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 static int get_private_key(const char *path, RSA **rsa)
  59 {
  60         EVP_PKEY *pkey;
  61         BIO *bio = BIO_new(BIO_s_file());
  62
  63         *rsa = NULL;
  64         if (!bio)
  65                 return -E_PRIVATE_KEY;
  66         if (BIO_read_filename(bio, path) <= 0)
  67                 goto bio_free;
  68         pkey = PEM_read_bio_PrivateKey(bio, NULL, NULL, NULL);
  69         if (!pkey)
  70                 goto bio_free;
  71         *rsa = EVP_PKEY_get1_RSA(pkey);
  72         EVP_PKEY_free(pkey);
  73 bio_free:
  74         BIO_free(bio);
  75         return *rsa? RSA_size(*rsa) : -E_PRIVATE_KEY;
  76 }
  77
  78 /*
  79  * The public key loading functions below were inspired by corresponding code
  80  * of openssh-5.2p1, Copyright (c) 1995 Tatu Ylonen <ylo@cs.hut.fi>, Espoo,
  81  * Finland. However, not much of the original code remains.
  82  */
  83
  84 static int read_bignum(const unsigned char *buf, size_t len, BIGNUM **result)
  85 {
  86         const unsigned char *p = buf, *end = buf + len;
  87         uint32_t bnsize;
  88         BIGNUM *bn;
  89
  90         if (p + 4 < p)
  91                 return -E_BIGNUM;
  92         if (p + 4 > end)
  93                 return -E_BIGNUM;
  94         bnsize = read_u32_be(p);
  95         PARA_DEBUG_LOG("bnsize: %u\n", bnsize);
  96         p += 4;
  97         if (p + bnsize < p)
  98                 return -E_BIGNUM;
  99         if (p + bnsize > end)
 100                 return -E_BIGNUM;
 101         if (bnsize > 8192)
 102                 return -E_BIGNUM;
 103         bn = BN_bin2bn(p, bnsize, NULL);
 104         if (!bn)
 105                 return -E_BIGNUM;
 106         *result = bn;
 107         return bnsize + 4;
 108 }
 109
 110 static int read_rsa_bignums(const unsigned char *blob, int blen, RSA **result)
 111 {
 112         int ret;
 113         RSA *rsa;
 114         BIGNUM *n, *e;
 115         const unsigned char *p = blob, *end = blob + blen;
 116
 117         rsa = RSA_new();
 118         if (!rsa)
 119                 return -E_BIGNUM;
 120         ret = read_bignum(p, end - p, &e);
 121         if (ret < 0)
 122                 goto fail;
 123         p += ret;
 124         ret = read_bignum(p, end - p, &n);
 125         if (ret < 0)
 126                 goto fail;
 127 #ifdef HAVE_RSA_SET0_KEY
 128         RSA_set0_key(rsa, n, e, NULL);
 129 #else
 130         rsa->n = n;
 131         rsa->e = e;
 132 #endif
 133         *result = rsa;
 134         return 1;
 135 fail:
 136         RSA_free(rsa);
 137         return ret;
 138 }
 139
 140 int get_public_key(const char *key_file, struct asymmetric_key **result)
 141 {
 142         unsigned char *blob;
 143         size_t decoded_size;
 144         int ret;
 145         struct asymmetric_key *key = para_malloc(sizeof(*key));
 146
 147         ret = decode_ssh_key(key_file, &blob, &decoded_size);
 148         if (ret < 0)
 149                 goto out;
 150         ret = read_rsa_bignums(blob + ret, decoded_size - ret, &key->rsa);
 151         if (ret < 0)
 152                 goto free_blob;
 153         ret = RSA_size(key->rsa);
 154         assert(ret > 0);
 155         *result = key;
 156 free_blob:
 157         free(blob);
 158 out:
 159         if (ret < 0) {
 160                 free(key);
 161                 *result = NULL;
 162                 PARA_ERROR_LOG("can not load key %s\n", key_file);
 163         }
 164         return ret;
 165 }
 166
 167 void free_public_key(struct asymmetric_key *key)
 168 {
 169         if (!key)
 170                 return;
 171         RSA_free(key->rsa);
 172         free(key);
 173 }
 174
 175 int priv_decrypt(const char *key_file, unsigned char *outbuf,
 176                 unsigned char *inbuf, int inlen)
 177 {
 178         struct asymmetric_key *priv;
 179         int ret;
 180
 181         ret = check_private_key_file(key_file);
 182         if (ret < 0)
 183                 return ret;
 184         if (inlen < 0)
 185                 return -E_RSA;
 186         priv = para_malloc(sizeof(*priv));
 187         ret = get_private_key(key_file, &priv->rsa);
 188         if (ret < 0) {
 189                 free(priv);
 190                 return ret;
 191         }
 192         /*
 193          * RSA is vulnerable to timing attacks. Generate a random blinding
 194          * factor to protect against this kind of attack.
 195          */
 196         ret = -E_BLINDING;
 197         if (RSA_blinding_on(priv->rsa, NULL) == 0)
 198                 goto out;
 199         ret = RSA_private_decrypt(inlen, inbuf, outbuf, priv->rsa,
 200                 RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 201         RSA_blinding_off(priv->rsa);
 202         if (ret <= 0)
 203                 ret = -E_DECRYPT;
 204 out:
 205         RSA_free(priv->rsa);
 206         free(priv);
 207         return ret;
 208 }
 209
 210 int pub_encrypt(struct asymmetric_key *pub, unsigned char *inbuf,
 211                 unsigned len, unsigned char *outbuf)
 212 {
 213         int ret, flen = len; /* RSA_public_encrypt expects a signed int */
 214
 215         if (flen < 0)
 216                 return -E_ENCRYPT;
 217         ret = RSA_public_encrypt(flen, inbuf, outbuf, pub->rsa,
 218                 RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 219         return ret < 0? -E_ENCRYPT : ret;
 220 }
 221
 222 struct stream_cipher {
 223         EVP_CIPHER_CTX *aes;
 224 };
 225
 226 struct stream_cipher *sc_new(const unsigned char *data, int len)
 227 {
 228         struct stream_cipher *sc = para_malloc(sizeof(*sc));
 229
 230         assert(len >= 2 * AES_CRT128_BLOCK_SIZE);
 231         sc->aes = EVP_CIPHER_CTX_new();
 232         EVP_EncryptInit_ex(sc->aes, EVP_aes_128_ctr(), NULL, data,
 233                 data + AES_CRT128_BLOCK_SIZE);
 234         return sc;
 235 }
 236
 237 void sc_free(struct stream_cipher *sc)
 238 {
 239         if (!sc)
 240                 return;
 241         EVP_CIPHER_CTX_free(sc->aes);
 242         free(sc);
 243 }
 244
 245 static void aes_ctr128_crypt(EVP_CIPHER_CTX *ctx, struct iovec *src,
 246                 struct iovec *dst)
 247 {
 248         int ret, inlen = src->iov_len, outlen, tmplen;
 249
 250         *dst = (typeof(*dst)) {
 251                 /* Add one for the terminating zero byte. */
 252                 .iov_base = para_malloc(inlen + 1),
 253                 .iov_len = inlen
 254         };
 255         ret = EVP_EncryptUpdate(ctx, dst->iov_base, &outlen, src->iov_base, inlen);
 256         assert(ret != 0);
 257         ret = EVP_EncryptFinal_ex(ctx, dst->iov_base + outlen, &tmplen);
 258         assert(ret != 0);
 259         outlen += tmplen;
 260         ((char *)dst->iov_base)[outlen] = '\0';
 261         dst->iov_len = outlen;
 262 }
 263
 264 void sc_crypt(struct stream_cipher *sc, struct iovec *src, struct iovec *dst)
 265 {
 266         return aes_ctr128_crypt(sc->aes, src, dst);
 267 }
 268
 269 void hash_function(const char *data, unsigned long len, unsigned char *hash)
 270 {
 271         SHA_CTX c;
 272         SHA1_Init(&c);
 273         SHA1_Update(&c, data, len);
 274         SHA1_Final(hash, &c);
 275 }