crypto/dh/dh_pmeth.c

   1 /*
   2  * Written by Dr Stephen N Henson (steve@openssl.org) for the OpenSSL project
   3  * 2006.
   4  */
   5 /* ====================================================================
   6  * Copyright (c) 2006 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  *
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  *
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  17  *    the documentation and/or other materials provided with the
  18  *    distribution.
  19  *
  20  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
  21  *    software must display the following acknowledgment:
  22  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  23  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.OpenSSL.org/)"
  24  *
  25  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
  26  *    endorse or promote products derived from this software without
  27  *    prior written permission. For written permission, please contact
  28  *    licensing@OpenSSL.org.
  29  *
  30  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
  31  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  32  *    permission of the OpenSSL Project.
  33  *
  34  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  35  *    acknowledgment:
  36  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  37  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.OpenSSL.org/)"
  38  *
  39  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
  40  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  41  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  42  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
  43  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  44  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  45  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  46  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  48  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  49  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
  50  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  51  * ====================================================================
  52  *
  53  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
  54  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
  55  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  56  *
  57  */
  58
  59 #include <stdio.h>
  60 #include "cryptlib.h"
  61 #include <openssl/asn1t.h>
  62 #include <openssl/x509.h>
  63 #include <openssl/evp.h>
  64 #include <openssl/dh.h>
  65 #include <openssl/bn.h>
  66 #ifndef OPENSSL_NO_DSA
  67 # include <openssl/dsa.h>
  68 #endif
  69 #include <openssl/objects.h>
  70 #include "internal/evp_int.h"
  71
  72 /* DH pkey context structure */
  73
  74 typedef struct {
  75     /* Parameter gen parameters */
  76     int prime_len;
  77     int generator;
  78     int use_dsa;
  79     int subprime_len;
  80     /* message digest used for parameter generation */
  81     const EVP_MD *md;
  82     int rfc5114_param;
  83     /* Keygen callback info */
  84     int gentmp[2];
  85     /* KDF (if any) to use for DH */
  86     char kdf_type;
  87     /* OID to use for KDF */
  88     ASN1_OBJECT *kdf_oid;
  89     /* Message digest to use for key derivation */
  90     const EVP_MD *kdf_md;
  91     /* User key material */
  92     unsigned char *kdf_ukm;
  93     size_t kdf_ukmlen;
  94     /* KDF output length */
  95     size_t kdf_outlen;
  96 } DH_PKEY_CTX;
  97
  98 static int pkey_dh_init(EVP_PKEY_CTX *ctx)
  99 {
 100     DH_PKEY_CTX *dctx;
 101     dctx = OPENSSL_malloc(sizeof(DH_PKEY_CTX));
 102     if (!dctx)
 103         return 0;
 104     dctx->prime_len = 1024;
 105     dctx->subprime_len = -1;
 106     dctx->generator = 2;
 107     dctx->use_dsa = 0;
 108     dctx->md = NULL;
 109     dctx->rfc5114_param = 0;
 110
 111     dctx->kdf_type = EVP_PKEY_DH_KDF_NONE;
 112     dctx->kdf_oid = NULL;
 113     dctx->kdf_md = NULL;
 114     dctx->kdf_ukm = NULL;
 115     dctx->kdf_ukmlen = 0;
 116     dctx->kdf_outlen = 0;
 117
 118     ctx->data = dctx;
 119     ctx->keygen_info = dctx->gentmp;
 120     ctx->keygen_info_count = 2;
 121
 122     return 1;
 123 }
 124
 125 static int pkey_dh_copy(EVP_PKEY_CTX *dst, EVP_PKEY_CTX *src)
 126 {
 127     DH_PKEY_CTX *dctx, *sctx;
 128     if (!pkey_dh_init(dst))
 129         return 0;
 130     sctx = src->data;
 131     dctx = dst->data;
 132     dctx->prime_len = sctx->prime_len;
 133     dctx->subprime_len = sctx->subprime_len;
 134     dctx->generator = sctx->generator;
 135     dctx->use_dsa = sctx->use_dsa;
 136     dctx->md = sctx->md;
 137     dctx->rfc5114_param = sctx->rfc5114_param;
 138
 139     dctx->kdf_type = sctx->kdf_type;
 140     dctx->kdf_oid = OBJ_dup(sctx->kdf_oid);
 141     if (!dctx->kdf_oid)
 142         return 0;
 143     dctx->kdf_md = sctx->kdf_md;
 144     if (dctx->kdf_ukm) {
 145         dctx->kdf_ukm = BUF_memdup(sctx->kdf_ukm, sctx->kdf_ukmlen);
 146         dctx->kdf_ukmlen = sctx->kdf_ukmlen;
 147     }
 148     dctx->kdf_outlen = sctx->kdf_outlen;
 149     return 1;
 150 }
 151
 152 static void pkey_dh_cleanup(EVP_PKEY_CTX *ctx)
 153 {
 154     DH_PKEY_CTX *dctx = ctx->data;
 155     if (dctx) {
 156         if (dctx->kdf_ukm)
 157             OPENSSL_free(dctx->kdf_ukm);
 158         ASN1_OBJECT_free(dctx->kdf_oid);
 159         OPENSSL_free(dctx);
 160     }
 161 }
 162
 163 static int pkey_dh_ctrl(EVP_PKEY_CTX *ctx, int type, int p1, void *p2)
 164 {
 165     DH_PKEY_CTX *dctx = ctx->data;
 166     switch (type) {
 167     case EVP_PKEY_CTRL_DH_PARAMGEN_PRIME_LEN:
 168         if (p1 < 256)
 169             return -2;
 170         dctx->prime_len = p1;
 171         return 1;
 172
 173     case EVP_PKEY_CTRL_DH_PARAMGEN_SUBPRIME_LEN:
 174         if (dctx->use_dsa == 0)
 175             return -2;
 176         dctx->subprime_len = p1;
 177         return 1;
 178
 179     case EVP_PKEY_CTRL_DH_PARAMGEN_GENERATOR:
 180         if (dctx->use_dsa)
 181             return -2;
 182         dctx->generator = p1;
 183         return 1;
 184
 185     case EVP_PKEY_CTRL_DH_PARAMGEN_TYPE:
 186 #ifdef OPENSSL_NO_DSA
 187         if (p1 != 0)
 188             return -2;
 189 #else
 190         if (p1 < 0 || p1 > 2)
 191             return -2;
 192 #endif
 193         dctx->use_dsa = p1;
 194         return 1;
 195
 196     case EVP_PKEY_CTRL_DH_RFC5114:
 197         if (p1 < 1 || p1 > 3)
 198             return -2;
 199         dctx->rfc5114_param = p1;
 200         return 1;
 201
 202     case EVP_PKEY_CTRL_PEER_KEY:
 203         /* Default behaviour is OK */
 204         return 1;
 205
 206     case EVP_PKEY_CTRL_DH_KDF_TYPE:
 207         if (p1 == -2)
 208             return dctx->kdf_type;
 209         if (p1 != EVP_PKEY_DH_KDF_NONE && p1 != EVP_PKEY_DH_KDF_X9_42)
 210             return -2;
 211         dctx->kdf_type = p1;
 212         return 1;
 213
 214     case EVP_PKEY_CTRL_DH_KDF_MD:
 215         dctx->kdf_md = p2;
 216         return 1;
 217
 218     case EVP_PKEY_CTRL_GET_DH_KDF_MD:
 219         *(const EVP_MD **)p2 = dctx->kdf_md;
 220         return 1;
 221
 222     case EVP_PKEY_CTRL_DH_KDF_OUTLEN:
 223         if (p1 <= 0)
 224             return -2;
 225         dctx->kdf_outlen = (size_t)p1;
 226         return 1;
 227
 228     case EVP_PKEY_CTRL_GET_DH_KDF_OUTLEN:
 229         *(int *)p2 = dctx->kdf_outlen;
 230         return 1;
 231
 232     case EVP_PKEY_CTRL_DH_KDF_UKM:
 233         if (dctx->kdf_ukm)
 234             OPENSSL_free(dctx->kdf_ukm);
 235         dctx->kdf_ukm = p2;
 236         if (p2)
 237             dctx->kdf_ukmlen = p1;
 238         else
 239             dctx->kdf_ukmlen = 0;
 240         return 1;
 241
 242     case EVP_PKEY_CTRL_GET_DH_KDF_UKM:
 243         *(unsigned char **)p2 = dctx->kdf_ukm;
 244         return dctx->kdf_ukmlen;
 245
 246     case EVP_PKEY_CTRL_DH_KDF_OID:
 247         ASN1_OBJECT_free(dctx->kdf_oid);
 248         dctx->kdf_oid = p2;
 249         return 1;
 250
 251     case EVP_PKEY_CTRL_GET_DH_KDF_OID:
 252         *(ASN1_OBJECT **)p2 = dctx->kdf_oid;
 253         return 1;
 254
 255     default:
 256         return -2;
 257
 258     }
 259 }
 260
 261 static int pkey_dh_ctrl_str(EVP_PKEY_CTX *ctx,
 262                             const char *type, const char *value)
 263 {
 264     if (!strcmp(type, "dh_paramgen_prime_len")) {
 265         int len;
 266         len = atoi(value);
 267         return EVP_PKEY_CTX_set_dh_paramgen_prime_len(ctx, len);
 268     }
 269     if (!strcmp(type, "dh_rfc5114")) {
 270         DH_PKEY_CTX *dctx = ctx->data;
 271         int len;
 272         len = atoi(value);
 273         if (len < 0 || len > 3)
 274             return -2;
 275         dctx->rfc5114_param = len;
 276         return 1;
 277     }
 278     if (!strcmp(type, "dh_paramgen_generator")) {
 279         int len;
 280         len = atoi(value);
 281         return EVP_PKEY_CTX_set_dh_paramgen_generator(ctx, len);
 282     }
 283     if (!strcmp(type, "dh_paramgen_subprime_len")) {
 284         int len;
 285         len = atoi(value);
 286         return EVP_PKEY_CTX_set_dh_paramgen_subprime_len(ctx, len);
 287     }
 288     if (!strcmp(type, "dh_paramgen_type")) {
 289         int typ;
 290         typ = atoi(value);
 291         return EVP_PKEY_CTX_set_dh_paramgen_type(ctx, typ);
 292     }
 293     return -2;
 294 }
 295
 296 #ifndef OPENSSL_NO_DSA
 297
 298 extern int dsa_builtin_paramgen(DSA *ret, size_t bits, size_t qbits,
 299                                 const EVP_MD *evpmd,
 300                                 const unsigned char *seed_in, size_t seed_len,
 301                                 unsigned char *seed_out, int *counter_ret,
 302                                 unsigned long *h_ret, BN_GENCB *cb);
 303
 304 extern int dsa_builtin_paramgen2(DSA *ret, size_t L, size_t N,
 305                                  const EVP_MD *evpmd,
 306                                  const unsigned char *seed_in,
 307                                  size_t seed_len, int idx,
 308                                  unsigned char *seed_out, int *counter_ret,
 309                                  unsigned long *h_ret, BN_GENCB *cb);
 310
 311 static DSA *dsa_dh_generate(DH_PKEY_CTX *dctx, BN_GENCB *pcb)
 312 {
 313     DSA *ret;
 314     int rv = 0;
 315     int prime_len = dctx->prime_len;
 316     int subprime_len = dctx->subprime_len;
 317     const EVP_MD *md = dctx->md;
 318     if (dctx->use_dsa > 2)
 319         return NULL;
 320     ret = DSA_new();
 321     if (!ret)
 322         return NULL;
 323     if (subprime_len == -1) {
 324         if (prime_len >= 2048)
 325             subprime_len = 256;
 326         else
 327             subprime_len = 160;
 328     }
 329     if (md == NULL) {
 330         if (prime_len >= 2048)
 331             md = EVP_sha256();
 332         else
 333             md = EVP_sha1();
 334     }
 335     if (dctx->use_dsa == 1)
 336         rv = dsa_builtin_paramgen(ret, prime_len, subprime_len, md,
 337                                   NULL, 0, NULL, NULL, NULL, pcb);
 338     else if (dctx->use_dsa == 2)
 339         rv = dsa_builtin_paramgen2(ret, prime_len, subprime_len, md,
 340                                    NULL, 0, -1, NULL, NULL, NULL, pcb);
 341     if (rv <= 0) {
 342         DSA_free(ret);
 343         return NULL;
 344     }
 345     return ret;
 346 }
 347
 348 #endif
 349
 350 static int pkey_dh_paramgen(EVP_PKEY_CTX *ctx, EVP_PKEY *pkey)
 351 {
 352     DH *dh = NULL;
 353     DH_PKEY_CTX *dctx = ctx->data;
 354     BN_GENCB *pcb;
 355     int ret;
 356     if (dctx->rfc5114_param) {
 357         switch (dctx->rfc5114_param) {
 358         case 1:
 359             dh = DH_get_1024_160();
 360             break;
 361
 362         case 2:
 363             dh = DH_get_2048_224();
 364             break;
 365
 366         case 3:
 367             dh = DH_get_2048_256();
 368             break;
 369
 370         default:
 371             return -2;
 372         }
 373         EVP_PKEY_assign(pkey, EVP_PKEY_DHX, dh);
 374         return 1;
 375     }
 376
 377     if (ctx->pkey_gencb) {
 378         pcb = BN_GENCB_new();
 379         evp_pkey_set_cb_translate(pcb, ctx);
 380     } else
 381         pcb = NULL;
 382 #ifndef OPENSSL_NO_DSA
 383     if (dctx->use_dsa) {
 384         DSA *dsa_dh;
 385         dsa_dh = dsa_dh_generate(dctx, pcb);
 386         BN_GENCB_free(pcb);
 387         if (!dsa_dh)
 388             return 0;
 389         dh = DSA_dup_DH(dsa_dh);
 390         DSA_free(dsa_dh);
 391         if (!dh)
 392             return 0;
 393         EVP_PKEY_assign(pkey, EVP_PKEY_DHX, dh);
 394         return 1;
 395     }
 396 #endif
 397     dh = DH_new();
 398     if (!dh) {
 399         BN_GENCB_free(pcb);
 400         return 0;
 401     }
 402     ret = DH_generate_parameters_ex(dh,
 403                                     dctx->prime_len, dctx->generator, pcb);
 404     BN_GENCB_free(pcb);
 405     if (ret)
 406         EVP_PKEY_assign_DH(pkey, dh);
 407     else
 408         DH_free(dh);
 409     return ret;
 410 }
 411
 412 static int pkey_dh_keygen(EVP_PKEY_CTX *ctx, EVP_PKEY *pkey)
 413 {
 414     DH *dh = NULL;
 415     if (ctx->pkey == NULL) {
 416         DHerr(DH_F_PKEY_DH_KEYGEN, DH_R_NO_PARAMETERS_SET);
 417         return 0;
 418     }
 419     dh = DH_new();
 420     if (!dh)
 421         return 0;
 422     EVP_PKEY_assign(pkey, ctx->pmeth->pkey_id, dh);
 423     /* Note: if error return, pkey is freed by parent routine */
 424     if (!EVP_PKEY_copy_parameters(pkey, ctx->pkey))
 425         return 0;
 426     return DH_generate_key(pkey->pkey.dh);
 427 }
 428
 429 static int pkey_dh_derive(EVP_PKEY_CTX *ctx, unsigned char *key,
 430                           size_t *keylen)
 431 {
 432     int ret;
 433     DH *dh;
 434     DH_PKEY_CTX *dctx = ctx->data;
 435     BIGNUM *dhpub;
 436     if (!ctx->pkey || !ctx->peerkey) {
 437         DHerr(DH_F_PKEY_DH_DERIVE, DH_R_KEYS_NOT_SET);
 438         return 0;
 439     }
 440     dh = ctx->pkey->pkey.dh;
 441     dhpub = ctx->peerkey->pkey.dh->pub_key;
 442     if (dctx->kdf_type == EVP_PKEY_DH_KDF_NONE) {
 443         if (key == NULL) {
 444             *keylen = DH_size(dh);
 445             return 1;
 446         }
 447         ret = DH_compute_key(key, dhpub, dh);
 448         if (ret < 0)
 449             return ret;
 450         *keylen = ret;
 451         return 1;
 452     } else if (dctx->kdf_type == EVP_PKEY_DH_KDF_X9_42) {
 453         unsigned char *Z = NULL;
 454         size_t Zlen = 0;
 455         if (!dctx->kdf_outlen || !dctx->kdf_oid)
 456             return 0;
 457         if (key == NULL) {
 458             *keylen = dctx->kdf_outlen;
 459             return 1;
 460         }
 461         if (*keylen != dctx->kdf_outlen)
 462             return 0;
 463         ret = 0;
 464         Zlen = DH_size(dh);
 465         Z = OPENSSL_malloc(Zlen);
 466         if (!Z) {
 467             goto err;
 468         }
 469         if (DH_compute_key_padded(Z, dhpub, dh) <= 0)
 470             goto err;
 471         if (!DH_KDF_X9_42(key, *keylen, Z, Zlen, dctx->kdf_oid,
 472                           dctx->kdf_ukm, dctx->kdf_ukmlen, dctx->kdf_md))
 473             goto err;
 474         *keylen = dctx->kdf_outlen;
 475         ret = 1;
 476  err:
 477         OPENSSL_clear_free(Z, Zlen);
 478         return ret;
 479     }
 480     return 1;
 481 }
 482
 483 const EVP_PKEY_METHOD dh_pkey_meth = {
 484     EVP_PKEY_DH,
 485     0,
 486     pkey_dh_init,
 487     pkey_dh_copy,
 488     pkey_dh_cleanup,
 489
 490     0,
 491     pkey_dh_paramgen,
 492
 493     0,
 494     pkey_dh_keygen,
 495
 496     0,
 497     0,
 498
 499     0,
 500     0,
 501
 502     0, 0,
 503
 504     0, 0, 0, 0,
 505
 506     0, 0,
 507
 508     0, 0,
 509
 510     0,
 511     pkey_dh_derive,
 512
 513     pkey_dh_ctrl,
 514     pkey_dh_ctrl_str
 515 };
 516
 517 const EVP_PKEY_METHOD dhx_pkey_meth = {
 518     EVP_PKEY_DHX,
 519     0,
 520     pkey_dh_init,
 521     pkey_dh_copy,
 522     pkey_dh_cleanup,
 523
 524     0,
 525     pkey_dh_paramgen,
 526
 527     0,
 528     pkey_dh_keygen,
 529
 530     0,
 531     0,
 532
 533     0,
 534     0,
 535
 536     0, 0,
 537
 538     0, 0, 0, 0,
 539
 540     0, 0,
 541
 542     0, 0,
 543
 544     0,
 545     pkey_dh_derive,
 546
 547     pkey_dh_ctrl,
 548     pkey_dh_ctrl_str
 549 };