crypto/evp/e_des3.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995-2021 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
   5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  */
   9
  10 /*
  11  * DES low level APIs are deprecated for public use, but still ok for internal
  12  * use.
  13  */
  14 #include "internal/deprecated.h"
  15
  16 #include <stdio.h>
  17 #include "internal/cryptlib.h"
  18 #ifndef OPENSSL_NO_DES
  19 # include <openssl/objects.h>
  20 # include "crypto/evp.h"
  21 # include "crypto/sha.h"
  22 # include <openssl/des.h>
  23 # include <openssl/rand.h>
  24 # include "evp_local.h"
  25
  26 typedef struct {
  27     union {
  28         OSSL_UNION_ALIGN;
  29         DES_key_schedule ks[3];
  30     } ks;
  31     union {
  32         void (*cbc) (const void *, void *, size_t,
  33                      const DES_key_schedule *, unsigned char *);
  34     } stream;
  35 } DES_EDE_KEY;
  36 # define ks1 ks.ks[0]
  37 # define ks2 ks.ks[1]
  38 # define ks3 ks.ks[2]
  39
  40 # if defined(AES_ASM) && (defined(__sparc) || defined(__sparc__))
  41 /* ---------^^^ this is not a typo, just a way to detect that
  42  * assembler support was in general requested... */
  43 #  include "crypto/sparc_arch.h"
  44
  45 #  define SPARC_DES_CAPABLE       (OPENSSL_sparcv9cap_P[1] & CFR_DES)
  46
  47 void des_t4_key_expand(const void *key, DES_key_schedule *ks);
  48 void des_t4_ede3_cbc_encrypt(const void *inp, void *out, size_t len,
  49                              const DES_key_schedule ks[3], unsigned char iv[8]);
  50 void des_t4_ede3_cbc_decrypt(const void *inp, void *out, size_t len,
  51                              const DES_key_schedule ks[3], unsigned char iv[8]);
  52 # endif
  53
  54 static int des_ede_init_key(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const unsigned char *key,
  55                             const unsigned char *iv, int enc);
  56
  57 static int des_ede3_init_key(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const unsigned char *key,
  58                              const unsigned char *iv, int enc);
  59
  60 static int des3_ctrl(EVP_CIPHER_CTX *c, int type, int arg, void *ptr);
  61
  62 # define data(ctx) EVP_C_DATA(DES_EDE_KEY,ctx)
  63
  64 /*
  65  * Because of various casts and different args can't use
  66  * IMPLEMENT_BLOCK_CIPHER
  67  */
  68
  69 static int des_ede_ecb_cipher(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
  70                               const unsigned char *in, size_t inl)
  71 {
  72     BLOCK_CIPHER_ecb_loop()
  73         DES_ecb3_encrypt((const_DES_cblock *)(in + i),
  74                          (DES_cblock *)(out + i),
  75                          &data(ctx)->ks1, &data(ctx)->ks2,
  76                          &data(ctx)->ks3, EVP_CIPHER_CTX_is_encrypting(ctx));
  77     return 1;
  78 }
  79
  80 static int des_ede_ofb_cipher(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
  81                               const unsigned char *in, size_t inl)
  82 {
  83     while (inl >= EVP_MAXCHUNK) {
  84         int num = EVP_CIPHER_CTX_get_num(ctx);
  85         DES_ede3_ofb64_encrypt(in, out, (long)EVP_MAXCHUNK,
  86                                &data(ctx)->ks1, &data(ctx)->ks2,
  87                                &data(ctx)->ks3,
  88                                (DES_cblock *)ctx->iv,
  89                                &num);
  90         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, num);
  91         inl -= EVP_MAXCHUNK;
  92         in += EVP_MAXCHUNK;
  93         out += EVP_MAXCHUNK;
  94     }
  95     if (inl) {
  96         int num = EVP_CIPHER_CTX_get_num(ctx);
  97         DES_ede3_ofb64_encrypt(in, out, (long)inl,
  98                                &data(ctx)->ks1, &data(ctx)->ks2,
  99                                &data(ctx)->ks3,
 100                                (DES_cblock *)ctx->iv,
 101                                &num);
 102         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, num);
 103     }
 104     return 1;
 105 }
 106
 107 static int des_ede_cbc_cipher(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 108                               const unsigned char *in, size_t inl)
 109 {
 110     DES_EDE_KEY *dat = data(ctx);
 111
 112     if (dat->stream.cbc != NULL) {
 113         (*dat->stream.cbc) (in, out, inl, dat->ks.ks,
 114                             ctx->iv);
 115         return 1;
 116     }
 117
 118     while (inl >= EVP_MAXCHUNK) {
 119         DES_ede3_cbc_encrypt(in, out, (long)EVP_MAXCHUNK,
 120                              &dat->ks1, &dat->ks2, &dat->ks3,
 121                              (DES_cblock *)ctx->iv,
 122                              EVP_CIPHER_CTX_is_encrypting(ctx));
 123         inl -= EVP_MAXCHUNK;
 124         in += EVP_MAXCHUNK;
 125         out += EVP_MAXCHUNK;
 126     }
 127     if (inl)
 128         DES_ede3_cbc_encrypt(in, out, (long)inl,
 129                              &dat->ks1, &dat->ks2, &dat->ks3,
 130                              (DES_cblock *)ctx->iv,
 131                              EVP_CIPHER_CTX_is_encrypting(ctx));
 132     return 1;
 133 }
 134
 135 static int des_ede_cfb64_cipher(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 136                                 const unsigned char *in, size_t inl)
 137 {
 138     while (inl >= EVP_MAXCHUNK) {
 139         int num = EVP_CIPHER_CTX_get_num(ctx);
 140         DES_ede3_cfb64_encrypt(in, out, (long)EVP_MAXCHUNK,
 141                                &data(ctx)->ks1, &data(ctx)->ks2,
 142                                &data(ctx)->ks3, (DES_cblock *)ctx->iv,
 143                                &num, EVP_CIPHER_CTX_is_encrypting(ctx));
 144         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, num);
 145         inl -= EVP_MAXCHUNK;
 146         in += EVP_MAXCHUNK;
 147         out += EVP_MAXCHUNK;
 148     }
 149     if (inl) {
 150         int num = EVP_CIPHER_CTX_get_num(ctx);
 151         DES_ede3_cfb64_encrypt(in, out, (long)inl,
 152                                &data(ctx)->ks1, &data(ctx)->ks2,
 153                                &data(ctx)->ks3, (DES_cblock *)ctx->iv,
 154                                &num, EVP_CIPHER_CTX_is_encrypting(ctx));
 155         EVP_CIPHER_CTX_set_num(ctx, num);
 156     }
 157     return 1;
 158 }
 159
 160 /*
 161  * Although we have a CFB-r implementation for 3-DES, it doesn't pack the
 162  * right way, so wrap it here
 163  */
 164 static int des_ede3_cfb1_cipher(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 165                                 const unsigned char *in, size_t inl)
 166 {
 167     size_t n;
 168     unsigned char c[1];
 169     unsigned char d[1] = { 0 }; /* Appease Coverity */
 170
 171     if (!EVP_CIPHER_CTX_test_flags(ctx, EVP_CIPH_FLAG_LENGTH_BITS))
 172             inl *= 8;
 173     for (n = 0; n < inl; ++n) {
 174         c[0] = (in[n / 8] & (1 << (7 - n % 8))) ? 0x80 : 0;
 175         DES_ede3_cfb_encrypt(c, d, 1, 1,
 176                              &data(ctx)->ks1, &data(ctx)->ks2,
 177                              &data(ctx)->ks3, (DES_cblock *)ctx->iv,
 178                              EVP_CIPHER_CTX_is_encrypting(ctx));
 179         out[n / 8] = (out[n / 8] & ~(0x80 >> (unsigned int)(n % 8)))
 180             | ((d[0] & 0x80) >> (unsigned int)(n % 8));
 181     }
 182
 183     return 1;
 184 }
 185
 186 static int des_ede3_cfb8_cipher(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 187                                 const unsigned char *in, size_t inl)
 188 {
 189     while (inl >= EVP_MAXCHUNK) {
 190         DES_ede3_cfb_encrypt(in, out, 8, (long)EVP_MAXCHUNK,
 191                              &data(ctx)->ks1, &data(ctx)->ks2,
 192                              &data(ctx)->ks3, (DES_cblock *)ctx->iv,
 193                              EVP_CIPHER_CTX_is_encrypting(ctx));
 194         inl -= EVP_MAXCHUNK;
 195         in += EVP_MAXCHUNK;
 196         out += EVP_MAXCHUNK;
 197     }
 198     if (inl)
 199         DES_ede3_cfb_encrypt(in, out, 8, (long)inl,
 200                              &data(ctx)->ks1, &data(ctx)->ks2,
 201                              &data(ctx)->ks3, (DES_cblock *)ctx->iv,
 202                              EVP_CIPHER_CTX_is_encrypting(ctx));
 203     return 1;
 204 }
 205
 206 BLOCK_CIPHER_defs(des_ede, DES_EDE_KEY, NID_des_ede, 8, 16, 8, 64,
 207                   EVP_CIPH_RAND_KEY | EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1,
 208                   des_ede_init_key, NULL, NULL, NULL, des3_ctrl)
 209 # define des_ede3_cfb64_cipher des_ede_cfb64_cipher
 210 # define des_ede3_ofb_cipher des_ede_ofb_cipher
 211 # define des_ede3_cbc_cipher des_ede_cbc_cipher
 212 # define des_ede3_ecb_cipher des_ede_ecb_cipher
 213     BLOCK_CIPHER_defs(des_ede3, DES_EDE_KEY, NID_des_ede3, 8, 24, 8, 64,
 214                   EVP_CIPH_RAND_KEY | EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1,
 215                   des_ede3_init_key, NULL, NULL, NULL, des3_ctrl)
 216
 217     BLOCK_CIPHER_def_cfb(des_ede3, DES_EDE_KEY, NID_des_ede3, 24, 8, 1,
 218                      EVP_CIPH_RAND_KEY | EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1,
 219                      des_ede3_init_key, NULL, NULL, NULL, des3_ctrl)
 220
 221     BLOCK_CIPHER_def_cfb(des_ede3, DES_EDE_KEY, NID_des_ede3, 24, 8, 8,
 222                      EVP_CIPH_RAND_KEY | EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1,
 223                      des_ede3_init_key, NULL, NULL, NULL, des3_ctrl)
 224
 225 static int des_ede_init_key(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const unsigned char *key,
 226                             const unsigned char *iv, int enc)
 227 {
 228     DES_cblock *deskey = (DES_cblock *)key;
 229     DES_EDE_KEY *dat = data(ctx);
 230
 231     dat->stream.cbc = NULL;
 232 # if defined(SPARC_DES_CAPABLE)
 233     if (SPARC_DES_CAPABLE) {
 234         int mode = EVP_CIPHER_CTX_get_mode(ctx);
 235
 236         if (mode == EVP_CIPH_CBC_MODE) {
 237             des_t4_key_expand(&deskey[0], &dat->ks1);
 238             des_t4_key_expand(&deskey[1], &dat->ks2);
 239             memcpy(&dat->ks3, &dat->ks1, sizeof(dat->ks1));
 240             dat->stream.cbc = enc ? des_t4_ede3_cbc_encrypt :
 241                 des_t4_ede3_cbc_decrypt;
 242             return 1;
 243         }
 244     }
 245 # endif
 246     DES_set_key_unchecked(&deskey[0], &dat->ks1);
 247     DES_set_key_unchecked(&deskey[1], &dat->ks2);
 248     memcpy(&dat->ks3, &dat->ks1, sizeof(dat->ks1));
 249     return 1;
 250 }
 251
 252 static int des_ede3_init_key(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const unsigned char *key,
 253                              const unsigned char *iv, int enc)
 254 {
 255     DES_cblock *deskey = (DES_cblock *)key;
 256     DES_EDE_KEY *dat = data(ctx);
 257
 258     dat->stream.cbc = NULL;
 259 # if defined(SPARC_DES_CAPABLE)
 260     if (SPARC_DES_CAPABLE) {
 261         int mode = EVP_CIPHER_CTX_get_mode(ctx);
 262
 263         if (mode == EVP_CIPH_CBC_MODE) {
 264             des_t4_key_expand(&deskey[0], &dat->ks1);
 265             des_t4_key_expand(&deskey[1], &dat->ks2);
 266             des_t4_key_expand(&deskey[2], &dat->ks3);
 267             dat->stream.cbc = enc ? des_t4_ede3_cbc_encrypt :
 268                 des_t4_ede3_cbc_decrypt;
 269             return 1;
 270         }
 271     }
 272 # endif
 273     DES_set_key_unchecked(&deskey[0], &dat->ks1);
 274     DES_set_key_unchecked(&deskey[1], &dat->ks2);
 275     DES_set_key_unchecked(&deskey[2], &dat->ks3);
 276     return 1;
 277 }
 278
 279 static int des3_ctrl(EVP_CIPHER_CTX *ctx, int type, int arg, void *ptr)
 280 {
 281
 282     DES_cblock *deskey = ptr;
 283     int kl;
 284
 285     switch (type) {
 286     case EVP_CTRL_RAND_KEY:
 287         kl = EVP_CIPHER_CTX_get_key_length(ctx);
 288         if (kl < 0 || RAND_priv_bytes(ptr, kl) <= 0)
 289             return 0;
 290         DES_set_odd_parity(deskey);
 291         if (kl >= 16)
 292             DES_set_odd_parity(deskey + 1);
 293         if (kl >= 24)
 294             DES_set_odd_parity(deskey + 2);
 295         return 1;
 296
 297     default:
 298         return -1;
 299     }
 300 }
 301
 302 const EVP_CIPHER *EVP_des_ede(void)
 303 {
 304     return &des_ede_ecb;
 305 }
 306
 307 const EVP_CIPHER *EVP_des_ede3(void)
 308 {
 309     return &des_ede3_ecb;
 310 }
 311
 312
 313 # include <openssl/sha.h>
 314
 315 static const unsigned char wrap_iv[8] =
 316     { 0x4a, 0xdd, 0xa2, 0x2c, 0x79, 0xe8, 0x21, 0x05 };
 317
 318 static int des_ede3_unwrap(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 319                            const unsigned char *in, size_t inl)
 320 {
 321     unsigned char icv[8], iv[8], sha1tmp[SHA_DIGEST_LENGTH];
 322     int rv = -1;
 323     if (inl < 24)
 324         return -1;
 325     if (out == NULL)
 326         return inl - 16;
 327     memcpy(ctx->iv, wrap_iv, 8);
 328     /* Decrypt first block which will end up as icv */
 329     des_ede_cbc_cipher(ctx, icv, in, 8);
 330     /* Decrypt central blocks */
 331     /*
 332      * If decrypting in place move whole output along a block so the next
 333      * des_ede_cbc_cipher is in place.
 334      */
 335     if (out == in) {
 336         memmove(out, out + 8, inl - 8);
 337         in -= 8;
 338     }
 339     des_ede_cbc_cipher(ctx, out, in + 8, inl - 16);
 340     /* Decrypt final block which will be IV */
 341     des_ede_cbc_cipher(ctx, iv, in + inl - 8, 8);
 342     /* Reverse order of everything */
 343     BUF_reverse(icv, NULL, 8);
 344     BUF_reverse(out, NULL, inl - 16);
 345     BUF_reverse(ctx->iv, iv, 8);
 346     /* Decrypt again using new IV */
 347     des_ede_cbc_cipher(ctx, out, out, inl - 16);
 348     des_ede_cbc_cipher(ctx, icv, icv, 8);
 349     if (ossl_sha1(out, inl - 16, sha1tmp)  /* Work out hash of first portion */
 350             && CRYPTO_memcmp(sha1tmp, icv, 8) == 0)
 351         rv = inl - 16;
 352     OPENSSL_cleanse(icv, 8);
 353     OPENSSL_cleanse(sha1tmp, SHA_DIGEST_LENGTH);
 354     OPENSSL_cleanse(iv, 8);
 355     OPENSSL_cleanse(ctx->iv, 8);
 356     if (rv == -1)
 357         OPENSSL_cleanse(out, inl - 16);
 358
 359     return rv;
 360 }
 361
 362 static int des_ede3_wrap(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 363                          const unsigned char *in, size_t inl)
 364 {
 365     unsigned char sha1tmp[SHA_DIGEST_LENGTH];
 366     if (out == NULL)
 367         return inl + 16;
 368     /* Copy input to output buffer + 8 so we have space for IV */
 369     memmove(out + 8, in, inl);
 370     /* Work out ICV */
 371     if (!ossl_sha1(in, inl, sha1tmp))
 372         return -1;
 373     memcpy(out + inl + 8, sha1tmp, 8);
 374     OPENSSL_cleanse(sha1tmp, SHA_DIGEST_LENGTH);
 375     /* Generate random IV */
 376     if (RAND_bytes(ctx->iv, 8) <= 0)
 377         return -1;
 378     memcpy(out, ctx->iv, 8);
 379     /* Encrypt everything after IV in place */
 380     des_ede_cbc_cipher(ctx, out + 8, out + 8, inl + 8);
 381     BUF_reverse(out, NULL, inl + 16);
 382     memcpy(ctx->iv, wrap_iv, 8);
 383     des_ede_cbc_cipher(ctx, out, out, inl + 16);
 384     return inl + 16;
 385 }
 386
 387 static int des_ede3_wrap_cipher(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out,
 388                                 const unsigned char *in, size_t inl)
 389 {
 390     /*
 391      * Sanity check input length: we typically only wrap keys so EVP_MAXCHUNK
 392      * is more than will ever be needed. Also input length must be a multiple
 393      * of 8 bits.
 394      */
 395     if (inl >= EVP_MAXCHUNK || inl % 8)
 396         return -1;
 397
 398     if (ossl_is_partially_overlapping(out, in, inl)) {
 399         ERR_raise(ERR_LIB_EVP, EVP_R_PARTIALLY_OVERLAPPING);
 400         return 0;
 401     }
 402
 403     if (EVP_CIPHER_CTX_is_encrypting(ctx))
 404         return des_ede3_wrap(ctx, out, in, inl);
 405     else
 406         return des_ede3_unwrap(ctx, out, in, inl);
 407 }
 408
 409 static const EVP_CIPHER des3_wrap = {
 410     NID_id_smime_alg_CMS3DESwrap,
 411     8, 24, 0,
 412     EVP_CIPH_WRAP_MODE | EVP_CIPH_CUSTOM_IV | EVP_CIPH_FLAG_CUSTOM_CIPHER
 413         | EVP_CIPH_FLAG_DEFAULT_ASN1,
 414     EVP_ORIG_GLOBAL,
 415     des_ede3_init_key, des_ede3_wrap_cipher,
 416     NULL,
 417     sizeof(DES_EDE_KEY),
 418     NULL, NULL, NULL, NULL
 419 };
 420
 421 const EVP_CIPHER *EVP_des_ede3_wrap(void)
 422 {
 423     return &des3_wrap;
 424 }
 425
 426 #endif