More tweaks for comments due indent issues
[openssl.git] / ssl / s3_cbc.c
1 /* ssl/s3_cbc.c */
2 /* ====================================================================
3  * Copyright (c) 2012 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  *
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  *
12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
14  *    the documentation and/or other materials provided with the
15  *    distribution.
16  *
17  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
18  *    software must display the following acknowledgment:
19  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
20  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
21  *
22  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
23  *    endorse or promote products derived from this software without
24  *    prior written permission. For written permission, please contact
25  *    openssl-core@openssl.org.
26  *
27  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
28  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
29  *    permission of the OpenSSL Project.
30  *
31  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
32  *    acknowledgment:
33  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
34  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
35  *
36  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
37  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
38  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
39  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
40  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
41  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
42  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
43  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
44  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
45  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
46  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
47  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
48  * ====================================================================
49  *
50  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
51  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
52  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
53  *
54  */
55
56 #include "../crypto/constant_time_locl.h"
57 #include "ssl_locl.h"
58
59 #include <openssl/md5.h>
60 #include <openssl/sha.h>
61
62 /* MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES is the maximum number of bytes in the hash's length
63  * field. (SHA-384/512 have 128-bit length.) */
64 #define MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES 16
65
66 /* MAX_HASH_BLOCK_SIZE is the maximum hash block size that we'll support.
67  * Currently SHA-384/512 has a 128-byte block size and that's the largest
68  * supported by TLS.) */
69 #define MAX_HASH_BLOCK_SIZE 128
70
71 /*-
72  * ssl3_cbc_remove_padding removes padding from the decrypted, SSLv3, CBC
73  * record in |rec| by updating |rec->length| in constant time.
74  *
75  * block_size: the block size of the cipher used to encrypt the record.
76  * returns:
77  *   0: (in non-constant time) if the record is publicly invalid.
78  *   1: if the padding was valid
79  *  -1: otherwise. 
80  */
81 int ssl3_cbc_remove_padding(const SSL* s,
82                             SSL3_RECORD *rec,
83                             unsigned block_size,
84                             unsigned mac_size)
85         {
86         unsigned padding_length, good;
87         const unsigned overhead = 1 /* padding length byte */ + mac_size;
88
89         /* These lengths are all public so we can test them in non-constant
90          * time. */
91         if (overhead > rec->length)
92                 return 0;
93
94         padding_length = rec->data[rec->length-1];
95         good = constant_time_ge(rec->length, padding_length+overhead);
96         /* SSLv3 requires that the padding is minimal. */
97         good &= constant_time_ge(block_size, padding_length+1);
98         padding_length = good & (padding_length+1);
99         rec->length -= padding_length;
100         rec->type |= padding_length<<8; /* kludge: pass padding length */
101         return constant_time_select_int(good, 1, -1);
102         }
103
104 /*- 
105  * tls1_cbc_remove_padding removes the CBC padding from the decrypted, TLS, CBC
106  * record in |rec| in constant time and returns 1 if the padding is valid and
107  * -1 otherwise. It also removes any explicit IV from the start of the record
108  * without leaking any timing about whether there was enough space after the
109  * padding was removed.
110  *
111  * block_size: the block size of the cipher used to encrypt the record.
112  * returns:
113  *   0: (in non-constant time) if the record is publicly invalid.
114  *   1: if the padding was valid
115  *  -1: otherwise. 
116  */
117 int tls1_cbc_remove_padding(const SSL* s,
118                             SSL3_RECORD *rec,
119                             unsigned block_size,
120                             unsigned mac_size)
121         {
122         unsigned padding_length, good, to_check, i;
123         const unsigned overhead = 1 /* padding length byte */ + mac_size;
124         /* Check if version requires explicit IV */
125         if (SSL_USE_EXPLICIT_IV(s))
126                 {
127                 /* These lengths are all public so we can test them in
128                  * non-constant time.
129                  */
130                 if (overhead + block_size > rec->length)
131                         return 0;
132                 /* We can now safely skip explicit IV */
133                 rec->data += block_size;
134                 rec->input += block_size;
135                 rec->length -= block_size;
136                 }
137         else if (overhead > rec->length)
138                 return 0;
139
140         padding_length = rec->data[rec->length-1];
141
142         /* NB: if compression is in operation the first packet may not be of
143          * even length so the padding bug check cannot be performed. This bug
144          * workaround has been around since SSLeay so hopefully it is either
145          * fixed now or no buggy implementation supports compression [steve]
146          */
147         if ( (s->options&SSL_OP_TLS_BLOCK_PADDING_BUG) && !s->expand)
148                 {
149                 /* First packet is even in size, so check */
150                 if ((memcmp(s->s3->read_sequence, "\0\0\0\0\0\0\0\0",8) == 0) &&
151                     !(padding_length & 1))
152                         {
153                         s->s3->flags|=TLS1_FLAGS_TLS_PADDING_BUG;
154                         }
155                 if ((s->s3->flags & TLS1_FLAGS_TLS_PADDING_BUG) &&
156                     padding_length > 0)
157                         {
158                         padding_length--;
159                         }
160                 }
161
162         if (EVP_CIPHER_flags(s->enc_read_ctx->cipher)&EVP_CIPH_FLAG_AEAD_CIPHER)
163                 {
164                 /* padding is already verified */
165                 rec->length -= padding_length + 1;
166                 return 1;
167                 }
168
169         good = constant_time_ge(rec->length, overhead+padding_length);
170         /* The padding consists of a length byte at the end of the record and
171          * then that many bytes of padding, all with the same value as the
172          * length byte. Thus, with the length byte included, there are i+1
173          * bytes of padding.
174          *
175          * We can't check just |padding_length+1| bytes because that leaks
176          * decrypted information. Therefore we always have to check the maximum
177          * amount of padding possible. (Again, the length of the record is
178          * public information so we can use it.) */
179         to_check = 255; /* maximum amount of padding. */
180         if (to_check > rec->length-1)
181                 to_check = rec->length-1;
182
183         for (i = 0; i < to_check; i++)
184                 {
185                 unsigned char mask = constant_time_ge_8(padding_length, i);
186                 unsigned char b = rec->data[rec->length-1-i];
187                 /* The final |padding_length+1| bytes should all have the value
188                  * |padding_length|. Therefore the XOR should be zero. */
189                 good &= ~(mask&(padding_length ^ b));
190                 }
191
192         /* If any of the final |padding_length+1| bytes had the wrong value,
193          * one or more of the lower eight bits of |good| will be cleared.
194          */
195         good = constant_time_eq(0xff, good & 0xff);
196         padding_length = good & (padding_length+1);
197         rec->length -= padding_length;
198         rec->type |= padding_length<<8; /* kludge: pass padding length */
199
200         return constant_time_select_int(good, 1, -1);
201         }
202
203 /*-
204  * ssl3_cbc_copy_mac copies |md_size| bytes from the end of |rec| to |out| in
205  * constant time (independent of the concrete value of rec->length, which may
206  * vary within a 256-byte window).
207  *
208  * ssl3_cbc_remove_padding or tls1_cbc_remove_padding must be called prior to
209  * this function.
210  *
211  * On entry:
212  *   rec->orig_len >= md_size
213  *   md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE
214  *
215  * If CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE is defined then the rotation is performed with
216  * variable accesses in a 64-byte-aligned buffer. Assuming that this fits into
217  * a single or pair of cache-lines, then the variable memory accesses don't
218  * actually affect the timing. CPUs with smaller cache-lines [if any] are
219  * not multi-core and are not considered vulnerable to cache-timing attacks.
220  */
221 #define CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE
222
223 void ssl3_cbc_copy_mac(unsigned char* out,
224                        const SSL3_RECORD *rec,
225                        unsigned md_size,unsigned orig_len)
226         {
227 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
228         unsigned char rotated_mac_buf[64+EVP_MAX_MD_SIZE];
229         unsigned char *rotated_mac;
230 #else
231         unsigned char rotated_mac[EVP_MAX_MD_SIZE];
232 #endif
233
234         /* mac_end is the index of |rec->data| just after the end of the MAC. */
235         unsigned mac_end = rec->length;
236         unsigned mac_start = mac_end - md_size;
237         /* scan_start contains the number of bytes that we can ignore because
238          * the MAC's position can only vary by 255 bytes. */
239         unsigned scan_start = 0;
240         unsigned i, j;
241         unsigned div_spoiler;
242         unsigned rotate_offset;
243
244         OPENSSL_assert(orig_len >= md_size);
245         OPENSSL_assert(md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE);
246
247 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
248         rotated_mac = rotated_mac_buf + ((0-(size_t)rotated_mac_buf)&63);
249 #endif
250
251         /* This information is public so it's safe to branch based on it. */
252         if (orig_len > md_size + 255 + 1)
253                 scan_start = orig_len - (md_size + 255 + 1);
254         /* div_spoiler contains a multiple of md_size that is used to cause the
255          * modulo operation to be constant time. Without this, the time varies
256          * based on the amount of padding when running on Intel chips at least.
257          *
258          * The aim of right-shifting md_size is so that the compiler doesn't
259          * figure out that it can remove div_spoiler as that would require it
260          * to prove that md_size is always even, which I hope is beyond it. */
261         div_spoiler = md_size >> 1;
262         div_spoiler <<= (sizeof(div_spoiler)-1)*8;
263         rotate_offset = (div_spoiler + mac_start - scan_start) % md_size;
264
265         memset(rotated_mac, 0, md_size);
266         for (i = scan_start, j = 0; i < orig_len; i++)
267                 {
268                 unsigned char mac_started = constant_time_ge_8(i, mac_start);
269                 unsigned char mac_ended = constant_time_ge_8(i, mac_end);
270                 unsigned char b = rec->data[i];
271                 rotated_mac[j++] |= b & mac_started & ~mac_ended;
272                 j &= constant_time_lt(j,md_size);
273                 }
274
275         /* Now rotate the MAC */
276 #if defined(CBC_MAC_ROTATE_IN_PLACE)
277         j = 0;
278         for (i = 0; i < md_size; i++)
279                 {
280                 /* in case cache-line is 32 bytes, touch second line */
281                 ((volatile unsigned char *)rotated_mac)[rotate_offset^32];
282                 out[j++] = rotated_mac[rotate_offset++];
283                 rotate_offset &= constant_time_lt(rotate_offset,md_size);
284                 }
285 #else
286         memset(out, 0, md_size);
287         rotate_offset = md_size - rotate_offset;
288         rotate_offset &= constant_time_lt(rotate_offset,md_size);
289         for (i = 0; i < md_size; i++)
290                 {
291                 for (j = 0; j < md_size; j++)
292                         out[j] |= rotated_mac[i] & constant_time_eq_8(j, rotate_offset);
293                 rotate_offset++;
294                 rotate_offset &= constant_time_lt(rotate_offset,md_size);
295                 }
296 #endif
297         }
298
299 /* u32toLE serialises an unsigned, 32-bit number (n) as four bytes at (p) in
300  * little-endian order. The value of p is advanced by four. */
301 #define u32toLE(n, p) \
302         (*((p)++)=(unsigned char)(n), \
303          *((p)++)=(unsigned char)(n>>8), \
304          *((p)++)=(unsigned char)(n>>16), \
305          *((p)++)=(unsigned char)(n>>24))
306
307 /* These functions serialize the state of a hash and thus perform the standard
308  * "final" operation without adding the padding and length that such a function
309  * typically does. */
310 static void tls1_md5_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
311         {
312         MD5_CTX *md5 = ctx;
313         u32toLE(md5->A, md_out);
314         u32toLE(md5->B, md_out);
315         u32toLE(md5->C, md_out);
316         u32toLE(md5->D, md_out);
317         }
318
319 static void tls1_sha1_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
320         {
321         SHA_CTX *sha1 = ctx;
322         l2n(sha1->h0, md_out);
323         l2n(sha1->h1, md_out);
324         l2n(sha1->h2, md_out);
325         l2n(sha1->h3, md_out);
326         l2n(sha1->h4, md_out);
327         }
328 #define LARGEST_DIGEST_CTX SHA_CTX
329
330 #ifndef OPENSSL_NO_SHA256
331 static void tls1_sha256_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
332         {
333         SHA256_CTX *sha256 = ctx;
334         unsigned i;
335
336         for (i = 0; i < 8; i++)
337                 {
338                 l2n(sha256->h[i], md_out);
339                 }
340         }
341 #undef  LARGEST_DIGEST_CTX
342 #define LARGEST_DIGEST_CTX SHA256_CTX
343 #endif
344
345 #ifndef OPENSSL_NO_SHA512
346 static void tls1_sha512_final_raw(void* ctx, unsigned char *md_out)
347         {
348         SHA512_CTX *sha512 = ctx;
349         unsigned i;
350
351         for (i = 0; i < 8; i++)
352                 {
353                 l2n8(sha512->h[i], md_out);
354                 }
355         }
356 #undef  LARGEST_DIGEST_CTX
357 #define LARGEST_DIGEST_CTX SHA512_CTX
358 #endif
359
360 /* ssl3_cbc_record_digest_supported returns 1 iff |ctx| uses a hash function
361  * which ssl3_cbc_digest_record supports. */
362 char ssl3_cbc_record_digest_supported(const EVP_MD_CTX *ctx)
363         {
364 #ifdef OPENSSL_FIPS
365         if (FIPS_mode())
366                 return 0;
367 #endif
368         switch (EVP_MD_CTX_type(ctx))
369                 {
370                 case NID_md5:
371                 case NID_sha1:
372 #ifndef OPENSSL_NO_SHA256
373                 case NID_sha224:
374                 case NID_sha256:
375 #endif
376 #ifndef OPENSSL_NO_SHA512
377                 case NID_sha384:
378                 case NID_sha512:
379 #endif
380                         return 1;
381                 default:
382                         return 0;
383                 }
384         }
385
386 /*-
387  * ssl3_cbc_digest_record computes the MAC of a decrypted, padded SSLv3/TLS
388  * record.
389  *
390  *   ctx: the EVP_MD_CTX from which we take the hash function.
391  *     ssl3_cbc_record_digest_supported must return true for this EVP_MD_CTX.
392  *   md_out: the digest output. At most EVP_MAX_MD_SIZE bytes will be written.
393  *   md_out_size: if non-NULL, the number of output bytes is written here.
394  *   header: the 13-byte, TLS record header.
395  *   data: the record data itself, less any preceeding explicit IV.
396  *   data_plus_mac_size: the secret, reported length of the data and MAC
397  *     once the padding has been removed.
398  *   data_plus_mac_plus_padding_size: the public length of the whole
399  *     record, including padding.
400  *   is_sslv3: non-zero if we are to use SSLv3. Otherwise, TLS.
401  *
402  * On entry: by virtue of having been through one of the remove_padding
403  * functions, above, we know that data_plus_mac_size is large enough to contain
404  * a padding byte and MAC. (If the padding was invalid, it might contain the
405  * padding too. ) 
406  */
407 void ssl3_cbc_digest_record(
408         const EVP_MD_CTX *ctx,
409         unsigned char* md_out,
410         size_t* md_out_size,
411         const unsigned char header[13],
412         const unsigned char *data,
413         size_t data_plus_mac_size,
414         size_t data_plus_mac_plus_padding_size,
415         const unsigned char *mac_secret,
416         unsigned mac_secret_length,
417         char is_sslv3)
418         {
419         union { double align;
420                 unsigned char c[sizeof(LARGEST_DIGEST_CTX)]; } md_state;
421         void (*md_final_raw)(void *ctx, unsigned char *md_out);
422         void (*md_transform)(void *ctx, const unsigned char *block);
423         unsigned md_size, md_block_size = 64;
424         unsigned sslv3_pad_length = 40, header_length, variance_blocks,
425                  len, max_mac_bytes, num_blocks,
426                  num_starting_blocks, k, mac_end_offset, c, index_a, index_b;
427         unsigned int bits;      /* at most 18 bits */
428         unsigned char length_bytes[MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES];
429         /* hmac_pad is the masked HMAC key. */
430         unsigned char hmac_pad[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
431         unsigned char first_block[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
432         unsigned char mac_out[EVP_MAX_MD_SIZE];
433         unsigned i, j, md_out_size_u;
434         EVP_MD_CTX md_ctx;
435         /* mdLengthSize is the number of bytes in the length field that terminates
436         * the hash. */
437         unsigned md_length_size = 8;
438         char length_is_big_endian = 1;
439
440         /* This is a, hopefully redundant, check that allows us to forget about
441          * many possible overflows later in this function. */
442         OPENSSL_assert(data_plus_mac_plus_padding_size < 1024*1024);
443
444         switch (EVP_MD_CTX_type(ctx))
445                 {
446                 case NID_md5:
447                         MD5_Init((MD5_CTX*)md_state.c);
448                         md_final_raw = tls1_md5_final_raw;
449                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) MD5_Transform;
450                         md_size = 16;
451                         sslv3_pad_length = 48;
452                         length_is_big_endian = 0;
453                         break;
454                 case NID_sha1:
455                         SHA1_Init((SHA_CTX*)md_state.c);
456                         md_final_raw = tls1_sha1_final_raw;
457                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA1_Transform;
458                         md_size = 20;
459                         break;
460 #ifndef OPENSSL_NO_SHA256
461                 case NID_sha224:
462                         SHA224_Init((SHA256_CTX*)md_state.c);
463                         md_final_raw = tls1_sha256_final_raw;
464                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA256_Transform;
465                         md_size = 224/8;
466                         break;
467                 case NID_sha256:
468                         SHA256_Init((SHA256_CTX*)md_state.c);
469                         md_final_raw = tls1_sha256_final_raw;
470                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA256_Transform;
471                         md_size = 32;
472                         break;
473 #endif
474 #ifndef OPENSSL_NO_SHA512
475                 case NID_sha384:
476                         SHA384_Init((SHA512_CTX*)md_state.c);
477                         md_final_raw = tls1_sha512_final_raw;
478                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA512_Transform;
479                         md_size = 384/8;
480                         md_block_size = 128;
481                         md_length_size = 16;
482                         break;
483                 case NID_sha512:
484                         SHA512_Init((SHA512_CTX*)md_state.c);
485                         md_final_raw = tls1_sha512_final_raw;
486                         md_transform = (void(*)(void *ctx, const unsigned char *block)) SHA512_Transform;
487                         md_size = 64;
488                         md_block_size = 128;
489                         md_length_size = 16;
490                         break;
491 #endif
492                 default:
493                         /* ssl3_cbc_record_digest_supported should have been
494                          * called first to check that the hash function is
495                          * supported. */
496                         OPENSSL_assert(0);
497                         if (md_out_size)
498                                 *md_out_size = -1;
499                         return;
500                 }
501
502         OPENSSL_assert(md_length_size <= MAX_HASH_BIT_COUNT_BYTES);
503         OPENSSL_assert(md_block_size <= MAX_HASH_BLOCK_SIZE);
504         OPENSSL_assert(md_size <= EVP_MAX_MD_SIZE);
505
506         header_length = 13;
507         if (is_sslv3)
508                 {
509                 header_length =
510                         mac_secret_length +
511                         sslv3_pad_length +
512                         8 /* sequence number */ +
513                         1 /* record type */ +
514                         2 /* record length */;
515                 }
516
517         /* variance_blocks is the number of blocks of the hash that we have to
518          * calculate in constant time because they could be altered by the
519          * padding value.
520          *
521          * In SSLv3, the padding must be minimal so the end of the plaintext
522          * varies by, at most, 15+20 = 35 bytes. (We conservatively assume that
523          * the MAC size varies from 0..20 bytes.) In case the 9 bytes of hash
524          * termination (0x80 + 64-bit length) don't fit in the final block, we
525          * say that the final two blocks can vary based on the padding.
526          *
527          * TLSv1 has MACs up to 48 bytes long (SHA-384) and the padding is not
528          * required to be minimal. Therefore we say that the final six blocks
529          * can vary based on the padding.
530          *
531          * Later in the function, if the message is short and there obviously
532          * cannot be this many blocks then variance_blocks can be reduced. */
533         variance_blocks = is_sslv3 ? 2 : 6;
534         /* From now on we're dealing with the MAC, which conceptually has 13
535          * bytes of `header' before the start of the data (TLS) or 71/75 bytes
536          * (SSLv3) */
537         len = data_plus_mac_plus_padding_size + header_length;
538         /* max_mac_bytes contains the maximum bytes of bytes in the MAC, including
539         * |header|, assuming that there's no padding. */
540         max_mac_bytes = len - md_size - 1;
541         /* num_blocks is the maximum number of hash blocks. */
542         num_blocks = (max_mac_bytes + 1 + md_length_size + md_block_size - 1) / md_block_size;
543         /* In order to calculate the MAC in constant time we have to handle
544          * the final blocks specially because the padding value could cause the
545          * end to appear somewhere in the final |variance_blocks| blocks and we
546          * can't leak where. However, |num_starting_blocks| worth of data can
547          * be hashed right away because no padding value can affect whether
548          * they are plaintext. */
549         num_starting_blocks = 0;
550         /* k is the starting byte offset into the conceptual header||data where
551          * we start processing. */
552         k = 0;
553         /* mac_end_offset is the index just past the end of the data to be
554          * MACed. */
555         mac_end_offset = data_plus_mac_size + header_length - md_size;
556         /* c is the index of the 0x80 byte in the final hash block that
557          * contains application data. */
558         c = mac_end_offset % md_block_size;
559         /* index_a is the hash block number that contains the 0x80 terminating
560          * value. */
561         index_a = mac_end_offset / md_block_size;
562         /* index_b is the hash block number that contains the 64-bit hash
563          * length, in bits. */
564         index_b = (mac_end_offset + md_length_size) / md_block_size;
565         /* bits is the hash-length in bits. It includes the additional hash
566          * block for the masked HMAC key, or whole of |header| in the case of
567          * SSLv3. */
568
569         /* For SSLv3, if we're going to have any starting blocks then we need
570          * at least two because the header is larger than a single block. */
571         if (num_blocks > variance_blocks + (is_sslv3 ? 1 : 0))
572                 {
573                 num_starting_blocks = num_blocks - variance_blocks;
574                 k = md_block_size*num_starting_blocks;
575                 }
576
577         bits = 8*mac_end_offset;
578         if (!is_sslv3)
579                 {
580                 /* Compute the initial HMAC block. For SSLv3, the padding and
581                  * secret bytes are included in |header| because they take more
582                  * than a single block. */
583                 bits += 8*md_block_size;
584                 memset(hmac_pad, 0, md_block_size);
585                 OPENSSL_assert(mac_secret_length <= sizeof(hmac_pad));
586                 memcpy(hmac_pad, mac_secret, mac_secret_length);
587                 for (i = 0; i < md_block_size; i++)
588                         hmac_pad[i] ^= 0x36;
589
590                 md_transform(md_state.c, hmac_pad);
591                 }
592
593         if (length_is_big_endian)
594                 {
595                 memset(length_bytes,0,md_length_size-4);
596                 length_bytes[md_length_size-4] = (unsigned char)(bits>>24);
597                 length_bytes[md_length_size-3] = (unsigned char)(bits>>16);
598                 length_bytes[md_length_size-2] = (unsigned char)(bits>>8);
599                 length_bytes[md_length_size-1] = (unsigned char)bits;
600                 }
601         else
602                 {
603                 memset(length_bytes,0,md_length_size);
604                 length_bytes[md_length_size-5] = (unsigned char)(bits>>24);
605                 length_bytes[md_length_size-6] = (unsigned char)(bits>>16);
606                 length_bytes[md_length_size-7] = (unsigned char)(bits>>8);
607                 length_bytes[md_length_size-8] = (unsigned char)bits;
608                 }
609
610         if (k > 0)
611                 {
612                 if (is_sslv3)
613                         {
614                         /* The SSLv3 header is larger than a single block.
615                          * overhang is the number of bytes beyond a single
616                          * block that the header consumes: either 7 bytes
617                          * (SHA1) or 11 bytes (MD5). */
618                         unsigned overhang = header_length-md_block_size;
619                         md_transform(md_state.c, header);
620                         memcpy(first_block, header + md_block_size, overhang);
621                         memcpy(first_block + overhang, data, md_block_size-overhang);
622                         md_transform(md_state.c, first_block);
623                         for (i = 1; i < k/md_block_size - 1; i++)
624                                 md_transform(md_state.c, data + md_block_size*i - overhang);
625                         }
626                 else
627                         {
628                         /* k is a multiple of md_block_size. */
629                         memcpy(first_block, header, 13);
630                         memcpy(first_block+13, data, md_block_size-13);
631                         md_transform(md_state.c, first_block);
632                         for (i = 1; i < k/md_block_size; i++)
633                                 md_transform(md_state.c, data + md_block_size*i - 13);
634                         }
635                 }
636
637         memset(mac_out, 0, sizeof(mac_out));
638
639         /* We now process the final hash blocks. For each block, we construct
640          * it in constant time. If the |i==index_a| then we'll include the 0x80
641          * bytes and zero pad etc. For each block we selectively copy it, in
642          * constant time, to |mac_out|. */
643         for (i = num_starting_blocks; i <= num_starting_blocks+variance_blocks; i++)
644                 {
645                 unsigned char block[MAX_HASH_BLOCK_SIZE];
646                 unsigned char is_block_a = constant_time_eq_8(i, index_a);
647                 unsigned char is_block_b = constant_time_eq_8(i, index_b);
648                 for (j = 0; j < md_block_size; j++)
649                         {
650                         unsigned char b = 0, is_past_c, is_past_cp1;
651                         if (k < header_length)
652                                 b = header[k];
653                         else if (k < data_plus_mac_plus_padding_size + header_length)
654                                 b = data[k-header_length];
655                         k++;
656
657                         is_past_c = is_block_a & constant_time_ge_8(j, c);
658                         is_past_cp1 = is_block_a & constant_time_ge_8(j, c+1);
659                         /* If this is the block containing the end of the
660                          * application data, and we are at the offset for the
661                          * 0x80 value, then overwrite b with 0x80. */
662                         b =  constant_time_select_8(is_past_c, 0x80, b);
663                         /* If this the the block containing the end of the
664                          * application data and we're past the 0x80 value then
665                          * just write zero. */
666                         b = b&~is_past_cp1;
667                         /* If this is index_b (the final block), but not
668                          * index_a (the end of the data), then the 64-bit
669                          * length didn't fit into index_a and we're having to
670                          * add an extra block of zeros. */
671                         b &= ~is_block_b | is_block_a;
672
673                         /* The final bytes of one of the blocks contains the
674                          * length. */
675                         if (j >= md_block_size - md_length_size)
676                                 {
677                                 /* If this is index_b, write a length byte. */
678                                 b = constant_time_select_8(
679                                         is_block_b, length_bytes[j-(md_block_size-md_length_size)], b);
680                                 }
681                         block[j] = b;
682                         }
683
684                 md_transform(md_state.c, block);
685                 md_final_raw(md_state.c, block);
686                 /* If this is index_b, copy the hash value to |mac_out|. */
687                 for (j = 0; j < md_size; j++)
688                         mac_out[j] |= block[j]&is_block_b;
689                 }
690
691         EVP_MD_CTX_init(&md_ctx);
692         EVP_DigestInit_ex(&md_ctx, ctx->digest, NULL /* engine */);
693         if (is_sslv3)
694                 {
695                 /* We repurpose |hmac_pad| to contain the SSLv3 pad2 block. */
696                 memset(hmac_pad, 0x5c, sslv3_pad_length);
697
698                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_secret, mac_secret_length);
699                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, hmac_pad, sslv3_pad_length);
700                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_out, md_size);
701                 }
702         else
703                 {
704                 /* Complete the HMAC in the standard manner. */
705                 for (i = 0; i < md_block_size; i++)
706                         hmac_pad[i] ^= 0x6a;
707
708                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, hmac_pad, md_block_size);
709                 EVP_DigestUpdate(&md_ctx, mac_out, md_size);
710                 }
711         EVP_DigestFinal(&md_ctx, md_out, &md_out_size_u);
712         if (md_out_size)
713                 *md_out_size = md_out_size_u;
714         EVP_MD_CTX_cleanup(&md_ctx);
715         }
716
717 #ifdef OPENSSL_FIPS
718
719 /* Due to the need to use EVP in FIPS mode we can't reimplement digests but
720  * we can ensure the number of blocks processed is equal for all cases
721  * by digesting additional data.
722  */
723
724 void tls_fips_digest_extra(
725         const EVP_CIPHER_CTX *cipher_ctx, EVP_MD_CTX *mac_ctx,
726         const unsigned char *data, size_t data_len, size_t orig_len)
727         {
728         size_t block_size, digest_pad, blocks_data, blocks_orig;
729         if (EVP_CIPHER_CTX_mode(cipher_ctx) != EVP_CIPH_CBC_MODE)
730                 return;
731         block_size = EVP_MD_CTX_block_size(mac_ctx);
732         /*-
733          * We are in FIPS mode if we get this far so we know we have only SHA*
734          * digests and TLS to deal with.
735          * Minimum digest padding length is 17 for SHA384/SHA512 and 9
736          * otherwise.
737          * Additional header is 13 bytes. To get the number of digest blocks
738          * processed round up the amount of data plus padding to the nearest
739          * block length. Block length is 128 for SHA384/SHA512 and 64 otherwise.
740          * So we have:
741          * blocks = (payload_len + digest_pad + 13 + block_size - 1)/block_size
742          * equivalently:
743          * blocks = (payload_len + digest_pad + 12)/block_size + 1
744          * HMAC adds a constant overhead.
745          * We're ultimately only interested in differences so this becomes
746          * blocks = (payload_len + 29)/128
747          * for SHA384/SHA512 and
748          * blocks = (payload_len + 21)/64
749          * otherwise.
750          */
751         digest_pad = block_size == 64 ? 21 : 29;
752         blocks_orig = (orig_len + digest_pad)/block_size;
753         blocks_data = (data_len + digest_pad)/block_size;
754         /* MAC enough blocks to make up the difference between the original
755          * and actual lengths plus one extra block to ensure this is never a
756          * no op. The "data" pointer should always have enough space to
757          * perform this operation as it is large enough for a maximum
758          * length TLS buffer. 
759          */
760         EVP_DigestSignUpdate(mac_ctx, data,
761                                 (blocks_orig - blocks_data + 1) * block_size);
762         }
763 #endif