openssl.c

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