[Final] PEP 740 - Index support for digital attestations

원문 링크: PEP 740 - Index support for digital attestations

상태: Final 유형: Standards Track 작성일: 08-Jan-2024

PEP 740: 디지털 증명(Digital Attestations)을 위한 인덱스 지원

개요 (Abstract)

이 PEP(Python Enhancement Proposal)는 PyPI와 같은 Python 패키지 저장소에서 디지털 서명된 증명(attestations) 및 이를 검증하는 데 사용되는 메타데이터의 업로드 및 배포와 관련된 변경 사항을 제안합니다. 이 제안은 두 가지 주요 하위 구성 요소로 나뉩니다.

  1. 업로드 API 변경: 클라이언트가 attestation objects 형태로 디지털 증명을 업로드할 수 있도록 현재 표준화되지 않은 PyPI 업로드 API를 변경합니다.
  2. 인덱스 API 변경: HTML 및 JSON “Simple” API를 변경하여 클라이언트가 개별 릴리스 파일에 대한 디지털 증명 및 Trusted Publishing 메타데이터를 provenance objects 형태로 검색할 수 있도록 합니다.

이 PEP는 릴리스 업로드 시 디지털 증명을 의무화하거나 pip와 같은 설치 클라이언트가 이를 검증하도록 하는 정책적 권고를 포함하지 않습니다.

도입 배경 및 동기 (Rationale and Motivation)

Python 패키지에 대한 디지털 서명의 필요성은 패키지 관리자와 다운스트림 사용자 모두로부터 지속적으로 제기되어 왔습니다.

  • 무결성 및 진정성 입증: 관리자들은 패키지 업로드의 무결성과 진정성을 입증하고자 합니다.
  • 다운스트림 사용자 검증: 개별 다운스트림 사용자는 인덱스의 정직성에 대한 추가적인 신뢰 없이 패키지 무결성 및 진정성을 검증하고자 합니다.
  • 대규모 다운스트림 사용자 (예: OS 배포판): 유사한 검증을 수행하고 자체 다운스트림 패키징 생태계를 위해 재노출하거나 카운터 서명할 수 있도록 합니다.

이 제안은 위에 언급된 모든 사용 사례를 수용하고자 합니다. 또한, 다음과 같은 동기를 가지고 있습니다.

  • Python 패키지 배포를 위한 검증 가능한 출처 (Verifiable provenance): 현재 많은 Python 패키지는 소스 호스트의 URL과 같이 인증되지 않은 출처 메타데이터를 포함합니다. 암호화 증명 형식은 이러한 패키지와 해당 소스 호스트 간에 강력한 인증 링크를 가능하게 하여 인덱스 및 다운스트림 사용자가 패키지가 주장된 소스 저장소에서 유래했음을 암호학적으로 확인할 수 있도록 합니다.
  • 공격자 요구 사항 강화 (Raising attacker requirements): 디지털 증명은 공격자가 개인 서명 자료(또는 서명 ID)에 접근할 수 있을 만큼 충분히 정교해야 하는 추가적인 정교함 요구 사항을 부과합니다.
  • 인덱스 검증 가능성 (Index verifiability): 기존에는 인덱스가 릴리스 파일당 선택적인 PGP 서명만 제공했습니다. 인덱스는 서명에 대한 올바른 공개 키를 식별하는 메커니즘이 없었기 때문에 이러한 서명의 형식이나 유효성을 확인하지 못했습니다. 이 PEP는 provenance objects가 인덱스가 증명의 유효성을 검증하는 데 필요한 모든 메타데이터를 포함하도록 하여 이러한 제한을 극복합니다.

이 PEP는 Trusted Publishing과 같은 서명 검증을 위한 적절한 ID 소스를 인덱스 제공자가 채택할 것을 기대하며, 서명 생성을 위한 attestation statement를 포함하는 일반적인 증명 형식을 제안합니다.

설계 고려 사항 (Design Considerations)

이 PEP는 다음과 같은 설계 고려 사항을 식별합니다.

  • 인덱스 접근성 (Index accessibility): Python 패키지에 대한 디지털 증명은 “분리된” 리소스(detached resources)로서 인덱스 자체에서 직접 검색할 수 있어야 합니다.
  • 인덱스 자체에 의한 검증 (Verification by the index itself): 설치 클라이언트에 의한 검증을 가능하게 하는 것 외에도, 각 디지털 증명은 인덱스 자체에 의해 어떤 형태로든 검증될 수 있어야 합니다.
  • 일반적인 적용 가능성 (General applicability): 디지털 증명은 형식(sdist 또는 wheel)이나 내부 내용에 관계없이 인덱스에 업로드된 모든 패키지에 적용할 수 있어야 합니다.
  • 메타데이터 지원 (Metadata support): 이 PEP는 암호화 엔벨로프 내에 추가 메타데이터가 이상적으로 존재함을 강조하기 위해 단순히 “디지털 서명”이 아닌 “디지털 증명”을 언급합니다.

이전 작업 (Previous Work)

  • PGP 서명 (PGP signatures): PyPI는 이전에 PGP 서명을 지원했지만, 2023년 5월 대부분의 서명이 공개 키와 연결될 수 없거나 의미 있게 검증될 수 없다는 조사 결과에 따라 업로드가 비활성화되었습니다.
  • Wheel 서명 (Wheel signatures): PEP 427에 지정된 Wheel 형식은 Wheel 내에 직접 임베드된 디지털 서명을 위한 조항을 포함하지만, 광범위하게 사용되지 않았으며 공식 Wheel 툴링은 2018년에 서명 생성 및 검증 지원을 더 이상 사용하지 않도록 했습니다.

이전 작업들은 위의 설계 고려 사항을 완전히 충족하지 못했습니다.

명세 (Specification)

업로드 엔드포인트 변경 (Upload endpoint changes)

현재 업로드 API는 표준화되어 있지 않지만, 다음 변경 사항이 제안됩니다.

  • 인덱스는 기존의 content 및 gpg_signature 필드 외에 attestations를 추가 멀티파트 폼 필드로 받아들여야 합니다.
  • attestations 필드는 하나 이상의 개별 증명을 나타내는 JSON 객체인 JSON 배열이어야 합니다.
  • 각 attestation object는 인덱스에 의해 검증 가능해야 합니다.
  • 인덱스가 attestations의 어떤 증명이라도 검증에 실패하면 업로드를 거부해야 합니다.

인덱스 변경 (Index changes)

Simple Index

업로드된 파일에 하나 이상의 증명이 있을 때, 인덱스는 특정 배포와 관련된 증명을 포함하는 provenance file을 제공할 수 있습니다. 이 파일의 형식은 JSON 인코딩된 provenance object이며, data-provenance 속성을 통해 파일의 출처를 나타내는 URL이 포함될 수 있습니다.

JSON-based Simple API

업로드된 파일에 하나 이상의 증명이 있을 때, 인덱스는 해당 파일의 파일 딕셔너리에 provenance 키를 포함할 수 있습니다. provenance 키의 값은 JSON 문자열이거나 null이어야 하며, null이 아닌 경우 관련 provenance file에 대한 URL이어야 합니다. 이 변경 사항은 JSON API 버전을 1.3 이상으로 요구합니다.

Attestation Objects

attestation object는 여러 필수 키를 가진 JSON 객체입니다.

@dataclass
class Attestation:
    version: Literal[1] # 증명 객체의 버전, 항상 1
    verification_material: VerificationMaterial # envelope를 검증하는 데 사용되는 암호화 자료
    envelope: Envelope # 봉투화된 증명 statement 및 서명

@dataclass
class Envelope:
    statement: bytes # 증명 statement (in-toto v1 Statement)
    signature: bytes # 위 statement에 대한 서명

@dataclass
class VerificationMaterial:
    certificate: str # 서명 인증서
    transparency_entries: list[object] # 이 증명의 서명 및 인증서에 대한 투명성 로그 엔트리

attestation object는 버전 관리되며, 이 PEP는 버전 1을 지정합니다. 버전 1에서는 X.509 인증서, ECDSA (P-256 곡선), SHA-256 암호화 다이제스트 함수를 사용합니다.

Attestation Statement 및 서명 생성 (Attestation statement and signature generation)

attestation statement는 attestation object 내에서 암호학적으로 서명되는 실제 클레임입니다. 이는 JSON 형식의 v1 in-toto Statement 객체로 인코딩됩니다. in-toto subject는 단일 subject만 포함해야 하며, subject[0].name은 배포의 파일명이고 subject[0].digest는 SHA-256 다이제스트를 포함해야 합니다.

Provenance Objects

인덱스는 업로드된 증명과 이를 검증하는 데 도움이 될 수 있는 메타데이터를 JSON 직렬화된 객체 형태로 제공합니다.

@dataclass
class Publisher:
    kind: string # Trusted Publisher의 종류
    claims: object | None # Trusted Publisher 인증 중 인덱스에 의해 유지되는 모든 컨텍스트별 클레임
    _rest: object # 추가 필드

@dataclass
class AttestationBundle:
    publisher: Publisher # 이 증명 세트와 관련된 publisher
    attestations: list[Attestation] # 이 번들에 포함된 증명 세트

@dataclass
class Provenance:
    version: Literal[1] # provenance 객체의 버전, 항상 1
    attestation_bundles: list[AttestationBundle] # 하나 이상의 증명 "번들"

provenance object도 버전 관리되며 이 PEP는 버전 1만 정의합니다. attestation_bundles는 하나 이상의 attestation bundles를 포함하는 필수 JSON 배열입니다.

Provenance 객체 변경 (Changes to provenance objects)

Provenance object는 불변(immutable)이 아니며 시간이 지남에 따라 변경될 수 있습니다. 예를 들어, 기존 서명 ID에 대한 새 증명 추가 또는 새로운 서명 ID 및 관련 증명 추가 등이 있습니다.

Attestation 검증 (Attestation verification)

배포 파일에 대한 attestation object를 검증하려면 다음 각 항목의 검증이 필요합니다.

  1. version이 1인지 확인.
  2. verification_material.certificate가 사전에 신뢰할 수 있는 기관(예: 검증 클라이언트에 이미 존재하는 신뢰의 루트)에서 발급한 유효한 서명 인증서인지 확인.
  3. verification_material.certificate가 패키지를 게시한 Trusted Publisher의 머신 ID와 같은 적절한 서명 subject를 식별하는지 확인.
  4. envelope.statement가 배포의 파일명 및 내용과 일치하는 subject 및 digest를 가진 유효한 in-toto v1 Statement인지 확인.
  5. envelope.signature가 v1 DSSE 서명 프로토콜을 통해 재구성된 verification_material.certificate에 해당하는 envelope.statement에 대한 유효한 서명인지 확인.

검증자는 선택적으로 verification_material.transparency_entries를 정책 기반으로 검증할 수 있습니다.

보안 영향 (Security Implications)

  • 증명 내 암호화 민첩성 (Cryptographic agility in attestations): 이 PEP는 모든 알고리즘을 단일 스위트(suite)로 지정하고 attestation object를 버전 관리함으로써 알고리즘 민첩성을 제한합니다. 이는 공격자가 약한 해시 함수로 강력한 서명 알고리즘을 선택하여 전체 체계를 손상시키는 것을 방지합니다.
  • 인덱스 신뢰 (Index trust): 이 PEP는 인덱스 자체에 대한 신뢰를 증가시키거나 감소시키지 않습니다. 인덱스는 여전히 수정되지 않은 패키지 배포를 정직하게 전달할 것으로 효과적으로 신뢰됩니다.

권장 사항 (Recommendations)

이 PEP는 attestation object에 서명 인증서의 주장된 유효 기간을 확증하는 하나 이상의 검증 가능한 서명 시간 소스를 포함할 것을 권장하지만 의무화하지는 않습니다.

부록 (Appendix)

  • Appendix 1: Example Trusted Publisher Representation: publisher 키의 예시를 제공합니다.
  • Appendix 2: Data models for Transparency Log Entries: attestation object의 투명성 로그 엔트리에 대한 의사 코드 데이터 모델을 포함합니다.
  • Appendix 3: Simple JSON API size considerations: Simple JSON API에 provenance object의 전체 객체 대신 SHA-256 다이제스트를 임베드하기로 한 기술적 결정에 대한 설명을 제공합니다.
  • Appendix 4: Example attestation statement: in-toto Statement의 JSON 객체 예시를 제공합니다.

⚠️ 알림: 이 문서는 AI를 활용하여 번역되었으며, 기술적 정확성을 보장하지 않습니다. 정확한 내용은 반드시 원문을 확인하시기 바랍니다.

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