu verändern — eigenes
// Sidecar-Objekt, gleiche Konvention wie ARC-01s
// Prüfsummen-Sidecar-Objekt).
func SidecarKey(archiveKey string) string {
return archiveKey + ".sigcheck.json"
}
// SaveResult archiviert result UNVERÄNDERLICH als Sidecar-Objekt
// (Akzeptanzkriterium 2).
func SaveResult(ctx context.Context, store Store, archiveKey string, result Result) error {
body, err := json.Marshal(result)
if err != nil {
return fmt.Errorf("sigcheck: ergebnis serialisieren: %w", err)
}
if _, err := store.Put(ctx, SidecarKey(archiveKey), bytes.NewReader(body), int64(len(body)), "application/json"); err != nil {
return fmt.Errorf("sigcheck: ergebnis ablegen: %w", err)
}
return nil
}
// LoadResult ruft den archivierten Prüfnachweis ab (Akzeptanzkriterium
// 3), ohne die Original-Mail zu lesen oder zu verändern.
func LoadResult(ctx context.Context, store Store, archiveKey string) (Result, error) {
raw, err := store.GetVerified(ctx, SidecarKey(archiveKey))
if err != nil {
return Result{}, fmt.Errorf("sigcheck: ergebnis abrufen: %w", err)
}
var result Result
if err := json.Unmarshal(raw, &result); err != nil {
return Result{}, fmt.Errorf("sigcheck: ergebnis parsen: %w", err)
}
return result, nil
}
+316
View File
@@ -0,0 +1,316 @@
package sigcheck
import (
"bytes"
"context"
"crypto/rand"
"crypto/rsa"
"crypto/x509"
"crypto/x509/pkix"
"encoding/base64"
"fmt"
"math/big"
"strings"
"testing"
"time"
"go.mozilla.org/pkcs7"
"gitea.perlbach24.de/scripte/nexarch/mail/internal/storage"
)
// generateTestCert erzeugt ein selbstsigniertes RSA-Testzertifikat —
// keine externe CA nötig (analog zu tlscert.GenerateSelfSigned, ING-06).
func generateTestCert(t *testing.T, notBefore, notAfter time.Time) (*x509.Certificate, *rsa.PrivateKey) {
t.Helper()
key, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
if err != nil {
t.Fatalf("schlüssel erzeugen: %v", err)
}
serial, err := rand.Int(rand.Reader, new(big.Int).Lsh(big.NewInt(1), 128))
if err != nil {
t.Fatalf("seriennummer erzeugen: %v", err)
}
template := x509.Certificate{
SerialNumber: serial,
Subject: pkix.Name{CommonName: "ARC-10 Testsignatur"},
NotBefore: notBefore,
NotAfter: notAfter,
KeyUsage: x509.KeyUsageDigitalSignature,
ExtKeyUsage: []x509.ExtKeyUsage{x509.ExtKeyUsageEmailProtection},
}
der, err := x509.CreateCertificate(rand.Reader, &template, &template, &key.PublicKey, key)
if err != nil {
t.Fatalf("zertifikat erzeugen: %v", err)
}
cert, err := x509.ParseCertificate(der)
if err != nil {
t.Fatalf("zertifikat parsen: %v", err)
}
return cert, key
}
// buildSignedMessage signiert plaintext EINMALIG (S/MIME opaque,
// application/pkcs7-mime; smime-type=signed-data) und liefert die
// vollständige RFC822-Rohnachricht.
func buildSignedMessage(t *testing.T, cert *x509.Certificate, key *rsa.PrivateKey, plaintext string) []byte {
t.Helper()
sd, err := pkcs7.NewSignedData([]byte(plaintext))
if err != nil {
t.Fatalf("signeddata erzeugen: %v", err)
}
if err := sd.AddSigner(cert, key, pkcs7.SignerInfoConfig{}); err != nil {
t.Fatalf("signer hinzufügen: %v", err)
}
der, err := sd.Finish()
if err != nil {
t.Fatalf("signatur abschließen: %v", err)
}
return wrapAsRFC822(der)
}
func wrapAsRFC822(pkcs7DER []byte) []byte {
encoded := base64.StdEncoding.EncodeToString(pkcs7DER)
var b bytes.Buffer
b.WriteString("From: absender@example.com\r\n")
b.WriteString("To: empfaenger@example.com\r\n")
b.WriteString("Subject: ARC-10 Testmail\r\n")
b.WriteString("Content-Type: application/pkcs7-mime; smime-type=signed-data; name=\"smime.p7m\"\r\n")
b.WriteString("Content-Transfer-Encoding: base64\r\n")
b.WriteString("\r\n")
for i := 0; i < len(encoded); i += 76 {
end := i + 76
if end > len(encoded) {
end = len(encoded)
}
b.WriteString(encoded[i:end])
b.WriteString("\r\n")
}
return b.Bytes()
}
// TestDetect_UnsignedMessageNotDetected ist Teil der geforderten
// Pflichtprüfung/Akzeptanzkriterium 1: unsignierte Mails durchlaufen
// KEINE zusätzliche Prüfung.
func TestDetect_UnsignedMessageNotDetected(t *testing.T) {
raw := []byte("From: a@example.com\r\nContent-Type: text/plain\r\n\r\nHallo\r\n")
_, detected, err := Detect(raw)
if err != nil {
t.Fatalf("detect: %v", err)
}
if detected {
t.Fatalf("unsignierte nachricht wurde fälschlich als signiert erkannt")
}
}
// TestDetect_SMIMEOpaqueMessageDetected deckt Akzeptanzkriterium 1
// (S/MIME-Erkennung) ab.
func TestDetect_SMIMEOpaqueMessageDetected(t *testing.T) {
now := time.Now()
cert, key := generateTestCert(t, now.Add(-time.Hour), now.Add(time.Hour))
raw := buildSignedMessage(t, cert, key, "Hallo Welt")
kind, detected, err := Detect(raw)
if err != nil {
t.Fatalf("detect: %v", err)
}
if !detected || kind != KindSMIME {
t.Fatalf("erwartete erkannte S/MIME-signatur, habe kind=%q detected=%v", kind, detected)
}
}
// TestDetect_PGPMIMEDetectedButNotCryptographicallyVerified belegt die
// dokumentierte Scope-Grenze: PGP/MIME wird ERKANNT (Akzeptanzkriterium
// 1), Verify liefert aber bewusst "Prüfung nicht möglich"
// (Akzeptanzkriterium 2, einer der drei vorgesehenen Zustände) statt
// eines stillen Fallbacks oder Absturzes.
func TestDetect_PGPMIMEDetectedButNotCryptographicallyVerified(t *testing.T) {
raw := []byte("From: a@example.com\r\n" +
"Content-Type: multipart/signed; protocol=\"application/pgp-signature\"; boundary=\"x\"\r\n\r\n" +
"--x\r\nContent-Type: text/plain\r\n\r\nHallo\r\n--x\r\n" +
"Content-Type: application/pgp-signature\r\n\r\n-----BEGIN PGP SIGNATURE-----\r\n...\r\n-----END PGP SIGNATURE-----\r\n--x--\r\n")
kind, detected, err := Detect(raw)
if err != nil {
t.Fatalf("detect: %v", err)
}
if !detected || kind != KindPGP {
t.Fatalf("erwartete erkannte pgp/mime-signatur, habe kind=%q detected=%v", kind, detected)
}
result, err := Verify(raw, kind, time.Now())
if err != nil {
t.Fatalf("verify: %v", err)
}
if result.Status != StatusUnverifiable {
t.Fatalf("erwartete StatusUnverifiable für pgp/mime, habe: %+v", result)
}
if result.Reason == "" {
t.Fatalf("erwartete erklärenden grund für 'prüfung nicht möglich'")
}
}
// TestVerify_ValidSMIMESignatureRecognizedAsValid ist die geforderte
// Pflichtprüfung 1 (ARC-10): Test mit einer echten S/MIME-signierten
// Testmail — Prüfergebnis "gültig" korrekt erkannt und archiviert.
func TestVerify_ValidSMIMESignatureRecognizedAsValid(t *testing.T) {
now := time.Now()
cert, key := generateTestCert(t, now.Add(-time.Hour), now.Add(time.Hour))
raw := buildSignedMessage(t, cert, key, "Hallo Welt, dies ist eine echte Testnachricht.")
kind, detected, err := Detect(raw)
if err != nil || !detected {
t.Fatalf("detect: detected=%v err=%v", detected, err)
}
result, err := Verify(raw, kind, now)
if err != nil {
t.Fatalf("verify: %v", err)
}
if result.Status != StatusValid {
t.Fatalf("erwartete StatusValid, habe: %+v", result)
}
if result.SignerSubject == "" {
t.Fatalf("erwartete zertifikatsdaten (SignerSubject) im ergebnis")
}
// Archivieren + Abrufen (Akzeptanzkriterium 2/3), echter LocalDriver.
svc := storage.NewService(storage.NewLocalDriver(t.TempDir()), noopReporter{}, "mandant-arc10")
archiveKey := storage.ArchiveKey("rechnungen@example.com", now, "msg-arc10-valid", 0)
if err := SaveResult(context.Background(), svc, archiveKey, result); err != nil {
t.Fatalf("SaveResult: %v", err)
}
loaded, err := LoadResult(context.Background(), svc, archiveKey)
if err != nil {
t.Fatalf("LoadResult: %v", err)
}
if loaded.Status != StatusValid || loaded.SignerSubject != result.SignerSubject {
t.Fatalf("archivierter nachweis weicht vom ursprünglichen ergebnis ab: %+v vs %+v", loaded, result)
}
}
// TestVerify_TamperedContentDetectedAsInvalid ist die geforderte
// Pflichtprüfung 2 (ARC-10): Test mit einer signierten Mail mit
// MANIPULIERTEM Inhalt — Prüfergebnis "ungültig" korrekt erkannt. Die
// Manipulation ersetzt ein Byte DIREKT in den signierten PKCS7-DER-
// Rohdaten (gleiche Länge, damit die ASN.1-Struktur syntaktisch gültig
// bleibt) — realistischste Nachbildung eines nachträglich veränderten
// Nachrichteninhalts.
func TestVerify_TamperedContentDetectedAsInvalid(t *testing.T) {
now := time.Now()
cert, key := generateTestCert(t, now.Add(-time.Hour), now.Add(time.Hour))
const plaintext = "Ursprünglicher, signierter Inhalt"
sd, err := pkcs7.NewSignedData([]byte(plaintext))
if err != nil {
t.Fatalf("signeddata: %v", err)
}
if err := sd.AddSigner(cert, key, pkcs7.SignerInfoConfig{}); err != nil {
t.Fatalf("signer: %v", err)
}
der, err := sd.Finish()
if err != nil {
t.Fatalf("finish: %v", err)
}
// Denselben Byte-Bereich (den signierten Klartext innerhalb der DER-
// Struktur) durch einen gleich langen, ANDEREN Text ersetzen.
tampered := []byte("Veraenderter, NICHT signiert Ihalt") // exakt gleiche Länge wie plaintext
if len(tampered) != len(plaintext) {
t.Fatalf("testfehler: manipulierter text muss exakt gleich lang sein (%d vs %d)", len(tampered), len(plaintext))
}
idx := bytes.Index(der, []byte(plaintext))
if idx < 0 {
t.Fatalf("testfehler: klartext nicht in den signierten rohdaten gefunden")
}
tamperedDER := append([]byte{}, der...)
copy(tamperedDER[idx:idx+len(tampered)], tampered)
raw := wrapAsRFC822(tamperedDER)
kind, detected, err := Detect(raw)
if err != nil || !detected {
t.Fatalf("detect: detected=%v err=%v", detected, err)
}
result, err := Verify(raw, kind, now)
if err != nil {
t.Fatalf("verify: %v", err)
}
if result.Status != StatusInvalid {
t.Fatalf("erwartete StatusInvalid für manipulierten inhalt, habe: %+v", result)
}
if result.Reason == "" {
t.Fatalf("erwartete erklärenden grund für 'ungültig'")
}
}
// TestVerify_ArchivedResultUnaffectedBySimulatedLaterCertificateExpiry
// ist die geforderte Pflichtprüfung 3 (ARC-10): simulierter
// Zertifikatsablauf NACH Archivierung — der archivierte Prüfnachweis
// bleibt unverändert abrufbar und zeigt weiterhin "zum
// Archivierungszeitpunkt gültig", obwohl eine SPÄTERE Live-Prüfung
// derselben Rohdaten mit einem SPÄTEREN Prüfzeitpunkt "ungültig"
// (abgelaufen) ergäbe.
func TestVerify_ArchivedResultUnaffectedBySimulatedLaterCertificateExpiry(t *testing.T) {
archivalTime := time.Now()
// Zertifikat gültig ab knapp vor archivalTime bis kurz danach —
// bewusst ein enges Fenster, damit ein SPÄTERER Prüfzeitpunkt
// eindeutig außerhalb liegt.
certNotBefore := archivalTime.Add(-time.Minute)
certNotAfter := archivalTime.Add(time.Minute)
cert, key := generateTestCert(t, certNotBefore, certNotAfter)
raw := buildSignedMessage(t, cert, key, "Nachweis für langfristige Aufbewahrung")
kind, detected, err := Detect(raw)
if err != nil || !detected {
t.Fatalf("detect: detected=%v err=%v", detected, err)
}
// 1. Prüfung UND Archivierung ZUM ARCHIVIERUNGSZEITPUNKT (Zertifikat
// gültig).
archivedResult, err := Verify(raw, kind, archivalTime)
if err != nil {
t.Fatalf("verify (archivierung): %v", err)
}
if archivedResult.Status != StatusValid {
t.Fatalf("erwartete gültige signatur zum archivierungszeitpunkt, habe: %+v", archivedResult)
}
svc := storage.NewService(storage.NewLocalDriver(t.TempDir()), noopReporter{}, "mandant-arc10-expiry")
archiveKey := storage.ArchiveKey("vertraege@example.com", archivalTime, "msg-arc10-expiry", 0)
if err := SaveResult(context.Background(), svc, archiveKey, archivedResult); err != nil {
t.Fatalf("SaveResult: %v", err)
}
// 2. SIMULIERT SPÄTERER Prüfzeitpunkt, NACH Ablauf des Zertifikats —
// eine hypothetische, NICHT gespeicherte Live-Neuprüfung derselben
// Rohdaten ergäbe jetzt "ungültig" (abgelaufen).
muchLater := certNotAfter.Add(365 * 24 * time.Hour)
liveCheckLater, err := Verify(raw, kind, muchLater)
if err != nil {
t.Fatalf("verify (simulierte spätere prüfung): %v", err)
}
if liveCheckLater.Status != StatusInvalid {
t.Fatalf("erwartete ungültig bei simulierter live-prüfung nach zertifikatsablauf, habe: %+v", liveCheckLater)
}
if !strings.Contains(liveCheckLater.Reason, "gültig") {
t.Fatalf("erwartete erkennbaren gültigkeitsfenster-grund, habe: %q", liveCheckLater.Reason)
}
// 3. Der BEREITS ARCHIVIERTE Nachweis bleibt UNVERÄNDERT abrufbar und
// zeigt weiterhin "gültig" — er wird durch die spätere,
// NICHT-persistierte Live-Prüfung nicht berührt.
loaded, err := LoadResult(context.Background(), svc, archiveKey)
if err != nil {
t.Fatalf("LoadResult: %v", err)
}
if loaded.Status != StatusValid {
t.Fatalf("archivierter nachweis hat sich rückwirkend verändert, erwartete weiterhin StatusValid, habe: %+v", loaded)
}
if !loaded.CheckedAt.Equal(archivalTime.Truncate(time.Second)) && loaded.CheckedAt.Sub(archivalTime).Abs() > time.Second {
t.Fatalf("archivierter prüfzeitpunkt hat sich verändert: %v vs ursprünglich %v", loaded.CheckedAt, archivalTime)
}
}
type noopReporter struct{}
func (noopReporter) Report(context.Context, string, string, int64) error { return nil }
var _ = fmt.Sprintf // Platzhalter, falls fmt künftig entfällt