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 #ifdef HAVE_CRYPTO_CLEANUP_ALL_EX_DATA
  61         CRYPTO_cleanup_all_ex_data();
  62 #endif
  63 }
  64
  65 static int get_private_key(const char *path, RSA **rsa)
  66 {
  67         EVP_PKEY *pkey;
  68         BIO *bio = BIO_new(BIO_s_file());
  69
  70         *rsa = NULL;
  71         if (!bio)
  72                 return -E_PRIVATE_KEY;
  73         if (BIO_read_filename(bio, path) <= 0)
  74                 goto bio_free;
  75         pkey = PEM_read_bio_PrivateKey(bio, NULL, NULL, NULL);
  76         if (!pkey)
  77                 goto bio_free;
  78         *rsa = EVP_PKEY_get1_RSA(pkey);
  79         EVP_PKEY_free(pkey);
  80 bio_free:
  81         BIO_free(bio);
  82         return *rsa? RSA_size(*rsa) : -E_PRIVATE_KEY;
  83 }
  84
  85 /*
  86  * The public key loading functions below were inspired by corresponding code
  87  * of openssh-5.2p1, Copyright (c) 1995 Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>, Espoo,
  88  * Finland. However, not much of the original code remains.
  89  */
  90
  91 static int read_bignum(const unsigned char *buf, size_t len, BIGNUM **result)
  92 {
  93         const unsigned char *p = buf, *end = buf + len;
  94         uint32_t bnsize;
  95         BIGNUM *bn;
  96
  97         if (p + 4 < p)
  98                 return -E_BIGNUM;
  99         if (p + 4 > end)
 100                 return -E_BIGNUM;
 101         bnsize = read_u32_be(p);
 102         PARA_DEBUG_LOG("bnsize: %u\n", bnsize);
 103         p += 4;
 104         if (p + bnsize < p)
 105                 return -E_BIGNUM;
 106         if (p + bnsize > end)
 107                 return -E_BIGNUM;
 108         if (bnsize > 8192)
 109                 return -E_BIGNUM;
 110         bn = BN_bin2bn(p, bnsize, NULL);
 111         if (!bn)
 112                 return -E_BIGNUM;
 113         *result = bn;
 114         return bnsize + 4;
 115 }
 116
 117 static int read_rsa_bignums(const unsigned char *blob, int blen, RSA **result)
 118 {
 119         int ret;
 120         RSA *rsa;
 121         BIGNUM *n, *e;
 122         const unsigned char *p = blob, *end = blob + blen;
 123
 124         rsa = RSA_new();
 125         if (!rsa)
 126                 return -E_BIGNUM;
 127         ret = read_bignum(p, end - p, &e);
 128         if (ret < 0)
 129                 goto free_rsa;
 130         p += ret;
 131         ret = read_bignum(p, end - p, &n);
 132         if (ret < 0)
 133                 goto free_e;
 134 #ifdef HAVE_RSA_SET0_KEY
 135         RSA_set0_key(rsa, n, e, NULL);
 136 #else
 137         rsa->n = n;
 138         rsa->e = e;
 139 #endif
 140         *result = rsa;
 141         return 1;
 142 free_e:
 143         BN_free(e);
 144 free_rsa:
 145         RSA_free(rsa);
 146         return ret;
 147 }
 148
 149 int apc_get_pubkey(const char *key_file, struct asymmetric_key **result)
 150 {
 151         unsigned char *blob;
 152         size_t decoded_size;
 153         int ret;
 154         struct asymmetric_key *key = para_malloc(sizeof(*key));
 155
 156         ret = decode_ssh_key(key_file, &blob, &decoded_size);
 157         if (ret < 0)
 158                 goto out;
 159         ret = read_rsa_bignums(blob + ret, decoded_size - ret, &key->rsa);
 160         if (ret < 0)
 161                 goto free_blob;
 162         ret = RSA_size(key->rsa);
 163         assert(ret > 0);
 164         *result = key;
 165 free_blob:
 166         free(blob);
 167 out:
 168         if (ret < 0) {
 169                 free(key);
 170                 *result = NULL;
 171                 PARA_ERROR_LOG("can not load key %s\n", key_file);
 172         }
 173         return ret;
 174 }
 175
 176 void apc_free_pubkey(struct asymmetric_key *key)
 177 {
 178         if (!key)
 179                 return;
 180         RSA_free(key->rsa);
 181         free(key);
 182 }
 183
 184 int apc_priv_decrypt(const char *key_file, unsigned char *outbuf,
 185                 unsigned char *inbuf, int inlen)
 186 {
 187         struct asymmetric_key *priv;
 188         int ret;
 189
 190         ret = check_private_key_file(key_file);
 191         if (ret < 0)
 192                 return ret;
 193         if (inlen < 0)
 194                 return -E_RSA;
 195         priv = para_malloc(sizeof(*priv));
 196         ret = get_private_key(key_file, &priv->rsa);
 197         if (ret < 0) {
 198                 free(priv);
 199                 return ret;
 200         }
 201         /*
 202          * RSA is vulnerable to timing attacks. Generate a random blinding
 203          * factor to protect against this kind of attack.
 204          */
 205         ret = -E_BLINDING;
 206         if (RSA_blinding_on(priv->rsa, NULL) == 0)
 207                 goto out;
 208         ret = RSA_private_decrypt(inlen, inbuf, outbuf, priv->rsa,
 209                 RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 210         RSA_blinding_off(priv->rsa);
 211         if (ret <= 0)
 212                 ret = -E_DECRYPT;
 213 out:
 214         RSA_free(priv->rsa);
 215         free(priv);
 216         return ret;
 217 }
 218
 219 int apc_pub_encrypt(struct asymmetric_key *pub, unsigned char *inbuf,
 220                 unsigned len, unsigned char *outbuf)
 221 {
 222         int ret, flen = len; /* RSA_public_encrypt expects a signed int */
 223
 224         if (flen < 0)
 225                 return -E_ENCRYPT;
 226         ret = RSA_public_encrypt(flen, inbuf, outbuf, pub->rsa,
 227                 RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 228         return ret < 0? -E_ENCRYPT : ret;
 229 }
 230
 231 struct stream_cipher {
 232         EVP_CIPHER_CTX *aes;
 233 };
 234
 235 struct stream_cipher *sc_new(const unsigned char *data, int len)
 236 {
 237         struct stream_cipher *sc = para_malloc(sizeof(*sc));
 238
 239         assert(len >= 2 * AES_CRT128_BLOCK_SIZE);
 240         sc->aes = EVP_CIPHER_CTX_new();
 241         EVP_EncryptInit_ex(sc->aes, EVP_aes_128_ctr(), NULL, data,
 242                 data + AES_CRT128_BLOCK_SIZE);
 243         return sc;
 244 }
 245
 246 void sc_free(struct stream_cipher *sc)
 247 {
 248         if (!sc)
 249                 return;
 250         EVP_CIPHER_CTX_free(sc->aes);
 251         free(sc);
 252 }
 253
 254 static void aes_ctr128_crypt(EVP_CIPHER_CTX *ctx, struct iovec *src,
 255                 struct iovec *dst)
 256 {
 257         int ret, inlen = src->iov_len, outlen, tmplen;
 258
 259         *dst = (typeof(*dst)) {
 260                 /* Add one for the terminating zero byte. */
 261                 .iov_base = para_malloc(inlen + 1),
 262                 .iov_len = inlen
 263         };
 264         ret = EVP_EncryptUpdate(ctx, dst->iov_base, &outlen, src->iov_base, inlen);
 265         assert(ret != 0);
 266         ret = EVP_EncryptFinal_ex(ctx, dst->iov_base + outlen, &tmplen);
 267         assert(ret != 0);
 268         outlen += tmplen;
 269         ((char *)dst->iov_base)[outlen] = '\0';
 270         dst->iov_len = outlen;
 271 }
 272
 273 void sc_crypt(struct stream_cipher *sc, struct iovec *src, struct iovec *dst)
 274 {
 275         return aes_ctr128_crypt(sc->aes, src, dst);
 276 }
 277
 278 void hash_function(const char *data, unsigned long len, unsigned char *hash)
 279 {
 280         SHA_CTX c;
 281         SHA1_Init(&c);
 282         SHA1_Update(&c, data, len);
 283         SHA1_Final(hash, &c);
 284 }