crypt.c

   1 /* Copyright (C) 2005 Andre Noll <maan@tuebingen.mpg.de>, see file COPYING. */
   2
   3 /** \file crypt.c Openssl-based encryption/decryption routines. */
   4
   5 #include <regex.h>
   6 #include <sys/types.h>
   7 #include <sys/socket.h>
   8 #include <openssl/rand.h>
   9 #include <openssl/err.h>
  10 #include <openssl/pem.h>
  11 #include <openssl/sha.h>
  12 #include <openssl/bn.h>
  13 #include <openssl/aes.h>
  14
  15 #include "para.h"
  16 #include "error.h"
  17 #include "string.h"
  18 #include "crypt.h"
  19 #include "fd.h"
  20 #include "crypt_backend.h"
  21 #include "base64.h"
  22 #include "portable_io.h"
  23
  24 struct asymmetric_key {
  25         RSA *rsa;
  26 };
  27
  28 void get_random_bytes_or_die(unsigned char *buf, int num)
  29 {
  30         unsigned long err;
  31
  32         /* RAND_bytes() returns 1 on success, 0 otherwise. */
  33         if (RAND_bytes(buf, num) == 1)
  34                 return;
  35         err = ERR_get_error();
  36         PARA_EMERG_LOG("%s\n", ERR_reason_error_string(err));
  37         exit(EXIT_FAILURE);
  38 }
  39
  40 /*
  41  * Read 64 bytes from /dev/urandom and add them to the SSL PRNG. Seed the PRNG
  42  * used by random(3) with a random seed obtained from SSL. If /dev/urandom is
  43  * not readable, the function calls exit().
  44  *
  45  * \sa RAND_load_file(3), \ref get_random_bytes_or_die(), srandom(3),
  46  * random(3), \ref para_random().
  47  */
  48 void init_random_seed_or_die(void)
  49 {
  50         int seed, ret = RAND_load_file("/dev/urandom", 64);
  51
  52         if (ret != 64) {
  53                 PARA_EMERG_LOG("could not seed PRNG (ret = %d)\n", ret);
  54                 exit(EXIT_FAILURE);
  55         }
  56         get_random_bytes_or_die((unsigned char *)&seed, sizeof(seed));
  57         srandom(seed);
  58 }
  59
  60 static int get_private_key(const char *path, RSA **rsa)
  61 {
  62         EVP_PKEY *pkey;
  63         BIO *bio = BIO_new(BIO_s_file());
  64
  65         *rsa = NULL;
  66         if (!bio)
  67                 return -E_PRIVATE_KEY;
  68         if (BIO_read_filename(bio, path) <= 0)
  69                 goto bio_free;
  70         pkey = PEM_read_bio_PrivateKey(bio, NULL, NULL, NULL);
  71         if (!pkey)
  72                 goto bio_free;
  73         *rsa = EVP_PKEY_get1_RSA(pkey);
  74         EVP_PKEY_free(pkey);
  75 bio_free:
  76         BIO_free(bio);
  77         return *rsa? RSA_size(*rsa) : -E_PRIVATE_KEY;
  78 }
  79
  80 /*
  81  * The public key loading functions below were inspired by corresponding code
  82  * of openssh-5.2p1, Copyright (c) 1995 Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>, Espoo,
  83  * Finland. However, not much of the original code remains.
  84  */
  85
  86 static int read_bignum(const unsigned char *buf, size_t len, BIGNUM **result)
  87 {
  88         const unsigned char *p = buf, *end = buf + len;
  89         uint32_t bnsize;
  90         BIGNUM *bn;
  91
  92         if (p + 4 < p)
  93                 return -E_BIGNUM;
  94         if (p + 4 > end)
  95                 return -E_BIGNUM;
  96         bnsize = read_u32_be(p);
  97         PARA_DEBUG_LOG("bnsize: %u\n", bnsize);
  98         p += 4;
  99         if (p + bnsize < p)
 100                 return -E_BIGNUM;
 101         if (p + bnsize > end)
 102                 return -E_BIGNUM;
 103         if (bnsize > 8192)
 104                 return -E_BIGNUM;
 105         bn = BN_bin2bn(p, bnsize, NULL);
 106         if (!bn)
 107                 return -E_BIGNUM;
 108         *result = bn;
 109         return bnsize + 4;
 110 }
 111
 112 static int read_rsa_bignums(const unsigned char *blob, int blen, RSA **result)
 113 {
 114         int ret;
 115         RSA *rsa;
 116         BIGNUM *n, *e;
 117         const unsigned char *p = blob, *end = blob + blen;
 118
 119         rsa = RSA_new();
 120         if (!rsa)
 121                 return -E_BIGNUM;
 122         ret = read_bignum(p, end - p, &e);
 123         if (ret < 0)
 124                 goto fail;
 125         p += ret;
 126         ret = read_bignum(p, end - p, &n);
 127         if (ret < 0)
 128                 goto fail;
 129 #ifdef HAVE_RSA_SET0_KEY
 130         RSA_set0_key(rsa, n, e, NULL);
 131 #else
 132         rsa->n = n;
 133         rsa->e = e;
 134 #endif
 135         *result = rsa;
 136         return 1;
 137 fail:
 138         RSA_free(rsa);
 139         return ret;
 140 }
 141
 142 int get_public_key(const char *key_file, struct asymmetric_key **result)
 143 {
 144         struct asymmetric_key *key = NULL;
 145         void *map = NULL;
 146         unsigned char *blob = NULL;
 147         size_t map_size, encoded_size, decoded_size;
 148         int ret, ret2;
 149         char *cp;
 150
 151         key = para_malloc(sizeof(*key));
 152         ret = mmap_full_file(key_file, O_RDONLY, &map, &map_size, NULL);
 153         if (ret < 0)
 154                 goto out;
 155         ret = is_ssh_rsa_key(map, map_size);
 156         if (!ret) {
 157                 ret = -E_SSH_PARSE;
 158                 goto out_unmap;
 159         }
 160         cp = map + ret;
 161         encoded_size = map_size - ret;
 162         PARA_INFO_LOG("decoding public rsa-ssh key %s\n", key_file);
 163         ret = uudecode(cp, encoded_size, (char **)&blob, &decoded_size);
 164         if (ret < 0)
 165                 goto out_unmap;
 166         ret = check_ssh_key_header(blob, decoded_size);
 167         if (ret < 0)
 168                 goto out_unmap;
 169         ret = read_rsa_bignums(blob + ret, decoded_size - ret, &key->rsa);
 170         if (ret < 0)
 171                 goto out_unmap;
 172         ret = RSA_size(key->rsa);
 173 out_unmap:
 174         ret2 = para_munmap(map, map_size);
 175         if (ret >= 0 && ret2 < 0)
 176                 ret = ret2;
 177 out:
 178         if (ret < 0) {
 179                 free(key);
 180                 *result = NULL;
 181                 PARA_ERROR_LOG("key %s: %s\n", key_file, para_strerror(-ret));
 182         } else
 183                 *result = key;
 184         free(blob);
 185         return ret;
 186 }
 187
 188 void free_public_key(struct asymmetric_key *key)
 189 {
 190         if (!key)
 191                 return;
 192         RSA_free(key->rsa);
 193         free(key);
 194 }
 195
 196 int priv_decrypt(const char *key_file, unsigned char *outbuf,
 197                 unsigned char *inbuf, int inlen)
 198 {
 199         struct asymmetric_key *priv;
 200         int ret;
 201
 202         ret = check_private_key_file(key_file);
 203         if (ret < 0)
 204                 return ret;
 205         if (inlen < 0)
 206                 return -E_RSA;
 207         priv = para_malloc(sizeof(*priv));
 208         ret = get_private_key(key_file, &priv->rsa);
 209         if (ret < 0) {
 210                 free(priv);
 211                 return ret;
 212         }
 213         /*
 214          * RSA is vulnerable to timing attacks. Generate a random blinding
 215          * factor to protect against this kind of attack.
 216          */
 217         ret = -E_BLINDING;
 218         if (RSA_blinding_on(priv->rsa, NULL) == 0)
 219                 goto out;
 220         ret = RSA_private_decrypt(inlen, inbuf, outbuf, priv->rsa,
 221                 RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 222         RSA_blinding_off(priv->rsa);
 223         if (ret <= 0)
 224                 ret = -E_DECRYPT;
 225 out:
 226         RSA_free(priv->rsa);
 227         free(priv);
 228         return ret;
 229 }
 230
 231 int pub_encrypt(struct asymmetric_key *pub, unsigned char *inbuf,
 232                 unsigned len, unsigned char *outbuf)
 233 {
 234         int ret, flen = len; /* RSA_public_encrypt expects a signed int */
 235
 236         if (flen < 0)
 237                 return -E_ENCRYPT;
 238         ret = RSA_public_encrypt(flen, inbuf, outbuf, pub->rsa,
 239                 RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 240         return ret < 0? -E_ENCRYPT : ret;
 241 }
 242
 243 struct stream_cipher {
 244         EVP_CIPHER_CTX *aes;
 245 };
 246
 247 struct stream_cipher *sc_new(const unsigned char *data, int len)
 248 {
 249         struct stream_cipher *sc = para_malloc(sizeof(*sc));
 250
 251         assert(len >= 2 * AES_CRT128_BLOCK_SIZE);
 252         sc->aes = EVP_CIPHER_CTX_new();
 253         EVP_EncryptInit_ex(sc->aes, EVP_aes_128_ctr(), NULL, data,
 254                 data + AES_CRT128_BLOCK_SIZE);
 255         return sc;
 256 }
 257
 258 void sc_free(struct stream_cipher *sc)
 259 {
 260         if (!sc)
 261                 return;
 262         EVP_CIPHER_CTX_free(sc->aes);
 263         free(sc);
 264 }
 265
 266 static void aes_ctr128_crypt(EVP_CIPHER_CTX *ctx, struct iovec *src,
 267                 struct iovec *dst)
 268 {
 269         int ret, inlen = src->iov_len, outlen, tmplen;
 270
 271         *dst = (typeof(*dst)) {
 272                 /* Add one for the terminating zero byte. */
 273                 .iov_base = para_malloc(inlen + 1),
 274                 .iov_len = inlen
 275         };
 276         ret = EVP_EncryptUpdate(ctx, dst->iov_base, &outlen, src->iov_base, inlen);
 277         assert(ret != 0);
 278         ret = EVP_EncryptFinal_ex(ctx, dst->iov_base + outlen, &tmplen);
 279         assert(ret != 0);
 280         outlen += tmplen;
 281         ((char *)dst->iov_base)[outlen] = '\0';
 282         dst->iov_len = outlen;
 283 }
 284
 285 void sc_crypt(struct stream_cipher *sc, struct iovec *src, struct iovec *dst)
 286 {
 287         return aes_ctr128_crypt(sc->aes, src, dst);
 288 }
 289
 290 void hash_function(const char *data, unsigned long len, unsigned char *hash)
 291 {
 292         SHA_CTX c;
 293         SHA1_Init(&c);
 294         SHA1_Update(&c, data, len);
 295         SHA1_Final(hash, &c);
 296 }