crypto/rsa/rsa_ossl.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995-2018 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 #include "internal/cryptlib.h"
  11 #include "internal/bn_int.h"
  12 #include "rsa_locl.h"
  13 #include "internal/constant_time_locl.h"
  14
  15 static int rsa_ossl_public_encrypt(int flen, const unsigned char *from,
  16                                   unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
  17 static int rsa_ossl_private_encrypt(int flen, const unsigned char *from,
  18                                    unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
  19 static int rsa_ossl_public_decrypt(int flen, const unsigned char *from,
  20                                   unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
  21 static int rsa_ossl_private_decrypt(int flen, const unsigned char *from,
  22                                    unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
  23 static int rsa_ossl_mod_exp(BIGNUM *r0, const BIGNUM *i, RSA *rsa,
  24                            BN_CTX *ctx);
  25 static int rsa_ossl_init(RSA *rsa);
  26 static int rsa_ossl_finish(RSA *rsa);
  27 static RSA_METHOD rsa_pkcs1_ossl_meth = {
  28     "OpenSSL PKCS#1 RSA",
  29     rsa_ossl_public_encrypt,
  30     rsa_ossl_public_decrypt,     /* signature verification */
  31     rsa_ossl_private_encrypt,    /* signing */
  32     rsa_ossl_private_decrypt,
  33     rsa_ossl_mod_exp,
  34     BN_mod_exp_mont,            /* XXX probably we should not use Montgomery
  35                                  * if e == 3 */
  36     rsa_ossl_init,
  37     rsa_ossl_finish,
  38     RSA_FLAG_FIPS_METHOD,       /* flags */
  39     NULL,
  40     0,                          /* rsa_sign */
  41     0,                          /* rsa_verify */
  42     NULL,                       /* rsa_keygen */
  43     NULL                        /* rsa_multi_prime_keygen */
  44 };
  45
  46 static const RSA_METHOD *default_RSA_meth = &rsa_pkcs1_ossl_meth;
  47
  48 void RSA_set_default_method(const RSA_METHOD *meth)
  49 {
  50     default_RSA_meth = meth;
  51 }
  52
  53 const RSA_METHOD *RSA_get_default_method(void)
  54 {
  55     return default_RSA_meth;
  56 }
  57
  58 const RSA_METHOD *RSA_PKCS1_OpenSSL(void)
  59 {
  60     return &rsa_pkcs1_ossl_meth;
  61 }
  62
  63 const RSA_METHOD *RSA_null_method(void)
  64 {
  65     return NULL;
  66 }
  67
  68 static int rsa_ossl_public_encrypt(int flen, const unsigned char *from,
  69                                   unsigned char *to, RSA *rsa, int padding)
  70 {
  71     BIGNUM *f, *ret;
  72     int i, num = 0, r = -1;
  73     unsigned char *buf = NULL;
  74     BN_CTX *ctx = NULL;
  75
  76     if (BN_num_bits(rsa->n) > OPENSSL_RSA_MAX_MODULUS_BITS) {
  77         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT, RSA_R_MODULUS_TOO_LARGE);
  78         return -1;
  79     }
  80
  81     if (BN_ucmp(rsa->n, rsa->e) <= 0) {
  82         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT, RSA_R_BAD_E_VALUE);
  83         return -1;
  84     }
  85
  86     /* for large moduli, enforce exponent limit */
  87     if (BN_num_bits(rsa->n) > OPENSSL_RSA_SMALL_MODULUS_BITS) {
  88         if (BN_num_bits(rsa->e) > OPENSSL_RSA_MAX_PUBEXP_BITS) {
  89             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT, RSA_R_BAD_E_VALUE);
  90             return -1;
  91         }
  92     }
  93
  94     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
  95         goto err;
  96     BN_CTX_start(ctx);
  97     f = BN_CTX_get(ctx);
  98     ret = BN_CTX_get(ctx);
  99     num = BN_num_bytes(rsa->n);
 100     buf = OPENSSL_malloc(num);
 101     if (ret == NULL || buf == NULL) {
 102         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 103         goto err;
 104     }
 105
 106     switch (padding) {
 107     case RSA_PKCS1_PADDING:
 108         i = RSA_padding_add_PKCS1_type_2(buf, num, from, flen);
 109         break;
 110     case RSA_PKCS1_OAEP_PADDING:
 111         i = RSA_padding_add_PKCS1_OAEP(buf, num, from, flen, NULL, 0);
 112         break;
 113     case RSA_SSLV23_PADDING:
 114         i = RSA_padding_add_SSLv23(buf, num, from, flen);
 115         break;
 116     case RSA_NO_PADDING:
 117         i = RSA_padding_add_none(buf, num, from, flen);
 118         break;
 119     default:
 120         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT, RSA_R_UNKNOWN_PADDING_TYPE);
 121         goto err;
 122     }
 123     if (i <= 0)
 124         goto err;
 125
 126     if (BN_bin2bn(buf, num, f) == NULL)
 127         goto err;
 128
 129     if (BN_ucmp(f, rsa->n) >= 0) {
 130         /* usually the padding functions would catch this */
 131         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_ENCRYPT,
 132                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_MODULUS);
 133         goto err;
 134     }
 135
 136     if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC)
 137         if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_n, rsa->lock,
 138                                     rsa->n, ctx))
 139             goto err;
 140
 141     if (!rsa->meth->bn_mod_exp(ret, f, rsa->e, rsa->n, ctx,
 142                                rsa->_method_mod_n))
 143         goto err;
 144
 145     /*
 146      * BN_bn2binpad puts in leading 0 bytes if the number is less than
 147      * the length of the modulus.
 148      */
 149     r = BN_bn2binpad(ret, to, num);
 150  err:
 151     BN_CTX_end(ctx);
 152     BN_CTX_free(ctx);
 153     OPENSSL_clear_free(buf, num);
 154     return r;
 155 }
 156
 157 static BN_BLINDING *rsa_get_blinding(RSA *rsa, int *local, BN_CTX *ctx)
 158 {
 159     BN_BLINDING *ret;
 160
 161     CRYPTO_THREAD_write_lock(rsa->lock);
 162
 163     if (rsa->blinding == NULL) {
 164         rsa->blinding = RSA_setup_blinding(rsa, ctx);
 165     }
 166
 167     ret = rsa->blinding;
 168     if (ret == NULL)
 169         goto err;
 170
 171     if (BN_BLINDING_is_current_thread(ret)) {
 172         /* rsa->blinding is ours! */
 173
 174         *local = 1;
 175     } else {
 176         /* resort to rsa->mt_blinding instead */
 177
 178         /*
 179          * instructs rsa_blinding_convert(), rsa_blinding_invert() that the
 180          * BN_BLINDING is shared, meaning that accesses require locks, and
 181          * that the blinding factor must be stored outside the BN_BLINDING
 182          */
 183         *local = 0;
 184
 185         if (rsa->mt_blinding == NULL) {
 186             rsa->mt_blinding = RSA_setup_blinding(rsa, ctx);
 187         }
 188         ret = rsa->mt_blinding;
 189     }
 190
 191  err:
 192     CRYPTO_THREAD_unlock(rsa->lock);
 193     return ret;
 194 }
 195
 196 static int rsa_blinding_convert(BN_BLINDING *b, BIGNUM *f, BIGNUM *unblind,
 197                                 BN_CTX *ctx)
 198 {
 199     if (unblind == NULL) {
 200         /*
 201          * Local blinding: store the unblinding factor in BN_BLINDING.
 202          */
 203         return BN_BLINDING_convert_ex(f, NULL, b, ctx);
 204     } else {
 205         /*
 206          * Shared blinding: store the unblinding factor outside BN_BLINDING.
 207          */
 208         int ret;
 209
 210         BN_BLINDING_lock(b);
 211         ret = BN_BLINDING_convert_ex(f, unblind, b, ctx);
 212         BN_BLINDING_unlock(b);
 213
 214         return ret;
 215     }
 216 }
 217
 218 static int rsa_blinding_invert(BN_BLINDING *b, BIGNUM *f, BIGNUM *unblind,
 219                                BN_CTX *ctx)
 220 {
 221     /*
 222      * For local blinding, unblind is set to NULL, and BN_BLINDING_invert_ex
 223      * will use the unblinding factor stored in BN_BLINDING. If BN_BLINDING
 224      * is shared between threads, unblind must be non-null:
 225      * BN_BLINDING_invert_ex will then use the local unblinding factor, and
 226      * will only read the modulus from BN_BLINDING. In both cases it's safe
 227      * to access the blinding without a lock.
 228      */
 229     return BN_BLINDING_invert_ex(f, unblind, b, ctx);
 230 }
 231
 232 /* signing */
 233 static int rsa_ossl_private_encrypt(int flen, const unsigned char *from,
 234                                    unsigned char *to, RSA *rsa, int padding)
 235 {
 236     BIGNUM *f, *ret, *res;
 237     int i, num = 0, r = -1;
 238     unsigned char *buf = NULL;
 239     BN_CTX *ctx = NULL;
 240     int local_blinding = 0;
 241     /*
 242      * Used only if the blinding structure is shared. A non-NULL unblind
 243      * instructs rsa_blinding_convert() and rsa_blinding_invert() to store
 244      * the unblinding factor outside the blinding structure.
 245      */
 246     BIGNUM *unblind = NULL;
 247     BN_BLINDING *blinding = NULL;
 248
 249     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 250         goto err;
 251     BN_CTX_start(ctx);
 252     f = BN_CTX_get(ctx);
 253     ret = BN_CTX_get(ctx);
 254     num = BN_num_bytes(rsa->n);
 255     buf = OPENSSL_malloc(num);
 256     if (ret == NULL || buf == NULL) {
 257         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 258         goto err;
 259     }
 260
 261     switch (padding) {
 262     case RSA_PKCS1_PADDING:
 263         i = RSA_padding_add_PKCS1_type_1(buf, num, from, flen);
 264         break;
 265     case RSA_X931_PADDING:
 266         i = RSA_padding_add_X931(buf, num, from, flen);
 267         break;
 268     case RSA_NO_PADDING:
 269         i = RSA_padding_add_none(buf, num, from, flen);
 270         break;
 271     case RSA_SSLV23_PADDING:
 272     default:
 273         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT, RSA_R_UNKNOWN_PADDING_TYPE);
 274         goto err;
 275     }
 276     if (i <= 0)
 277         goto err;
 278
 279     if (BN_bin2bn(buf, num, f) == NULL)
 280         goto err;
 281
 282     if (BN_ucmp(f, rsa->n) >= 0) {
 283         /* usually the padding functions would catch this */
 284         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT,
 285                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_MODULUS);
 286         goto err;
 287     }
 288
 289     if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC)
 290         if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_n, rsa->lock,
 291                                     rsa->n, ctx))
 292             goto err;
 293
 294     if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_BLINDING)) {
 295         blinding = rsa_get_blinding(rsa, &local_blinding, ctx);
 296         if (blinding == NULL) {
 297             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 298             goto err;
 299         }
 300     }
 301
 302     if (blinding != NULL) {
 303         if (!local_blinding && ((unblind = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)) {
 304             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 305             goto err;
 306         }
 307         if (!rsa_blinding_convert(blinding, f, unblind, ctx))
 308             goto err;
 309     }
 310
 311     if ((rsa->flags & RSA_FLAG_EXT_PKEY) ||
 312         (rsa->version == RSA_ASN1_VERSION_MULTI) ||
 313         ((rsa->p != NULL) &&
 314          (rsa->q != NULL) &&
 315          (rsa->dmp1 != NULL) && (rsa->dmq1 != NULL) && (rsa->iqmp != NULL))) {
 316         if (!rsa->meth->rsa_mod_exp(ret, f, rsa, ctx))
 317             goto err;
 318     } else {
 319         BIGNUM *d = BN_new();
 320         if (d == NULL) {
 321             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_ENCRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 322             goto err;
 323         }
 324         BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
 325
 326         if (!rsa->meth->bn_mod_exp(ret, f, d, rsa->n, ctx,
 327                                    rsa->_method_mod_n)) {
 328             BN_free(d);
 329             goto err;
 330         }
 331         /* We MUST free d before any further use of rsa->d */
 332         BN_free(d);
 333     }
 334
 335     if (blinding)
 336         if (!rsa_blinding_invert(blinding, ret, unblind, ctx))
 337             goto err;
 338
 339     if (padding == RSA_X931_PADDING) {
 340         if (!BN_sub(f, rsa->n, ret))
 341             goto err;
 342         if (BN_cmp(ret, f) > 0)
 343             res = f;
 344         else
 345             res = ret;
 346     } else {
 347         res = ret;
 348     }
 349
 350     /*
 351      * BN_bn2binpad puts in leading 0 bytes if the number is less than
 352      * the length of the modulus.
 353      */
 354     r = BN_bn2binpad(res, to, num);
 355  err:
 356     BN_CTX_end(ctx);
 357     BN_CTX_free(ctx);
 358     OPENSSL_clear_free(buf, num);
 359     return r;
 360 }
 361
 362 static int rsa_ossl_private_decrypt(int flen, const unsigned char *from,
 363                                    unsigned char *to, RSA *rsa, int padding)
 364 {
 365     BIGNUM *f, *ret;
 366     int j, num = 0, r = -1;
 367     unsigned char *buf = NULL;
 368     BN_CTX *ctx = NULL;
 369     int local_blinding = 0;
 370     /*
 371      * Used only if the blinding structure is shared. A non-NULL unblind
 372      * instructs rsa_blinding_convert() and rsa_blinding_invert() to store
 373      * the unblinding factor outside the blinding structure.
 374      */
 375     BIGNUM *unblind = NULL;
 376     BN_BLINDING *blinding = NULL;
 377
 378     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 379         goto err;
 380     BN_CTX_start(ctx);
 381     f = BN_CTX_get(ctx);
 382     ret = BN_CTX_get(ctx);
 383     num = BN_num_bytes(rsa->n);
 384     buf = OPENSSL_malloc(num);
 385     if (ret == NULL || buf == NULL) {
 386         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 387         goto err;
 388     }
 389
 390     /*
 391      * This check was for equality but PGP does evil things and chops off the
 392      * top '0' bytes
 393      */
 394     if (flen > num) {
 395         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT,
 396                RSA_R_DATA_GREATER_THAN_MOD_LEN);
 397         goto err;
 398     }
 399
 400     /* make data into a big number */
 401     if (BN_bin2bn(from, (int)flen, f) == NULL)
 402         goto err;
 403
 404     if (BN_ucmp(f, rsa->n) >= 0) {
 405         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT,
 406                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_MODULUS);
 407         goto err;
 408     }
 409
 410     if (!(rsa->flags & RSA_FLAG_NO_BLINDING)) {
 411         blinding = rsa_get_blinding(rsa, &local_blinding, ctx);
 412         if (blinding == NULL) {
 413             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 414             goto err;
 415         }
 416     }
 417
 418     if (blinding != NULL) {
 419         if (!local_blinding && ((unblind = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)) {
 420             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 421             goto err;
 422         }
 423         if (!rsa_blinding_convert(blinding, f, unblind, ctx))
 424             goto err;
 425     }
 426
 427     /* do the decrypt */
 428     if ((rsa->flags & RSA_FLAG_EXT_PKEY) ||
 429         (rsa->version == RSA_ASN1_VERSION_MULTI) ||
 430         ((rsa->p != NULL) &&
 431          (rsa->q != NULL) &&
 432          (rsa->dmp1 != NULL) && (rsa->dmq1 != NULL) && (rsa->iqmp != NULL))) {
 433         if (!rsa->meth->rsa_mod_exp(ret, f, rsa, ctx))
 434             goto err;
 435     } else {
 436         BIGNUM *d = BN_new();
 437         if (d == NULL) {
 438             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 439             goto err;
 440         }
 441         BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
 442
 443         if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC)
 444             if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_n, rsa->lock,
 445                                         rsa->n, ctx)) {
 446                 BN_free(d);
 447                 goto err;
 448             }
 449         if (!rsa->meth->bn_mod_exp(ret, f, d, rsa->n, ctx,
 450                                    rsa->_method_mod_n)) {
 451             BN_free(d);
 452             goto err;
 453         }
 454         /* We MUST free d before any further use of rsa->d */
 455         BN_free(d);
 456     }
 457
 458     if (blinding)
 459         if (!rsa_blinding_invert(blinding, ret, unblind, ctx))
 460             goto err;
 461
 462     j = BN_bn2binpad(ret, buf, num);
 463
 464     switch (padding) {
 465     case RSA_PKCS1_PADDING:
 466         r = RSA_padding_check_PKCS1_type_2(to, num, buf, j, num);
 467         break;
 468     case RSA_PKCS1_OAEP_PADDING:
 469         r = RSA_padding_check_PKCS1_OAEP(to, num, buf, j, num, NULL, 0);
 470         break;
 471     case RSA_SSLV23_PADDING:
 472         r = RSA_padding_check_SSLv23(to, num, buf, j, num);
 473         break;
 474     case RSA_NO_PADDING:
 475         memcpy(to, buf, (r = j));
 476         break;
 477     default:
 478         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, RSA_R_UNKNOWN_PADDING_TYPE);
 479         goto err;
 480     }
 481     RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PRIVATE_DECRYPT, RSA_R_PADDING_CHECK_FAILED);
 482     err_clear_last_constant_time(1 & ~constant_time_msb(r));
 483
 484  err:
 485     BN_CTX_end(ctx);
 486     BN_CTX_free(ctx);
 487     OPENSSL_clear_free(buf, num);
 488     return r;
 489 }
 490
 491 /* signature verification */
 492 static int rsa_ossl_public_decrypt(int flen, const unsigned char *from,
 493                                   unsigned char *to, RSA *rsa, int padding)
 494 {
 495     BIGNUM *f, *ret;
 496     int i, num = 0, r = -1;
 497     unsigned char *buf = NULL;
 498     BN_CTX *ctx = NULL;
 499
 500     if (BN_num_bits(rsa->n) > OPENSSL_RSA_MAX_MODULUS_BITS) {
 501         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_MODULUS_TOO_LARGE);
 502         return -1;
 503     }
 504
 505     if (BN_ucmp(rsa->n, rsa->e) <= 0) {
 506         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_BAD_E_VALUE);
 507         return -1;
 508     }
 509
 510     /* for large moduli, enforce exponent limit */
 511     if (BN_num_bits(rsa->n) > OPENSSL_RSA_SMALL_MODULUS_BITS) {
 512         if (BN_num_bits(rsa->e) > OPENSSL_RSA_MAX_PUBEXP_BITS) {
 513             RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_BAD_E_VALUE);
 514             return -1;
 515         }
 516     }
 517
 518     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
 519         goto err;
 520     BN_CTX_start(ctx);
 521     f = BN_CTX_get(ctx);
 522     ret = BN_CTX_get(ctx);
 523     num = BN_num_bytes(rsa->n);
 524     buf = OPENSSL_malloc(num);
 525     if (ret == NULL || buf == NULL) {
 526         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 527         goto err;
 528     }
 529
 530     /*
 531      * This check was for equality but PGP does evil things and chops off the
 532      * top '0' bytes
 533      */
 534     if (flen > num) {
 535         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_DATA_GREATER_THAN_MOD_LEN);
 536         goto err;
 537     }
 538
 539     if (BN_bin2bn(from, flen, f) == NULL)
 540         goto err;
 541
 542     if (BN_ucmp(f, rsa->n) >= 0) {
 543         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT,
 544                RSA_R_DATA_TOO_LARGE_FOR_MODULUS);
 545         goto err;
 546     }
 547
 548     if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC)
 549         if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_n, rsa->lock,
 550                                     rsa->n, ctx))
 551             goto err;
 552
 553     if (!rsa->meth->bn_mod_exp(ret, f, rsa->e, rsa->n, ctx,
 554                                rsa->_method_mod_n))
 555         goto err;
 556
 557     if ((padding == RSA_X931_PADDING) && ((bn_get_words(ret)[0] & 0xf) != 12))
 558         if (!BN_sub(ret, rsa->n, ret))
 559             goto err;
 560
 561     i = BN_bn2binpad(ret, buf, num);
 562
 563     switch (padding) {
 564     case RSA_PKCS1_PADDING:
 565         r = RSA_padding_check_PKCS1_type_1(to, num, buf, i, num);
 566         break;
 567     case RSA_X931_PADDING:
 568         r = RSA_padding_check_X931(to, num, buf, i, num);
 569         break;
 570     case RSA_NO_PADDING:
 571         memcpy(to, buf, (r = i));
 572         break;
 573     default:
 574         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_UNKNOWN_PADDING_TYPE);
 575         goto err;
 576     }
 577     if (r < 0)
 578         RSAerr(RSA_F_RSA_OSSL_PUBLIC_DECRYPT, RSA_R_PADDING_CHECK_FAILED);
 579
 580  err:
 581     BN_CTX_end(ctx);
 582     BN_CTX_free(ctx);
 583     OPENSSL_clear_free(buf, num);
 584     return r;
 585 }
 586
 587 static int rsa_ossl_mod_exp(BIGNUM *r0, const BIGNUM *I, RSA *rsa, BN_CTX *ctx)
 588 {
 589     BIGNUM *r1, *m1, *vrfy, *r2, *m[RSA_MAX_PRIME_NUM - 2];
 590     int ret = 0, i, ex_primes = 0, smooth = 0;
 591     RSA_PRIME_INFO *pinfo;
 592
 593     BN_CTX_start(ctx);
 594
 595     r1 = BN_CTX_get(ctx);
 596     r2 = BN_CTX_get(ctx);
 597     m1 = BN_CTX_get(ctx);
 598     vrfy = BN_CTX_get(ctx);
 599     if (vrfy == NULL)
 600         goto err;
 601
 602     if (rsa->version == RSA_ASN1_VERSION_MULTI
 603         && ((ex_primes = sk_RSA_PRIME_INFO_num(rsa->prime_infos)) <= 0
 604              || ex_primes > RSA_MAX_PRIME_NUM - 2))
 605         goto err;
 606
 607     if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PRIVATE) {
 608         BIGNUM *factor = BN_new();
 609
 610         if (factor == NULL)
 611             goto err;
 612
 613         /*
 614          * Make sure BN_mod_inverse in Montgomery initialization uses the
 615          * BN_FLG_CONSTTIME flag
 616          */
 617         if (!(BN_with_flags(factor, rsa->p, BN_FLG_CONSTTIME),
 618               BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_p, rsa->lock,
 619                                      factor, ctx))
 620             || !(BN_with_flags(factor, rsa->q, BN_FLG_CONSTTIME),
 621                  BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_q, rsa->lock,
 622                                         factor, ctx))) {
 623             BN_free(factor);
 624             goto err;
 625         }
 626         for (i = 0; i < ex_primes; i++) {
 627             pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(rsa->prime_infos, i);
 628             BN_with_flags(factor, pinfo->r, BN_FLG_CONSTTIME);
 629             if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&pinfo->m, rsa->lock, factor, ctx)) {
 630                 BN_free(factor);
 631                 goto err;
 632             }
 633         }
 634         /*
 635          * We MUST free |factor| before any further use of the prime factors
 636          */
 637         BN_free(factor);
 638
 639         smooth = (ex_primes == 0)
 640                  && (rsa->meth->bn_mod_exp == BN_mod_exp_mont)
 641                  && (BN_num_bits(rsa->q) == BN_num_bits(rsa->p));
 642     }
 643
 644     if (rsa->flags & RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC)
 645         if (!BN_MONT_CTX_set_locked(&rsa->_method_mod_n, rsa->lock,
 646                                     rsa->n, ctx))
 647             goto err;
 648
 649     if (smooth) {
 650         /*
 651          * Conversion from Montgomery domain, a.k.a. Montgomery reduction,
 652          * accepts values in [0-m*2^w) range. w is m's bit width rounded up
 653          * to limb width. So that at the very least if |I| is fully reduced,
 654          * i.e. less than p*q, we can count on from-to round to perform
 655          * below modulo operations on |I|. Unlike BN_mod it's constant time.
 656          */
 657         if (/* m1 = I moq q */
 658             !bn_from_mont_fixed_top(m1, I, rsa->_method_mod_q, ctx)
 659             || !bn_to_mont_fixed_top(m1, m1, rsa->_method_mod_q, ctx)
 660             /* m1 = m1^dmq1 mod q */
 661             || !BN_mod_exp_mont_consttime(m1, m1, rsa->dmq1, rsa->q, ctx,
 662                                           rsa->_method_mod_q)
 663             /* r1 = I mod p */
 664             || !bn_from_mont_fixed_top(r1, I, rsa->_method_mod_p, ctx)
 665             || !bn_to_mont_fixed_top(r1, r1, rsa->_method_mod_p, ctx)
 666             /* r1 = r1^dmp1 mod p */
 667             || !BN_mod_exp_mont_consttime(r1, r1, rsa->dmp1, rsa->p, ctx,
 668                                           rsa->_method_mod_p)
 669             /* r1 = (r1 - m1) mod p */
 670             /*
 671              * bn_mod_sub_fixed_top is not regular modular subtraction,
 672              * it can tolerate subtrahend to be larger than modulus, but
 673              * not bit-wise wider. This makes up for uncommon q>p case,
 674              * when |m1| can be larger than |rsa->p|.
 675              */
 676             || !bn_mod_sub_fixed_top(r1, r1, m1, rsa->p)
 677
 678             /* r1 = r1 * iqmp mod p */
 679             || !bn_to_mont_fixed_top(r1, r1, rsa->_method_mod_p, ctx)
 680             || !bn_mul_mont_fixed_top(r1, r1, rsa->iqmp, rsa->_method_mod_p,
 681                                       ctx)
 682             /* r0 = r1 * q + m1 */
 683             || !bn_mul_fixed_top(r0, r1, rsa->q, ctx)
 684             || !bn_mod_add_fixed_top(r0, r0, m1, rsa->n))
 685             goto err;
 686
 687         goto tail;
 688     }
 689
 690     /* compute I mod q */
 691     {
 692         BIGNUM *c = BN_new();
 693         if (c == NULL)
 694             goto err;
 695         BN_with_flags(c, I, BN_FLG_CONSTTIME);
 696
 697         if (!BN_mod(r1, c, rsa->q, ctx)) {
 698             BN_free(c);
 699             goto err;
 700         }
 701
 702         {
 703             BIGNUM *dmq1 = BN_new();
 704             if (dmq1 == NULL) {
 705                 BN_free(c);
 706                 goto err;
 707             }
 708             BN_with_flags(dmq1, rsa->dmq1, BN_FLG_CONSTTIME);
 709
 710             /* compute r1^dmq1 mod q */
 711             if (!rsa->meth->bn_mod_exp(m1, r1, dmq1, rsa->q, ctx,
 712                                        rsa->_method_mod_q)) {
 713                 BN_free(c);
 714                 BN_free(dmq1);
 715                 goto err;
 716             }
 717             /* We MUST free dmq1 before any further use of rsa->dmq1 */
 718             BN_free(dmq1);
 719         }
 720
 721         /* compute I mod p */
 722         if (!BN_mod(r1, c, rsa->p, ctx)) {
 723             BN_free(c);
 724             goto err;
 725         }
 726         /* We MUST free c before any further use of I */
 727         BN_free(c);
 728     }
 729
 730     {
 731         BIGNUM *dmp1 = BN_new();
 732         if (dmp1 == NULL)
 733             goto err;
 734         BN_with_flags(dmp1, rsa->dmp1, BN_FLG_CONSTTIME);
 735
 736         /* compute r1^dmp1 mod p */
 737         if (!rsa->meth->bn_mod_exp(r0, r1, dmp1, rsa->p, ctx,
 738                                    rsa->_method_mod_p)) {
 739             BN_free(dmp1);
 740             goto err;
 741         }
 742         /* We MUST free dmp1 before any further use of rsa->dmp1 */
 743         BN_free(dmp1);
 744     }
 745
 746     /*
 747      * calculate m_i in multi-prime case
 748      *
 749      * TODO:
 750      * 1. squash the following two loops and calculate |m_i| there.
 751      * 2. remove cc and reuse |c|.
 752      * 3. remove |dmq1| and |dmp1| in previous block and use |di|.
 753      *
 754      * If these things are done, the code will be more readable.
 755      */
 756     if (ex_primes > 0) {
 757         BIGNUM *di = BN_new(), *cc = BN_new();
 758
 759         if (cc == NULL || di == NULL) {
 760             BN_free(cc);
 761             BN_free(di);
 762             goto err;
 763         }
 764
 765         for (i = 0; i < ex_primes; i++) {
 766             /* prepare m_i */
 767             if ((m[i] = BN_CTX_get(ctx)) == NULL) {
 768                 BN_free(cc);
 769                 BN_free(di);
 770                 goto err;
 771             }
 772
 773             pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(rsa->prime_infos, i);
 774
 775             /* prepare c and d_i */
 776             BN_with_flags(cc, I, BN_FLG_CONSTTIME);
 777             BN_with_flags(di, pinfo->d, BN_FLG_CONSTTIME);
 778
 779             if (!BN_mod(r1, cc, pinfo->r, ctx)) {
 780                 BN_free(cc);
 781                 BN_free(di);
 782                 goto err;
 783             }
 784             /* compute r1 ^ d_i mod r_i */
 785             if (!rsa->meth->bn_mod_exp(m[i], r1, di, pinfo->r, ctx, pinfo->m)) {
 786                 BN_free(cc);
 787                 BN_free(di);
 788                 goto err;
 789             }
 790         }
 791
 792         BN_free(cc);
 793         BN_free(di);
 794     }
 795
 796     if (!BN_sub(r0, r0, m1))
 797         goto err;
 798     /*
 799      * This will help stop the size of r0 increasing, which does affect the
 800      * multiply if it optimised for a power of 2 size
 801      */
 802     if (BN_is_negative(r0))
 803         if (!BN_add(r0, r0, rsa->p))
 804             goto err;
 805
 806     if (!BN_mul(r1, r0, rsa->iqmp, ctx))
 807         goto err;
 808
 809     {
 810         BIGNUM *pr1 = BN_new();
 811         if (pr1 == NULL)
 812             goto err;
 813         BN_with_flags(pr1, r1, BN_FLG_CONSTTIME);
 814
 815         if (!BN_mod(r0, pr1, rsa->p, ctx)) {
 816             BN_free(pr1);
 817             goto err;
 818         }
 819         /* We MUST free pr1 before any further use of r1 */
 820         BN_free(pr1);
 821     }
 822
 823     /*
 824      * If p < q it is occasionally possible for the correction of adding 'p'
 825      * if r0 is negative above to leave the result still negative. This can
 826      * break the private key operations: the following second correction
 827      * should *always* correct this rare occurrence. This will *never* happen
 828      * with OpenSSL generated keys because they ensure p > q [steve]
 829      */
 830     if (BN_is_negative(r0))
 831         if (!BN_add(r0, r0, rsa->p))
 832             goto err;
 833     if (!BN_mul(r1, r0, rsa->q, ctx))
 834         goto err;
 835     if (!BN_add(r0, r1, m1))
 836         goto err;
 837
 838     /* add m_i to m in multi-prime case */
 839     if (ex_primes > 0) {
 840         BIGNUM *pr2 = BN_new();
 841
 842         if (pr2 == NULL)
 843             goto err;
 844
 845         for (i = 0; i < ex_primes; i++) {
 846             pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(rsa->prime_infos, i);
 847             if (!BN_sub(r1, m[i], r0)) {
 848                 BN_free(pr2);
 849                 goto err;
 850             }
 851
 852             if (!BN_mul(r2, r1, pinfo->t, ctx)) {
 853                 BN_free(pr2);
 854                 goto err;
 855             }
 856
 857             BN_with_flags(pr2, r2, BN_FLG_CONSTTIME);
 858
 859             if (!BN_mod(r1, pr2, pinfo->r, ctx)) {
 860                 BN_free(pr2);
 861                 goto err;
 862             }
 863
 864             if (BN_is_negative(r1))
 865                 if (!BN_add(r1, r1, pinfo->r)) {
 866                     BN_free(pr2);
 867                     goto err;
 868                 }
 869             if (!BN_mul(r1, r1, pinfo->pp, ctx)) {
 870                 BN_free(pr2);
 871                 goto err;
 872             }
 873             if (!BN_add(r0, r0, r1)) {
 874                 BN_free(pr2);
 875                 goto err;
 876             }
 877         }
 878         BN_free(pr2);
 879     }
 880
 881  tail:
 882     if (rsa->e && rsa->n) {
 883         if (rsa->meth->bn_mod_exp == BN_mod_exp_mont) {
 884             if (!BN_mod_exp_mont(vrfy, r0, rsa->e, rsa->n, ctx,
 885                                  rsa->_method_mod_n))
 886                 goto err;
 887         } else {
 888             bn_correct_top(r0);
 889             if (!rsa->meth->bn_mod_exp(vrfy, r0, rsa->e, rsa->n, ctx,
 890                                        rsa->_method_mod_n))
 891                 goto err;
 892         }
 893         /*
 894          * If 'I' was greater than (or equal to) rsa->n, the operation will
 895          * be equivalent to using 'I mod n'. However, the result of the
 896          * verify will *always* be less than 'n' so we don't check for
 897          * absolute equality, just congruency.
 898          */
 899         if (!BN_sub(vrfy, vrfy, I))
 900             goto err;
 901         if (BN_is_zero(vrfy)) {
 902             bn_correct_top(r0);
 903             ret = 1;
 904             goto err;   /* not actually error */
 905         }
 906         if (!BN_mod(vrfy, vrfy, rsa->n, ctx))
 907             goto err;
 908         if (BN_is_negative(vrfy))
 909             if (!BN_add(vrfy, vrfy, rsa->n))
 910                 goto err;
 911         if (!BN_is_zero(vrfy)) {
 912             /*
 913              * 'I' and 'vrfy' aren't congruent mod n. Don't leak
 914              * miscalculated CRT output, just do a raw (slower) mod_exp and
 915              * return that instead.
 916              */
 917
 918             BIGNUM *d = BN_new();
 919             if (d == NULL)
 920                 goto err;
 921             BN_with_flags(d, rsa->d, BN_FLG_CONSTTIME);
 922
 923             if (!rsa->meth->bn_mod_exp(r0, I, d, rsa->n, ctx,
 924                                        rsa->_method_mod_n)) {
 925                 BN_free(d);
 926                 goto err;
 927             }
 928             /* We MUST free d before any further use of rsa->d */
 929             BN_free(d);
 930         }
 931     }
 932     /*
 933      * It's unfortunate that we have to bn_correct_top(r0). What hopefully
 934      * saves the day is that correction is highly unlike, and private key
 935      * operations are customarily performed on blinded message. Which means
 936      * that attacker won't observe correlation with chosen plaintext.
 937      * Secondly, remaining code would still handle it in same computational
 938      * time and even conceal memory access pattern around corrected top.
 939      */
 940     bn_correct_top(r0);
 941     ret = 1;
 942  err:
 943     BN_CTX_end(ctx);
 944     return ret;
 945 }
 946
 947 static int rsa_ossl_init(RSA *rsa)
 948 {
 949     rsa->flags |= RSA_FLAG_CACHE_PUBLIC | RSA_FLAG_CACHE_PRIVATE;
 950     return 1;
 951 }
 952
 953 static int rsa_ossl_finish(RSA *rsa)
 954 {
 955     int i;
 956     RSA_PRIME_INFO *pinfo;
 957
 958     BN_MONT_CTX_free(rsa->_method_mod_n);
 959     BN_MONT_CTX_free(rsa->_method_mod_p);
 960     BN_MONT_CTX_free(rsa->_method_mod_q);
 961     for (i = 0; i < sk_RSA_PRIME_INFO_num(rsa->prime_infos); i++) {
 962         pinfo = sk_RSA_PRIME_INFO_value(rsa->prime_infos, i);
 963         BN_MONT_CTX_free(pinfo->m);
 964     }
 965     return 1;
 966 }